工艺保全教育资料-DMOS流程课件.pptx
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1、DMOS 产品基础知识FOUNDRY 部技术TeamSGNEC CONFIDENTIALDMOS定义Double Diffusion Metal Oxide Semiconductor双阱扩散金属氧化物半导体一般泛指:功率器件SGNEC: NX、ZB、CC、NASGNEC CONFIDENTIALDMOS 定义Typical DMOS Device SketchBody Drive-In(1st Diff)Source Drive-in (2nd Diff)ChannelFlat DMOSTrench DMOSCC/NANXSGNEC CONFIDENTIALNX工艺相关知识SGNEC CON
2、FIDENTIALChip平面结构:Source PADGate PADGate MetalSGNEC CONFIDENTIALChip 平面结构:Gate MetalSGNEC CONFIDENTIALChip断面结构:Device Cross-section SketchActive AreaTermination RegionSGNEC CONFIDENTIALChip断面结构:SEM Of Active Area CellSEM Of Termination RegionSGNEC CONFIDENTIALChip结构oThe perimeter of every individual
3、 die is the termination; this region completely surrounds the active area of the die.oTermination Area Regions:nJunction terminationnField OxidenGate runner (gate contact)nChannel-stop trenchnField Plate (metal)Device Regions: TerminationSGNEC CONFIDENTIALChip结构oActive Area is surrounded by terminat
4、ion areaoActive Area Regions:nTrench (filled with Polysilicon, lined with gate oxide)nSourcenBody (channel region)nTubnBPSG Interlayer DielectricnContact OpeningsnContact Implant for Ohmic ContactnDrain (= epitaxial layer, substrate, and backmetal)Device Regions: ActiveSGNEC CONFIDENTIALNX工艺分类N-ChNP
5、NP-Ch (8PR)PNPNX 产品产品HV N-Ch(8PR)LV N-Ch(7PR)D7N8D7D8、D7F8、D7G8、D7K8D7C8、D7H8、D7J8、D7R8、D7M8SGNEC CONFIDENTIALNX工艺分类Item工艺不同点工艺不同点N-ChP-ChLVHVMASKTUB、ACTIVE、TRENCH、 POLY、SOURCE、CONTACT、METALTUB、ACTIVE、TRENCH、POLY、SOURCE、CONTACT、METAL、PADTUB、ACTIVE、TRENCH、POLY、SOURCE、CONTACT、METAL、PADEPIN-TypeP-TypeI
6、nitial Oxidation6500A1000APoly DopingDiffusionImplantSource DiffusionYes无Contact EtchWet + DryDry+DryMetal SputterAlSiCu(28K)Ti-TiN-AlSiCu(400+1000+40K)H2 Alloy400C450CSGNEC CONFIDENTIALNX MASK间相关性PR Alignment RuleSGNEC CONFIDENTIALNX工艺流程1. 批批(LOT)构成构成(lot format)为了进行生产为了进行生产,首先必须准备硅片首先必须准备硅片(wafer)
7、和管理票和管理票 SGNEC LOT ID: BA860775.1Customer LOT ID: Y26G11.1*制品品名、批号、所用制品品名、批号、所用EPIEPI型号均需一致对应,禁止混批型号均需一致对应,禁止混批. .衬底 :Epitaxial Wafer为协调击穿电压和串联电阻的矛盾,故采用外延硅片.SGNEC CONFIDENTIALNX工艺流程PAJH30K E Y 26 G 11 - 01激光打印号定义:激光打印号定义:Wafer NO.NX产品本周投入批序号产品本周投入批序号国家或工厂代码国家或工厂代码NX公司工作周序号公司工作周序号客户定义年份代码客户定义年份代码试作批前
8、缀(量产批无)试作批前缀(量产批无)产品客户品名产品客户品名2. 激光打印激光打印(laser mask)在在waferwafer的周边打印激光号码的周边打印激光号码, ,便于在各工程进行批号确认、便于在各工程进行批号确认、实验及调查等。实验及调查等。 *打印字体清晰可辨,且激光号位置禁打入有效打印字体清晰可辨,且激光号位置禁打入有效chipchip内内. .SGNEC CONFIDENTIALNX工艺流程异常实例异常实例异常点:异常点:1.Mark 打印太浅打印太浅.2.周边无效区有图形周边无效区有图形3.周边刻蚀不均匀,有彩虹边周边刻蚀不均匀,有彩虹边.Mark无法清楚识别无法清楚识别.S
