BiCMOS-tekniikka: valmistus ja sovellukset

Kokeile Instrumenttia Ongelmien Poistamiseksi





Tällä hetkellä jokaisessa jokapäiväisessä elämässämme käytetyssä sähkö- ja elektroniikkalaitteessa on integroituja piirejä, jotka valmistetaan hyödyntämällä puolijohdelaitteiden valmistusprosessia. elektroniset piirit on luotu kiekolle, joka koostuu puhtaista puolijohdemateriaaleista, kuten pii ja muut puolijohteet yhdisteet, joissa on useita vaiheita, joihin liittyy valokuvaus- ja kemiallisia prosesseja.

Puolijohteiden valmistus aloitettiin Texasista 1960-luvun alussa, ja se laajeni sitten kaikkialle maailmaan.




BiCMOS-tekniikka

Tämä on yksi tärkeimmistä puolijohdetekniikoista ja on pitkälle kehitetty tekniikka, joka sisältää 1990-luvulla kaksi erillistä tekniikkaa, nimittäin bipolaarisen liitostransistorin ja CMOS transistori yhdessä modernissa integroidussa piirissä. Joten tämän tekniikan paremmaksi antautumiseksi voimme lyhyesti katsoa CMOS-tekniikkaa ja kaksisuuntaista tekniikkaa.

BiCMOS CME8000

BiCMOS CME8000



Esitetty kuva on ensimmäinen analoginen / digitaalinen vastaanotin IC ja on integroitu BiCMOS-vastaanotin, jolla on erittäin suuri herkkyys.

CMOS-tekniikka

Se täydentää MOS-tekniikkaa tai CSG: tä (Commodore Semiconductor Group), joka aloitettiin lähteenä elektronisten laskinten valmistuksessa. Sen jälkeen MOS-tekniikan täydennystä kutsutaan CMOS-tekniikaksi integroitujen piirien, kuten digitaalisen, kehittämiseen logiikkapiirit kera mikro-ohjain s ja mikroprosessorit. CMOS-tekniikka tarjoaa edun pienemmästä tehohäviöstä ja pienestä melumarginaalista suurella pakkaustiheydellä.

CMOS CD74HC4067

CMOS CD74HC4067

Kuvassa näkyy CMOS-tekniikan hyödyntäminen digitaalisesti ohjattujen kytkinlaitteiden valmistuksessa.


Kaksisuuntainen tekniikka

Bipolaaritransistorit ovat osa integroituja piirejä ja niiden toiminta perustuu kahden tyyppisiin puolijohdemateriaaleihin tai riippuu molemmista varauksen kantoaaltorei'istä ja elektroneista, jotka luokitellaan yleensä kahteen tyyppiin: PNP ja NPN , luokiteltu sen kolmen päätteen dopingin ja niiden napaisuuden perusteella. Se tarjoaa korkean kytkennän sekä tulo- / lähtönopeuden hyvällä melutasolla.

Kaksisuuntainen AM2901CPC

Kaksisuuntainen AM2901CPC

Kuvassa on esitetty kaksisuuntaisen tekniikan käyttö RISC-prosessorissa AM2901CPC.

BiCMOS-logiikka

Se on monimutkainen prosessointitekniikka, joka yhdistää NMOS- ja PMOS-tekniikat yhdistämällä toisiinsa edut siitä, että niillä on erittäin pieni virrankulutus bipolaarinen tekniikka ja suuri nopeus CMOS-tekniikkaan nähden.

14 vaihetta BiCMOS-valmistukseen

BiCMOS-valmistus yhdistää BJT: n ja CMOS: n valmistusprosessin, mutta pelkkä vaihtelu on pohjan toteutus. Seuraavat vaiheet esittävät BiCMOS: n valmistusprosessin.

Vaihe 1: P-substraatti otetaan alla olevan kuvan mukaisesti

P-substraatti

P-substraatti

Vaihe 2: P-substraatti on peitetty oksidikerroksella

P-substraatti oksidikerroksella

P-substraatti oksidikerroksella

Vaihe 3: Oksidikerrokseen tehdään pieni aukko

Aukko tehdään oksidikerrokselle

Aukko tehdään oksidikerrokselle

Vaihe 4: N-tyyppisiä epäpuhtauksia seostetaan voimakkaasti aukon läpi

N-tyyppisiä epäpuhtauksia seostetaan voimakkaasti aukon läpi

N-tyyppisiä epäpuhtauksia seostetaan voimakkaasti aukon läpi

Vaihe 5: P-epitaksikerros kasvaa koko pinnalla

Epitaksikerros kasvatetaan koko pinnalla

Epitaksikerros kasvatetaan koko pinnalla

Vaihe 6 : Jälleen koko kerros peitetään oksidikerroksella ja tämän oksidikerroksen läpi tehdään kaksi aukkoa.

