纵向BCD工艺的设计与功率集成技术研究

随着功率集成电路对高集成度、低功耗等要求不断提高,越来越多的功率模块被集成到一块半导体芯片上,由此BCD工艺应运而生。BCD工艺是一种采用单片集成技术,将双极晶体管Bipolar、互补金属氧化物半导体CMOS逻辑电路以及大功率的双扩散金属氧化物半导体DMOS器件集成在一块芯片上,提高了功率系统的性能。但是由于现有BCD工艺中所集成的功率器件的电极都是从芯片表面引出,导致芯片面积增加、引入更多的寄生效应,并使得高压互连和热设计等问题表现得较为突出。为了解决现有BCD工艺存在的问题,并结合功率集成器件研发需求,通过对纵向功率MOS器件工艺和集成电路工艺的分析与整合,提出了一种纵向BCD工艺,能够同时实现电路和各种纵向结构功率MOS并兼容横向LDMOS器件的一体化集成,既可以从芯片背面引出纵向结构功率MOS漏极,又可以保证集成后的电路和功率器件的良好电气特性。基于该工艺通过仿真优化设计的集成化功率器件导通电阻≤1.5 mΩ·mm2,击穿电压为90 V,兼容的LDMOS器件工作电压也同步达到90 V,最大工作电流为2 A。