9、GNEC CONFIDENTIALNX工艺流程3. 初始氧化预洗净初始氧化预洗净(Init Oxide Pre-Clean)wafer表面处理,去尘埃,去污染。表面处理,去尘埃,去污染。 4. 初始氧化初始氧化 (Initial Oxidation) 1150,Dry消除消除EPI内缺陷;生长内缺陷;生长TUB I/I工程掩膜工程掩膜. 氧化是指Si原子与O2原子结合,生成SiO2(或硅氧化膜)的过程 :干氧氧化:Si + O2 SiO2湿氧氧化:Si + 2H2O SiO2 + 2H2FSI设备药液为一次性,洁净度非常高设备药液为一次性,洁净度非常高.SGNEC CONFIDENTIALNX
10、工艺流程5. TUB光刻光刻(PR)/TUB 刻蚀刻蚀(Tub Etch)TUB 结构的目的:通过注入掺杂与结构的目的:通过注入掺杂与EPI形成形成PN结,对器件进行反向分流保护结,对器件进行反向分流保护.刻出刻出TUB图形图形. SGNEC CONFIDENTIALNX 工艺流程6. Tub注入注入(Tub Phos I/I)通过调整注入剂量,可改善器件通过调整注入剂量,可改善器件UIS,但同时也会影响器件但同时也会影响器件的的BVDSS.通过注入通过注入N型杂质,与型杂质,与P型型EPI衬底形成衬底形成PN结。结。注入剂量:注入剂量:80Kev.P-NDSSGNEC CONFIDENTIA
11、LNX工艺流程7.等离子光刻胶剥离等离子光刻胶剥离(Plasma PR Strip)+WET剥离剥离(SPM Strip) a. 注入工程后的光刻胶受离子注入工程后的光刻胶受离子束轰击而硬化束轰击而硬化,剥离性变坏剥离性变坏 . b. 此时使用等离子剥离和此时使用等离子剥离和WET的剥离组合的剥离组合 SGNEC CONFIDENTIALNX工艺流程8. Tub预洗净预洗净(Tub Pre-Clean)和和Tub 扩散扩散(Tub Diffusion)Tub Pre-Clean: 制品入炉前洗净.对注入杂质推进、退火;生长场氧化膜对注入杂质推进、退火;生长场氧化膜. SGNEC CONFIDE
12、NTIALNX工艺流程9. 有源区的形成(有源区的形成(ACTIVE MASK)oActive Area Mask (Field Oxide Pattern; Exposes Active Areas)oActive Area (Wet) Etch* Active Etch:(63)Oxide EtchBuffer: 缓冲剂(只用HF时对Si的表面损伤大)63BHFHF:NH4F6: 30SGNEC CONFIDENTIALNX工艺流程10. 沟槽(沟槽(Trench)的形成)的形成 Trench 刻蚀后必须进行水洗,去刻蚀后必须进行水洗,去除刻蚀反应生成盐类化合物除刻蚀反应生成盐类化合物1.
13、Trench PR + Trench EtchTrench 图形或刻蚀异常将可能导图形或刻蚀异常将可能导致致:Igss leakage、Idss leakage、Vramp异常异常SGNEC CONFIDENTIALNX工艺流程异常实例异常实例D7N8-FNX07C0K BA810665.1 WFN.10此批在此批在Trench Etch过程中过程中发生背发生背He异常报警,作业异常报警,作业后后KLA监测图形异常多发监测图形异常多发.KLA Defect mapDefect ModeSGNEC CONFIDENTIALNX工艺流程Bin 6=Vt lossBin 8=Idss leakage
14、 lossBin 9=Igss leakage lossPW测试数据跟踪(测试数据跟踪(BA810665.1)NO.10 Idss/Igss leakage多项失效,多项失效,其余制品无此相关其余制品无此相关异常异常.KLA mapPW Bin mapSGNEC CONFIDENTIALNX工艺流程2. Round Hole EtchEquipment: Gasonic Character: 各项同性刻蚀各项同性刻蚀. 去掉表面损伤层。去掉表面损伤层。将将Trench底部尖角变为平滑圆弧状,避免尖角导致电场集中底部尖角变为平滑圆弧状,避免尖角导致电场集中.以刻蚀量定条件以刻蚀量定条件CD LO
15、SS:0.2umTrench刻蚀过程中受刻蚀过程中受离子轰击而产生的表离子轰击而产生的表面损伤层面损伤层.本工程的作业效果直接影响本工程的作业效果直接影响栅耐压栅耐压Vramp.Trench底部为圆弧状底部为圆弧状刻蚀前刻蚀前刻蚀后刻蚀后SGNEC CONFIDENTIALNX工艺流程Cross Section Sketch after R/H EtchSGNEC CONFIDENTIALNX工艺流程11. 栅氧栅氧(Gate Oxidation) +Poly淀积淀积(Gate Poly CVD) 1. Sac Oxidation去除损伤、吸杂、改善表面状态。去除损伤、吸杂、改善表面状态。Co
