40V高壓液晶顯示驅(qū)動(dòng)芯片工藝的開(kāi)發(fā)

隨著液晶面板的興起以及越來(lái)越大的尺寸，高壓LCD驅(qū)動(dòng)日漸受到市場(chǎng)的關(guān)注，但高電壓(40V以上)工藝在中國(guó)基本還處于空白。本文著重介紹40V高壓工藝平臺(tái)所面臨的主要問(wèn)題和關(guān)鍵工藝：銻注入，外延生長(zhǎng)之后的光刻對(duì)準(zhǔn)和非金屬硅化物接觸孔等。此外，由于成本的控制以及保證相當(dāng)?shù)氖袌?chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，該套工藝開(kāi)發(fā)的掩模版層數(shù)相當(dāng)少，只有16層，這就給器件的調(diào)整帶來(lái)了極大的復(fù)雜度和難度，往往“牽一發(fā)而動(dòng)全身”，一次器件的調(diào)整往往同時(shí)影響好幾種器件，顧此失彼。而且還要面臨良率的問(wèn)題，我們的目標(biāo)是要將良率做到90%以上?；谝陨峡紤]，我們將主要精力集中在這些關(guān)鍵工藝的開(kāi)發(fā)和器件的調(diào)整，最終通過(guò)所有的驗(yàn)證，并達(dá)到了99%的良率。下文將通過(guò)實(shí)驗(yàn)過(guò)程及相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

銻注入

在保證器件能正常工作且有一定的工藝窗口的情況下，選擇銻注入的能量和劑量以及相應(yīng)的推阱工藝并滿足以下要求：

1. 在外延生長(zhǎng)完沒(méi)有位錯(cuò)/層錯(cuò)缺陷;

2. 明確氧化層厚度與銻注入的能量/劑量以及相應(yīng)的推阱工藝之間的關(guān)系;

3. 氧化層厚度在銻注入?yún)^(qū)與非注入?yún)^(qū)的不同。

由表1可見(jiàn)，在有襯墊氧化層的情況下，低的銻注入能量/劑量是沒(méi)有缺陷的條件并且隨著銻注入的能量/劑量越來(lái)越高，位錯(cuò)/層錯(cuò)缺陷越來(lái)越嚴(yán)重(見(jiàn)圖1)。在氧化層厚度與銻注入能量/劑量以及注入/非注入?yún)^(qū)的關(guān)系方面，我們做了相關(guān)研究(見(jiàn)表2)。我們注意到，在相同的推阱條件下越接近表面的越嚴(yán)重的硅損傷將會(huì)得到更厚的氧化層。這也意味著，在后續(xù)的氧化層去除工序時(shí)我們要充分考慮這一點(diǎn)。另外一點(diǎn)需要提到的是,為了避免銻和磷的交叉污染，我們這里所采取的措施是指定一臺(tái)機(jī)臺(tái)專門(mén)負(fù)責(zé)銻的推阱工藝。

硅外延生長(zhǎng)后的光刻對(duì)準(zhǔn)和OVL

由于在外延生長(zhǎng)完后，我們接下來(lái)要進(jìn)行的就是N/P阱光刻，而這2次光刻所對(duì)準(zhǔn)的前層都是外延生長(zhǎng)前的零層。但經(jīng)過(guò)外延生長(zhǎng)的零層圖案是否還保型完好到足以讓我們的光刻機(jī)輕松識(shí)別呢?答案是否定的!由于我們的外延比較厚以及外延工藝本身的特性，前層的圖案在外延生長(zhǎng)過(guò)程中或多或少會(huì)產(chǎn)生一些形變或位移，這就給后續(xù)的光刻對(duì)準(zhǔn)帶來(lái)了困難。

表一：不同能量、劑量的銻注入與缺陷的關(guān)系

表二 氧化層厚度與銻注入能量/劑量以及注入/非注入?yún)^(qū)的關(guān)系。

圖一：不同銻注入能量/劑量下的缺陷光學(xué)比較

為了解決以上問(wèn)題，保證光刻機(jī)能正常的對(duì)準(zhǔn)以及相當(dāng)精確的OVL，我們同光刻部門(mén)就LSA/FIA 對(duì)準(zhǔn)圖案的選擇進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)并且得到了不錯(cuò)的結(jié)果：

首先考慮粗對(duì)準(zhǔn)。比較圖2(a)和(b)，明顯我們看到LSA dark圖(b)的粗對(duì)準(zhǔn)信號(hào)圖更好，更容易讓光刻機(jī)粗對(duì)準(zhǔn)。接下來(lái)考慮精對(duì)準(zhǔn)。比較圖3(a)和(b)，明顯我們看到FIA dark圖(b)的精對(duì)準(zhǔn)信號(hào)更好，更容易讓光刻機(jī)精對(duì)準(zhǔn)。

圖二：光刻機(jī)不同粗對(duì)準(zhǔn)圖案的信號(hào)圖

圖三：光刻機(jī)不同精對(duì)準(zhǔn)圖案的信號(hào)圖

在確認(rèn)了光刻機(jī)的粗對(duì)準(zhǔn)和精對(duì)準(zhǔn)信號(hào)之后，我們還需要進(jìn)一步確認(rèn)光刻機(jī)相應(yīng)的精對(duì)準(zhǔn)隨機(jī)因子和Overlay的結(jié)果。從表3看出，LSA不管clear還是dark,其隨機(jī)因子和OVL結(jié)果都相當(dāng)差;而FIA則不管是clear還是dark,其隨機(jī)因子和OVL結(jié)果都相當(dāng)好。另外，至于Global EGA到底是否可以少選幾個(gè)點(diǎn)而進(jìn)一步改善，從數(shù)據(jù)上看似乎沒(méi)有太大區(qū)別。

表三：不同精對(duì)準(zhǔn)圖案與隨機(jī)因子/Overlay的關(guān)系

非金屬硅化物接觸孔

由于采用非金屬硅化物接觸孔，雖然理論上相比金屬硅化物接觸電阻會(huì)偏大，但由于我們是第一次采用這種工藝，并沒(méi)有基準(zhǔn)可以參考，結(jié)果發(fā)現(xiàn)我們的工藝PDIFF_CT指標(biāo)大大超出了規(guī)格(見(jiàn)圖4)。

圖四：非金屬硅化物PDIFF_CT WAT值

經(jīng)過(guò)teM FA我們發(fā)現(xiàn)，Ti/TiN在接觸孔底部的階梯覆蓋相當(dāng)?shù)牟?圖5)。當(dāng)我們采用金屬硅化物工藝時(shí)，由于接觸孔底部已經(jīng)有一層TiSi2，這種影響并不太大。但是，一旦采用的是非金屬硅化物接觸孔，如此差的底部階梯覆蓋就是致命的。

圖五：接觸孔Ti/TiN階梯覆蓋圖

知道失效原因之后，經(jīng)過(guò)詳細(xì)討論和仔細(xì)研究，我們調(diào)整了Ti/TiN金屬淀積和接觸孔刻蝕的工藝從而得到了圖6的形貌?？梢钥吹浇佑|孔底部的階梯覆蓋得到明顯的改善，這一形貌的改善在WAT PDIFF_CT的數(shù)據(jù)上我們得到了驗(yàn)證(圖7)。經(jīng)過(guò)工藝的改善，PDIFF_CT從之前大于450降到了100以下，并且硅片面內(nèi)均勻性相當(dāng)好。

圖六：改善后接觸孔Ti/TiN階梯覆蓋圖

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