Технология BiCMOS: Производство и приложения

Технология BiCMOS: Производство и приложения

Понастоящем всяко електрическо и електронно устройство, което използваме в ежедневието си, се състои от интегрални схеми, които са произведени чрез използване на процеса на производство на полупроводникови устройства. The електронни схеми са създадени върху пластинка, съставена от чисти полупроводникови материали като силиций и други полупроводници съединения с множество етапи, включващи фото литография и химични процеси.



Процесът на производство на полупроводници е стартиран от Тексас в началото на 60-те години и след това е разширен по целия свят.


Технология BiCMOS

Това е една от основните полупроводникови технологии и е силно развита технология през 1990 г., включваща две отделни технологии, а именно биполярен транзистор и CMOS транзистор в една модерна интегрална схема. Така че, за по-добро снизхождение на тази технология, можем да разгледаме накратко CMOS технологията и биполярната технология.





BiCMOS CME8000

BiCMOS CME8000

Показаната фигура е първата аналогов / цифров IC на приемника и е интегриран приемник BiCMOS с много висока чувствителност.



CMOS технология

Това е допълнение към MOS технологията или CSG (Commodore Semiconductor Group), която е стартирана като източник за производство на електронните калкулатори. След това допълваща MOS технология, наречена CMOS технология, се използва за разработване на интегрални схеми като цифрова логически вериги заедно с микроконтролер s и микропроцесори. CMOS технологията дава предимство от по-малко разсейване на мощността и нисък запас от шум с висока плътност на опаковане.

CMOS CD74HC4067

CMOS CD74HC4067

Фигурата показва използването на CMOS технологията при производството на цифрово управлявани комутационни устройства.


Биполярна технология

Биполярните транзистори са част от интегрални схеми и тяхната работа се основава на два вида полупроводникови материали или зависи от двата типа дупки на носители на заряд и електрони. Те обикновено се класифицират в два типа като PNP и NPN , класифицирани въз основа на допинг на трите му терминала и техните полярности. Той осигурява високо превключване, както и входна / изходна скорост с добри шумови характеристики.

Биполярен AM2901CPC

Биполярен AM2901CPC

Фигурата показва използването на биполярни технологии в RISC процесор AM2901CPC.

Logic BiCMOS

Това е сложна технология за обработка, която осигурява NMOS и PMOS технологии, обединени помежду си с предимствата на биполярната технология с много ниска консумация на енергия и висока скорост в сравнение с CMOS технологията.

14 стъпки за производство на BiCMOS

Производството на BiCMOS комбинира процеса на производство на BJT и CMOS, но само вариацията е реализация на основата. Следващите стъпки показват процеса на производство на BiCMOS.

Етап 1: P-субстратът се взема, както е показано на фигурата по-долу

P-субстрат

P-субстрат

Стъпка 2: P-субстратът е покрит с оксидния слой

P-субстрат с оксиден слой

P-субстрат с оксиден слой

Стъпка 3: На оксидния слой се прави малък отвор

Отворът се прави върху оксидния слой

Отворът се прави върху оксидния слой

Стъпка 4: N-тип примеси са силно легирани през отвора

N-тип примеси са силно легирани през отвора

N-тип примеси са силно легирани през отвора

Стъпка 5: P - Epitaxy слой се отглежда по цялата повърхност

Епитаксийният слой се отглежда по цялата повърхност

Епитаксийният слой се отглежда по цялата повърхност

Стъпка 6 : Отново целият слой е покрит с оксидния слой и през този оксиден слой са направени два отвора.

два отвора са направени през оксидния слой

два отвора са направени през оксидния слой

Стъпка 7 : От отворите, направени през оксиден слой, примесите от n-тип се разпръскват, за да образуват n-кладенци

примесите от n-тип се дифузират, за да образуват n-кладенци

примесите от n-тип се дифузират, за да образуват n-кладенци

Стъпка 8: През оксидния слой се правят три отвора, за да се образуват три активни устройства.

През оксидния слой се правят три отвора, за да се образуват три активни устройства

През оксидния слой се правят три отвора, за да се образуват три активни устройства

Стъпка 9: Терминалите на портата на NMOS и PMOS се формират чрез покриване и моделиране на цялата повърхност с Thinox и Polysilicon.

Терминалите на портата на NMOS и PMOS са оформени с Thinox и Polysilicon

Терминалите на портата на NMOS и PMOS са оформени с Thinox и Polysilicon

Step10: P-примесите се добавят, за да образуват основния извод на BJT и подобни, примесите от N-тип са силно легирани, за да образуват излъчващ извод на BJT, източник и изтичане на NMOS и за контактни примеси N-тип се допират в N-кладенеца колекционер.

Р-примесите се добавят, за да образуват основния терминал на BJT

Р-примесите се добавят, за да образуват основния терминал на BJT

Стъпка 11: За да се образуват източници и дренажни области на PMOS и да се осъществи контакт в P-базата, примесите от P-тип са силно легирани.

