h1_key

BCD芯片工藝是一種集合了Bipolar、CMOS和DMOS的單片IC制造工藝。把這三種器件集成后，依然能具有各自分立時所具有的良好性能，而且取長補短，發(fā)揮更優(yōu)的性能。具有高效率(低能耗)、高強度(無二次擊穿)、高耐壓和高速開關(guān)的特性。

BCD芯片工藝典型器件包括低壓CMOS管、高壓 MOS管、各種擊穿電壓的LDMOS、垂直NPN管、垂直PNP管、橫向PNP管、肖特基二極管、阱電阻、多晶電阻、金屬電阻等;有些工藝甚至還集成了EEPROM、結(jié)型場效應(yīng)管JFET等器件。由于集成了如此豐富的器件，這就給電路設(shè)計者帶來極大的靈活性，可以根據(jù)應(yīng)用的需要來選擇最合適的器件，從而提高整個電路的性能。

  把襯底和NMOS的BULK端/地端隔離開一般用DNW和NBL兩種方式。分別如下圖所示：

DMOS(Double diffusion Metal-Oxide-Semiconductor)雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體。它和CMOS器件結(jié)構(gòu)類似，也有Source、Drain、Gate，但是Drain端的擊穿電壓高。它主要有兩種類型：有橫向LDMOS和垂直VDMOS。由于LDMOS更易于CMOS工藝兼容而被廣泛采用。

  LDMOS是一種雙擴(kuò)散結(jié)構(gòu)的功率器件。這項技術(shù)是在相同的源/漏區(qū)域注入兩次，一次注入濃度較大(典型注入劑量 1015cm-2)的砷(As)，另一次注入濃度較小(典型劑量1013cm-2)的硼(B)。注入之后再進(jìn)行一個高溫推進(jìn)過程，由于硼擴(kuò)散比砷快，所以在柵極邊界下會沿著橫向擴(kuò)散更遠(yuǎn)(圖中P阱)，形成一個有濃度梯度的溝道，它的溝道長度由這兩次橫向擴(kuò)散的距離之差決定。為了增加擊穿電壓，在有源區(qū)和漏區(qū)之間有一個漂移區(qū)。LDMOS中的漂移區(qū)是該類器件設(shè)計的關(guān)鍵，漂移區(qū)的雜質(zhì)濃度比較低，因此，當(dāng)LDMOS 接高壓時，漂移區(qū)由于是高阻，能夠承受更高的電壓。圖1所示LDMOS的多晶擴(kuò)展到漂移區(qū)的場氧上面，充當(dāng)場極板，會弱化漂移區(qū)的表面電場，有利于提高擊穿電壓。場極板的作用大小與場極板的長度密切相關(guān)。

nLDMOS剖面圖如下：

DMOS器件是功率輸出級電路的核心，它往往占據(jù)整個芯片面積的一半以上，它是整個BCD工藝集成電路的關(guān)鍵。DMOS的性能直接決定了芯片的驅(qū)動能力和芯片面積。對于一個由多個基本單元結(jié)構(gòu)組成的DMOS器件，其中一個最重要的參數(shù)是DMOS器件的導(dǎo)通電阻Rdson。Rdson是指在DMOS器件導(dǎo)通工作時，從漏到源的等效電阻。對于DMOS器件應(yīng)盡可能減小導(dǎo)通電阻，這是BCD工藝制造技術(shù)所追求的目標(biāo)。當(dāng)DMOS器件的導(dǎo)通電阻很小時，它就會提供一個很好的開關(guān)特性，因為對于特定的電壓，小的導(dǎo)通電阻意味著有較大的輸出電流，從而可以具有更好的驅(qū)動能力。DMOS的主要技術(shù)指標(biāo)有：導(dǎo)通電阻、閾值電壓和擊穿電壓等。

  對于功率mos，我們需要考慮以下幾點:

  1)電流密度，從metal到最下面的diffusion

  2)Rdson和metal的寄生電阻

  3)Gate上的RC是否會影響mos管開關(guān)的均勻性

  4)面積利用率，density

  5)Latch-up的防護(hù)，因為mos管的size很大，所以襯底的接觸需要滿足latch-up規(guī)則的要求，同時需要考慮它和周圍電路的間距

  6)噪聲的隔離，開關(guān)時會有很大的噪聲注入到襯底，同時它也是很大的熱源

  7)ESD的防護(hù)，它直接面對pad