kaksi aukkoa tehdään oksidikerroksen läpi

kaksi aukkoa tehdään oksidikerroksen läpi

Vaihe 7 : Noksidityyppiset epäpuhtaudet diffundoituvat oksidikerroksen läpi tehdyistä aukoista n-kuoppien muodostamiseksi

n-tyyppiset epäpuhtaudet diffundoituvat muodostaen n-kuoppia

n-tyyppiset epäpuhtaudet diffundoituvat muodostaen n-kuoppia

Vaihe 8: Oksidikerroksen läpi tehdään kolme aukkoa kolmen aktiivisen laitteen muodostamiseksi.

Oksidikerroksen läpi tehdään kolme aukkoa kolmen aktiivisen laitteen muodostamiseksi

Oksidikerroksen läpi tehdään kolme aukkoa kolmen aktiivisen laitteen muodostamiseksi

Vaihe 9: NMOS: n ja PMOS: n porttiterminaalit muodostetaan peittämällä ja kuvioimalla koko pinta Thinoxilla ja Polysiliconilla.

NMOS: n ja PMOS: n porttiterminaalit muodostetaan Thinoxilla ja Polysiliconilla

NMOS: n ja PMOS: n porttiterminaalit muodostetaan Thinoxilla ja Polysiliconilla

Vaihe 10: P-epäpuhtaudet lisätään BJT: n peruspäätteen muodostamiseksi ja vastaavat N-tyyppiset epäpuhtaudet seostetaan voimakkaasti BJT: n emitteripään muodostamiseksi, NMOS: n lähde ja tyhjennys ja kosketustarkoituksessa N-tyyppiset epäpuhtaudet seostetaan N-kuoppaan. keräilijä.

P-epäpuhtauksia lisätään BJT: n peruspäätteen muodostamiseksi

P-epäpuhtauksia lisätään BJT: n peruspäätteen muodostamiseksi

Vaihe 11: PMOS-lähde- ja tyhjennysalueiden muodostamiseksi ja P-emäksisen alueen muodostamiseksi P-tyypin epäpuhtaudet seostetaan voimakkaasti.

P-tyyppisiä epäpuhtauksia seostetaan voimakkaasti PMOS: n lähde- ja tyhjennysalueiden muodostamiseksi

P-tyyppisiä epäpuhtauksia seostetaan voimakkaasti PMOS: n lähde- ja tyhjennysalueiden muodostamiseksi

Vaihe 12: Sitten koko pinta peitetään paksulla oksidikerroksella.

Koko pinta on peitetty paksulla oksidikerroksella

Koko pinta on peitetty paksulla oksidikerroksella

Vaihe 13: Paksun oksidikerroksen läpi leikkaukset kuvioidaan metallikosketinten muodostamiseksi.

Leikkaukset ovat kuvioituja metallikontaktien muodostamiseksi

Leikkaukset ovat kuvioituja metallikontaktien muodostamiseksi

Vaihe 14 : Metallikontaktit tehdään oksidikerrokseen tehtyjen leikkausten kautta ja liittimet nimetään alla olevan kuvan mukaisesti.

Metallikontaktit tehdään leikkausten kautta ja liittimet nimetään

Metallikontaktit tehdään leikkausten kautta ja liittimet nimetään

BICMOSin valmistus on esitetty yllä olevassa kuvassa yhdessä NMOS: n, PMOS: n ja BJT: n yhdistelmän kanssa. Valmistusprosessissa käytetään joitain kerroksia, kuten kanavan pysäytysimplantti, paksun kerroksen hapetus ja suojarenkaat.

Valmistus on teoreettisesti vaikeaa sisällyttää sekä CMOS-tekniikat että kaksisuuntaiset. Loinen bipolaariset transistorit valmistetaan vahingossa on valmistusongelma p-kuopan ja n-kuopan CMOS-käsittelyn aikana. BiCMOS: n valmistamiseksi lisättiin monia lisävaiheita bipolaaristen ja CMOS-komponenttien hienosäätöön. Näin ollen valmistuksen kokonaiskustannukset kasvavat.

Kanavatulppa istutetaan puolijohdelaitteisiin, kuten yllä olevassa kuvassa on esitetty, käyttämällä implantointia, diffuusiota tai muita menetelmiä kanavan alueen leviämisen rajoittamiseksi tai loiskanavien muodostumisen välttämiseksi.