Примесите от тип P са силно легирани, за да образуват източници и дренажни области на PMOS

Примесите от тип P са силно легирани, за да образуват източници и дренажни области на PMOS

Стъпка 12: След това цялата повърхност е покрита с дебелия оксиден слой.

Цялата повърхност е покрита с дебелия оксиден слой

Цялата повърхност е покрита с дебелия оксиден слой

Стъпка 13: Чрез дебелия оксиден слой разрезите са с шарка, за да образуват металните контакти.

Разфасовките са с шарка, за да оформят металните контакти

Разфасовките са с шарка, за да оформят металните контакти

Стъпка 14 : Металните контакти са направени чрез разрезите, направени върху оксидния слой и терминалите са наречени, както е показано на фигурата по-долу.

Чрез прорезите се правят метални контакти и терминалите се именуват

Чрез прорезите се правят метални контакти и терминалите се именуват

Производството на BICMOS е показано на горната фигура с комбинация от NMOS, PMOS и BJT. В процеса на производство се използват някои слоеве като имплант за спиране на канали, окисление с дебел слой и защитни пръстени.

Изработването ще бъде теоретично трудно за включване както на технологиите CMOS, така и на биполярните. Паразитни биполярни транзистори се произвеждат по невнимание е проблем при производството, докато се обработва p-well и n-well CMOS. За производството на BiCMOS са добавени много допълнителни стъпки за фина настройка на биполярни и CMOS компоненти. Следователно цената на общата изработка се увеличава.

Каналната запушалка се имплантира в полупроводникови устройства, както е показано на горната фигура чрез използване на имплантация или дифузия или други методи, за да се ограничи разпространението на зоната на канала или да се избегне образуването на паразитни канали.

Възлите с висок импеданс, ако има такива, могат да причинят повърхностни токове на изтичане и да се избегне протичането на ток на места, където токовият поток е ограничен, се използват тези предпазни пръстени.

Предимства на технологията BiCMOS

  • Дизайнът на аналоговия усилвател се улеснява и подобрява чрез използване на CMOS схема с висок импеданс като вход, а останалите се реализират с помощта на биполярни транзистори.
  • BiCMOS е по същество енергичен към температурни и технологични вариации, предлагайки добри икономически съображения (висок процент на основните единици) с по-малка променливост в електрическите параметри.
  • Токопоглъщането и източването на ток с високо натоварване могат да бъдат осигурени от устройствата BiCMOS според изискването.
  • Тъй като това е групиране на биполярни и CMOS технологии, можем да използваме BJT, ако скоростта е критичен параметър, и можем да използваме MOS, ако мощността е критичен параметър и може да задвижва висококапацитетни товари с намалено време на цикъла.
  • Той има малко разсейване на мощността, отколкото биполярната технология сама.
  • Тази технология намира чести приложения в аналогови схеми за управление на мощността и усилвателни схеми като усилвател BiCMOS.
  • Подходящ е за интензивни приложения за вход / изход, предлага гъвкави входове / изходи (TTL, CMOS и ECL).
  • Той има предимството да подобри производителността на скоростта в сравнение само с CMOS технологията.
  • Заключете неуязвимостта.
  • Той има двупосочна способност (източникът и канализацията могат да бъдат разменени според изискванията).

Недостатъци на технологията BiCMOS

  • Процесът на производство на тази технология се състои както от CMOS, така и от биполярни технологии, увеличаващи сложността.
  • Поради увеличаването на сложността на производствения процес, цената на изработката също се увеличава.
  • Тъй като има повече устройства, следователно, по-малко литография.

Технология и приложения BiCMOS

  • Може да се анализира като функция И с висока плътност и скорост.
  • Тази технология се използва като алтернатива на предишните биполярни, ECL и CMOS на пазара.
  • В някои приложения (при които има ограничен бюджет за мощност) скоростта на BiCMOS е по-добра от тази на биполярната.
  • Тази технология е подходяща за интензивни приложения за вход / изход.
  • Приложенията на BiCMOS първоначално са били в RISC микропроцесори, а не в традиционните CISC микропроцесори.
  • Тази технология превъзхожда своите приложения, главно в две области на микропроцесори като памет и вход / изход.
  • Той има редица приложения в аналогови и цифрови системи, в резултат на което единичният чип обхваща аналогово-цифровата граница.
  • Той надминава празнината, позволяваща пресичане на хода на действие и полетата на веригата.
  • Може да се използва за приложения за задържане на проби и задържане, тъй като осигурява входове с висок импеданс.
  • Това се използва и в приложения като суматори, миксери, ADC и DAC.
  • Да победим ограниченията на биполярния и CMOS операционни усилватели процесите BiCMOS се използват при проектирането на операционните усилватели. В операционните усилватели се желаят високи коефициенти на усилване и високочестотни характеристики. Всички тези желани характеристики могат да бъдат получени чрез използването на тези BiCMOS усилватели.

Технологията BiCMOS заедно с нейното производство, предимства, недостатъци и приложения са разгледани накратко в тази статия. За по-добро разбиране на тази технология, моля публикувайте вашите запитвания като вашите коментари по-долу.

Кредити за снимки: