40V高壓液晶顯示驅(qū)動芯片工藝的開發(fā)

隨著液晶面板的興起以及越來越大的尺寸，高壓LCD驅(qū)動日漸受到市場的關(guān)注，但高電壓(40V以上)工藝在中國基本還處于空白。本文著重介紹40V高壓工藝平臺所面臨的主要問題和關(guān)鍵工藝：銻注入，外延生長之后的光刻對準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)氖袌龈偁幜Γ撎坠に?a class="contentlabel" href="http://www.104case.com/news/listbylabel/label/開發(fā)">開發(fā)的掩模版層數(shù)相當(dāng)少，只有16層，這就給器件的調(diào)整帶來了極大的復(fù)雜度和難度，往往“牽一發(fā)而動全身”，一次器件的調(diào)整往往同時影響好幾種器件，顧此失彼。而且還要面臨良率的問題，我們的目標是要將良率做到90%以上。基于以上考慮，我們將主要精力集中在這些關(guān)鍵工藝的開發(fā)和器件的調(diào)整，最終通過所有的驗證，并達到了99%的良率。下文將通過實驗過程及相關(guān)數(shù)據(jù)進行詳細說明。

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. 在外延生長完沒有位錯/層錯缺陷;

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，在有襯墊氧化層的情況下，低的銻注入能量/劑量是沒有缺陷的條件并且隨著銻注入的能量/劑量越來越高，位錯/層錯缺陷越來越嚴重(見圖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(見表2)。我們注意到，在相同的推阱條件下越接近表面的越嚴重的硅損傷將會得到更厚的氧化層。這也意味著，在后續(xù)的氧化層去除工序時我們要充分考慮這一點。另外一點需要提到的是,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機臺專門負責(zé)銻的推阱工藝。

硅外延生長后的光刻對準和OVL

由于在外延生長完后，我們接下來要進行的就是N/P阱光刻，而這2次光刻所對準的前層都是外延生長前的零層。但經(jīng)過外延生長的零層圖案是否還保型完好到足以讓我們的光刻機輕松識別呢?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過程中或多或少會產(chǎn)生一些形變或位移，這就給后續(xù)的光刻對準帶來了困難。

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

為了解決以上問題，保證光刻機能正常的對準以及相當(dāng)精確的OVL，我們同光刻部門就LSA/FIA 對準圖案的選擇進行了大量的實驗并且得到了不錯的結(jié)果：

首先考慮粗對準。比較圖2(a)和(b)，明顯我們看到LSA dark圖(b)的粗對準信號圖更好，更容易讓光刻機粗對準。接下來考慮精對準。比較圖3(a)和(b)，明顯我們看到FIA dark圖(b)的精對準信號更好，更容易讓光刻機精對準。

圖二：光刻機不同粗對準圖案的信號圖

圖三：光刻機不同精對準圖案的信號圖

在確認了光刻機的粗對準和精對準信號之后，我們還需要進一步確認光刻機相應(yīng)的精對準隨機因子和Overlay的結(jié)果。從表3看出，LSA不管clear還是dark,其隨機因子和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點而進一步改善，從數(shù)據(jù)上看似乎沒有太大區(qū)別。

表三：不同精對準圖案與隨機因子/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偏大，但由于我們是第一次采用這種工藝，并沒有基準可以參考，結(jié)果發(fā)現(xiàn)我們的工藝PDIFF_CT指標大大超出了規(guī)格(見圖4)。

圖四：非金屬硅化物PDIFF_CT WAT值

經(jīng)過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，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)過詳細討論和仔細研究，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。可以看到接觸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)上我們得到了驗證(圖7)。經(jīng)過工藝的改善，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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