40V高压液晶显示驱动芯片工艺的开发

发布时间：2020-06-30 17:59:23 阅读：次来源：体重秤厂家

随着液晶面板的兴起以及越来越大的尺寸，高压LCD驱动日渐受到市场的关注，但高电压(40V以上)工艺在中国基本还处于空白。本文着重介绍40V高压工艺平台所面临的主要问题和关键工艺：锑注入，外延生长之后的光刻对准和非金属硅化物接触孔等。此外，由于成本的控制以及保证相当的市场竞争力，该套工艺开发的掩模版层数相当少，只有16层，这就给器件的调整带来了极大的复杂度和难度，往往“牵一发而动全身”，一次器件的调整往往同时影响好几种器件，顾此失彼。而且还要面临良率的问题，我们的目标是要将良率做到90%以上。基于以上考虑，我们将主要精力集中在这些关键工艺的开发和器件的调整，最终通过所有的验证，并达到了99%的良率。下文将通过实验过程及相关数据进行详细说明。

本文引用地址：锑注入

在保证器件能正常工作且有一定的工艺窗口的情况下，选择锑注入的能量和剂量以及相应的推阱工艺并满足以下要求：

1. 在外延生长完没有位错/层错缺陷;

2. 明确氧化层厚度与锑注入的能量/剂量以及相应的推阱工艺之间的关系;

3. 氧化层厚度在锑注入区与非注入区的不同。

由表1可见，在有衬垫氧化层的情况下，低的锑注入能量/剂量是没有缺陷的条件并且随着锑注入的能量/剂量越来越高，位错/层错缺陷越来越严重(见图1)。在氧化层厚度与锑注入能量/剂量以及注入/非注入区的关系方面，我们做了相关研究(见表2)。我们注意到，在相同的推阱条件下越接近表面的越严重的硅损伤将会得到更厚的氧化层。这也意味着，在后续的氧化层去除工序时我们要充分考虑这一点。另外一点需要提到的是,为了避免锑和磷的交叉污染，我们这里所采取的措施是指定一台机台专门负责锑的推阱工艺。

硅外延生长后的光刻对准和OVL

由于在外延生长完后，我们接下来要进行的就是N/P阱光刻，而这2次光刻所对准的前层都是外延生长前的零层。但经过外延生长的零层图案是否还保型完好到足以让我们的光刻机轻松识别呢?答案是否定的!由于我们的外延比较厚以及外延工艺本身的特性，前层的图案在外延生长过程中或多或少会产生一些形变或位移，这就给后续的光刻对准带来了困难。

表一：不同能量、剂量的锑注入与缺陷的关系

表二氧化层厚度与锑注入能量/剂量以及注入/非注入区的关系。

图一：不同锑注入能量/剂量下的缺陷光学比较

为了解决以上问题，保证光刻机能正常的对准以及相当精确的OVL，我们同光刻部门就LSA/FIA 对准图案的选择进行了大量的实验并且得到了不错的结果：

首先考虑粗对准。比较图2(a)和(b)，明显我们看到LSA dark图(b)的粗对准信号图更好，更容易让光刻机粗对准。接下来考虑精对准。比较图3(a)和(b)，明显我们看到FIA dark图(b)的精对准信号更好，更容易让光刻机精对准。

图二：光刻机不同粗对准图案的信号图

图三：光刻机不同精对准图案的信号图

在确认了光刻机的粗对准和精对准信号之后，我们还需要进一步确认光刻机相应的精对准随机因子和Overlay的结果。从表3看出，LSA不管clear还是dark,其随机因子和OVL结果都相当差;而FIA则不管是clear还是dark,其随机因子和OVL结果都相当好。另外，至于Global EGA到底是否可以少选几个点而进一步改善，从数据上看似乎没有太大区别。

表三：不同精对准图案与随机因子/Overlay的关系

非金属硅化物接触孔

由于采用非金属硅化物接触孔，虽然理论上相比金属硅化物接触电阻会偏大，但由于我们是第一次采用这种工艺，并没有基准可以参考，结果发现我们的工艺PDIFF_CT指标大大超出了规格(见图4)。

图四：非金属硅化物PDIFF_CT WAT值

经过teM FA我们发现，Ti/TiN在接触孔底部的阶梯覆盖相当的差(图5)。当我们采用金属硅化物工艺时，由于接触孔底部已经有一层TiSi2，这种影响并不太大。但是，一旦采用的是非金属硅化物接触孔，如此差的底部阶梯覆盖就是致命的。

图五：接触孔Ti/TiN阶梯覆盖图

知道失效原因之后，经过详细讨论和仔细研究，我们调整了Ti/TiN金属淀积和接触孔刻蚀的工艺从而得到了图6的形貌。可以看到接触孔底部的阶梯覆盖得到明显的改善，这一形貌的改善在WAT PDIFF_CT的数据上我们得到了验证(图7)。经过工艺的改善，PDIFF_CT从之前大于450降到了100以下，并且硅片面内均匀性相当好。

图六：改善后接触孔Ti/TiN阶梯覆盖图