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光电二极管在0.35μm CMOS工艺上的集成与优化

作　者: 王乐平
导　师: 茹国平；钱文生
学　校: 复旦大学
专　业: 集成电路工程
关键词: 光电二极管 CMOS 红光 PN结
分类号: TN43
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

集成电路飞速发展的今天,随着集成电路制造工艺水平的提升系统集成度越来越高,以往许多由多颗IC搭建的电路应用今天都有了单芯片解决方案。单芯片系统(SOC:System On a Chip)成为IC产业的热门方向,这些也反过来刺激促进了IC制造工艺的发展不断提出新的要求。本文讨论的就是将光电二极管集成到普通CMOS工艺中去。在搭建工艺流程之前,本文首先在理论上找出了光电二极管的模型。根据产品的需求,该光电二极管必须对红光敏感,并且对响应时间和噪声有一定的要求。从这几点入手,根据光电二极管的模型大致定出了所用衬底、PN结深等工艺条件。然后,根据大致的工艺条件和最复杂的器件结构,先搭建了较复杂的工艺流程。经过流片,首先通过测试特殊的测试结构验证了给出的设计规格是合理的。其次,通过测试普通CMOS器件,证明普通CMOS器件性能良好,没有受光电二极管工艺影响。最后,通过测试光电二极管,证明简单的结构也满足设计要求。最后,针对简单的结构对工艺进行简化化和改进,使原来需要增加5道光刻流程变为只增加一道光刻流程,大大降低了成本增加了该工艺的市场竞争力。通过FA的手段和分析找出了设计的错误和设计规则的不合理性,改正后流片成功。通过拉偏实验,进一步确认该工艺的工艺余量很大,工艺十分稳定,是一个价廉物美的工艺流成。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-5
引言  5-6
第一章光电二极管的理论模型  6-22
  1.1 半导体材料的光吸收  6
  1.2 光电二极管工作原理  6-9
  1.3 光电二极管的量子效率  9-14
  1.4 设计考虑  14-21
  1.5 本章小结  21-22
第二章搭建新流程准备与实验的设计  22-25
  2.1 原有0.35um CMOS工艺的介绍  22
  2.2 光电二极管的器件结构介绍  22-24
  2.3 实验的设计  24-25
第三章光电二极管复杂结构工艺  25-29
  3.1 光电二极管的PN结工艺  25-26
  3.2 光电二极管的Ndiff与Pdiff工艺  26-28
  3.3 光电二极管的Block工艺  28-29
第四章光电二极管设计规则的验证  29-35
  4.1 Pdiff到PDNWELL的间距  29-31
  4.2 PDNW overlap PDNdiff  31-33
  4.3 PDNWELL到PDNWELL的间距  33-34
  4.4 本章小结  34-35
第五章产品器件电光特性的测试结果  35-41
  5.1 CMOS器件的电特性  35-39
  5.2 光学放电特性测试结果  39-40
  5.3 暗电流测试  40-41
第六章简单结构工艺简化和改进  41-51
  6.1 流程的优化  41-42
  6.2 工艺简化后产品失效的分析和解决  42-47
  6.3 工艺的拉偏实验  47-50
  6.4 本章小结  50-51
第七章全文总结  51-52
参考文献  52-53
致谢  53-54

光电二极管在0.35μm CMOS工艺上的集成与优化

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