Suuret impedanssisolmut, jos sellaisia ​​on, voivat aiheuttaa pintavuotovirtauksia ja välttää virran virtaus paikoissa, joissa virran virtaus on rajoitettu, käytetään näitä suojarenkaita.

BiCMOS-tekniikan edut

  • Analogisen vahvistimen suunnittelua helpotetaan ja parannetaan käyttämällä korkean impedanssin CMOS-piiriä tulona ja loput toteutetaan käyttämällä bipolaarisia transistoreita.
  • BiCMOS on olennaisesti voimakas lämpötilan ja prosessin vaihteluille, mikä tarjoaa hyvät taloudelliset näkökohdat (suuri prosenttiosuus perusyksiköistä) ja vähemmän vaihtelevia sähköisissä parametreissa.
  • BiCMOS-laitteet voivat tarjota vaativan kuormitusvirran uppoamisen ja hankinnan.
  • Koska kyseessä on bipolaaristen ja CMOS-tekniikoiden ryhmittymä, voimme käyttää BJT: tä, jos nopeus on kriittinen parametri, ja voimme käyttää MOS: ää, jos teho on kriittinen parametri ja se voi ajaa suuria kapasitanssikuormituksia pienemmällä jaksoajalla.
  • Sen tehohäviö on pieni kuin pelkkä kaksisuuntainen tekniikka.
  • Tämä tekniikka löysi usein sovelluksia analogisissa virranhallintapiireissä ja vahvistinpiireissä, kuten BiCMOS-vahvistimessa.
  • Se soveltuu hyvin sisään- / ulostulotehokkaisiin sovelluksiin, tarjoaa joustavia tuloja / lähtöjä (TTL, CMOS ja ECL).
  • Sen etuna on parantunut nopeuden suorituskyky verrattuna pelkästään CMOS-tekniikkaan.
  • Löydä haavoittumattomuus.
  • Sillä on kaksisuuntainen kyky (lähde ja tyhjennys voidaan vaihtaa vaatimuksen mukaan).

BiCMOS-tekniikan haitat

  • Tämän tekniikan valmistusprosessi koostuu sekä CMOS- että bipolaarisista tekniikoista, mikä lisää monimutkaisuutta.
  • Valmistusprosessin monimutkaisuuden lisääntyessä myös valmistuskustannukset kasvavat.
  • Koska laitteita on enemmän, litografiaa on vähemmän.

BiCMOS-tekniikka ja sovellukset

  • Se voidaan analysoida korkean tiheyden ja nopeuden JA-funktiona.
  • Tätä tekniikkaa käytetään markkinoiden aikaisempien bipolaaristen, ECL- ja CMOS-vaihtoehtojen vaihtoehtona.
  • Joissakin sovelluksissa (joissa teholle on rajallinen budjetti) BiCMOS-nopeuden suorituskyky on parempi kuin kaksisuuntainen.
  • Tämä tekniikka soveltuu hyvin intensiivisiin syöttö- ja tulostussovelluksiin.
  • BiCMOS-sovellukset olivat alun perin RISC-mikroprosessoreissa eikä perinteisissä CISC-mikroprosessoreissa.
  • Tämä tekniikka on erinomainen sovelluksissaan, pääasiassa kahdella mikroprosessorin alueella, kuten muisti ja tulo / lähtö.
  • Sillä on useita sovelluksia analogisissa ja digitaalisissa järjestelmissä, mikä johtaa siihen, että yksi siru ulottuu analogisen ja digitaalisen rajan yli.
  • Se ylittää aukon, joka sallii toimintatavan ja piirimarginaalien ylityksen.
  • Sitä voidaan käyttää näytteenotto- ja pitosovelluksiin, koska se tarjoaa korkean impedanssin tulot.
  • Tätä käytetään myös sellaisissa sovelluksissa kuin lisäaineet, sekoittimet, ADC ja DAC.
  • Voittaa kaksisuuntaisen ja CMOS: n rajoitukset operatiiviset vahvistimet BiCMOS-prosesseja käytetään operatiivisten vahvistimien suunnittelussa. Operatiivisissa vahvistimissa halutaan suurta vahvistusta ja korkeataajuisia ominaisuuksia. Kaikki nämä halutut ominaisuudet voidaan saavuttaa käyttämällä näitä BiCMOS-vahvistimia.

BiCMOS-tekniikkaa sekä sen valmistusta, etuja, haittoja ja sovelluksia käsitellään lyhyesti tässä artikkelissa. Saadaksesi paremman käsityksen tästä tekniikasta, lähetä kyselysi alla olevina kommentteina.

Valokuvahyvitykset: