ESD IMP 工艺技术是在标准CMOS 工艺流程中增加一道ESD IMP 工序,ESD IMP 需要一层额外的掩膜版。ESD NMOS 是利用自身寄生的 BJT NPN开启进行ESD 静电放电,因为寄生BJT NPN 的ESD放电能力很强。对于 ESD PMOS,它的寄生 BJT PNP的性能是比较差,在 ESD保护电路中通常是依靠它的寄生P型二极管正向导通进行 ESD 静电放电,所以并没有特别针对 ESD PMOS的 ESD IMP工艺技术。ESD IMP 工艺技术有两种类型,一种是n型N-ESD IMP,另外一种是P型P-ESD IMP,它们都是只针对 ESD NMOS 的工艺技术。
1. n 型N-ESD IMP工艺技术
n型N-ESD IMP 工艺技术应用于0.35μm 以上技术的5V 器件。n型的 N-ESD IMP 工艺流程是在LDD离子注入后增加一道N-ESD IMP工序,目的是通过离子注入增大 ESD NMOS的LDD结构结深,所以n型 ESD IMP 的ESD NMOS 不再具有LDD 结构尖端放电的特点,从而提高ESD NMOS 的ESD 性能。图3-119所示为n型ESD IMP 的工艺示意图,图3-119a 是完成LDD 离子注入的剖面图,LDD 的结深很小,图3-119b 是进行n型N-ESD IMP,增加LDD 的结深。利用n型N-ESD IMP工艺技术可以在同一CMOS 工艺中设计出两种不同的NMOS,一种是具有LDD 结构的NMOS 是供内部电路使用,另一种不具有LDD 结构的 N-ESD NMOS 是供输入输出电路使用,两种器件结构的对比如图3-120所示。
利用n型N-ESD IMP 工艺技术制造出来的ESD NMOS 拥有较深的LDD 结深,并且它的横向扩散较严重,这导致利用n 型 N-ESD IMP 工艺技术制造的 ESD NMOS 不能用于电压小于5V的短沟道器件。ESD NMOS 的电特性与传统的 NMOS 的电特性是不同的,通常 ESD NMOS 的电流驱动能力是降低的,它的面积比较大、导通等效电阻Ron和寄生的电容也较大,ESD NMOS 是通过牺牲器件的性能来提高器件的 ESD防护能力。晶圆厂通常不会提取 ESD NMOS 的模型参数,否则需要花费额外的成本去提取的这些参数。虽然 ESD NMOS 的电特性变差,但是它的 ESD防护能力很强,输入输出电路都要用 ESD NMOS 进行ESD保护。