16、ndition:1100,500A2. Gate Oxide Pre-Clean去除去除Sac氧化膜、入炉前洗净氧化膜、入炉前洗净.3. Gate Oxidation栅氧化膜:栅氧化膜: a.绝缘性能很好绝缘性能很好. b.污染污染(如可动电荷如可动电荷Na+等等)尽量少尽量少 SGNEC CONFIDENTIALNX工艺流程4. Gate Poly CVDNormalAbnormalLight fieldDark field多晶硅多晶硅 : (Polycrystal Silicon)是单结晶是单结晶的集合,在结构中构成的原子和原子的集合,在结构中构成的原子和原子团处于无序状态团处于无序状态
17、inspect poly grain size成膜过程中如果成膜过程中如果Poly Grainsize不均匀且偏大在不均匀且偏大在Poly Etch过程中过程中造成造成Poly残留残留.SGNEC CONFIDENTIALNX工艺流程异常实例异常实例Poly CVD后后KLA监测监测gomi多发,多发,FIB解析为在解析为在Poly 凸起内部有核凸起内部有核.KLA Defect modeInspection under SEMFIB Inspection此异常在此异常在Poly Etch工程无法刻蚀干净,将直接导致工程无法刻蚀干净,将直接导致Poly残留引起器件残留引起器件Gate- Sou
18、rce短路失效短路失效.Poly有核有核SGNEC CONFIDENTIALNX工艺流程12. Poly掺杂掺杂1. 两步注入掺杂两步注入掺杂Poly Phos I/IPoly Boron I/I通过掺杂使高电阻的多晶硅电阻下降通过掺杂使高电阻的多晶硅电阻下降.作为电极需有良好的导电性作为电极需有良好的导电性 2. 推进推进(Poly Boron Drive-In)退火退火+杂质的再分布杂质的再分布3. 磷硅玻璃去除磷硅玻璃去除(Phos Oxide Deglaze)去除表面的磷硅玻璃层去除表面的磷硅玻璃层 ,避免在,避免在Poly Etch中形成阻挡层而造成中形成阻挡层而造成Poly残留残留
19、.SGNEC CONFIDENTIALNX工艺流程13. Poly PR + Poly反刻(反刻(Poly Plasma Etch)Poly Etch尽量避免刻蚀残留发生尽量避免刻蚀残留发生.Poly Residue会导致会导致Gate- Source 短路短路.SGNEC CONFIDENTIALNX工艺流程异常实例异常实例KLA Defect modeInspection under SEMFIB InspectionPoly Etch(长氧化膜)后(长氧化膜)后KLA监测监测gomi多发,多发,FIB解析为解析为Poly Residue.Poly ResiduePoly Residue将
20、导致器件将导致器件Gate Source 短路失效短路失效.SGNEC CONFIDENTIALNX工艺流程14. Body注入注入(N-Body Phos I/I) + Body推进推进(N-Body Drive-In)通过调整通过调整Body注入剂量可调整注入剂量可调整Vt.一般一般Body注入剂量同注入剂量同Vt成正比关系成正比关系.SGNEC CONFIDENTIALNX工艺流程15. Source PR + Source 注入注入(Source Boron I/I )通过注入掺杂形成源端,至此晶体管形成通过注入掺杂形成源端,至此晶体管形成.SGNEC CONFIDENTIALNX工艺
21、流程16. 层间膜成长层间膜成长(NSG+BPSG )1. Plasma NSG CVD(2K)+ Plasma BPSG CVD(6.5K)2. BPSG FlowB.P析出易造成析出易造成Gate-Source 短路短路.SGNEC CONFIDENTIALNX工艺流程17. Contact PR + Contact EtchContact分两步刻蚀(分两步刻蚀(Dry Etch)Contact Slope Etch (Gasonic:各向同性刻蚀)Contact Plasma Etch (Rainbow:各向异性刻蚀)SGNEC CONFIDENTIALNX工艺流程异常实例异常实例Con
22、tact misalignment此异常直接导致器件此异常直接导致器件Gate Source 间短路。间短路。SGNEC CONFIDENTIALNX工艺流程金属和半导体接触由于功函数不同而存在接触电势差,在接触界面附件形成势垒.降低金属同半导体(降低金属同半导体(P+)接触电阻)接触电阻.增大半导体掺杂浓度,可有效降低接触电阻增大半导体掺杂浓度,可有效降低接触电阻.18.孔注入(孔注入(Contact As I/I )SGNEC CONFIDENTIALNX工艺流程a.对对Source 区域注入掺杂进行退火、推进区域注入掺杂进行退火、推进.b.对层间膜再回流,使对层间膜再回流,使Contac
23、t Etch形状的尖角部分平坦化,改善台形状的尖角部分平坦化,改善台阶覆盖性阶覆盖性.19. BPSG Reflow(900)20. Unmasked Oxide Etch去掉孔刻开区域因去掉孔刻开区域因Reflow形成的氧化膜形成的氧化膜SGNEC CONFIDENTIALNX工艺流程Ti-TiN溅射成阻挡层,防止生成合金销溅射成阻挡层,防止生成合金销(Alloy spike),AL(配线配线)与与Si(n+、p+扩散层扩散层),在以,在以后的合金工程时后的合金工程时,形成合金销,将引起形成合金销,将引起Tr的的漏电漏电(leak)不良不良 .21. 金属溅射(金属溅射(Ti-TiN-AlS
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