Jelenleg minden olyan elektromos és elektronikus eszközben, amelyet a mindennapi életünkben használunk, integrált áramkörökből áll, amelyeket a félvezető eszközök gyártási folyamatának felhasználásával állítanak elő. A elektronikus áramkörök tiszta félvezető anyagokból álló ostyán jönnek létre, mint pl szilícium és más félvezető többlépcsős vegyületek, amelyek fotolitográfiát és kémiai folyamatokat tartalmaznak.
A félvezetőgyártás folyamatát Texasból indították el az 1960-as évek elején, majd az egész világon kiterjesztették.
BiCMOS Technology
Ez az egyik legfontosabb félvezető technológia, és egy nagyon fejlett technológia, az 1990-es években két külön technológiát tartalmaz, nevezetesen a bipoláris kereszteződésű tranzisztort és a CMOS-t tranzisztor egyetlen modern integrált áramkörben. Tehát ennek a technológiának a jobb belátása érdekében röviden áttekinthetjük a CMOS technológiát és a Bipolar technológiát.
BiCMOS CME8000
A bemutatott ábra az első analóg / digitális IC vevő és egy nagyon nagy érzékenységű BiCMOS integrált vevő.
CMOS technológia
Ez kiegészíti a MOS technológiát vagy a CSG-t (Commodore Semiconductor Group), amelyet az elektronikus számológépek gyártásának forrásaként indítottak el. Ezt követően a MOS-technológiának az úgynevezett CMOS-technológiát használják az integrált áramkörök, például a digitális fejlesztésére logikai áramkörök együtt mikrovezérlő s mikroprocesszorok. A CMOS technológia előnye a kisebb energiaeloszlás és az alacsony zajkülönbség, a nagy csomagolási sűrűség mellett.
CMOS CD74HC4067
Az ábra a CMOS technológia felhasználását mutatja a digitális vezérlésű kapcsolóeszközök gyártása során.
Bipoláris technológia
A bipoláris tranzisztorok az integrált áramkörök részét képezik, és működésük kétféle félvezető anyagon alapul, vagy mindkét töltést hordozó furat és elektron típusától függ. Ezeket általában két típusba sorolják: PNP és NPN , három termináljának doppingolása és polaritása alapján osztályozták. Magas kapcsolást, valamint bemeneti / kimeneti sebességet biztosít jó zajteljesítménnyel.
Bipoláris AM2901CPC
Az ábra a bipoláris technológia kihasználását mutatja az AM2901CPC RISC processzorban.
BiCMOS Logic
Ez egy komplex feldolgozási technológia, amely biztosítja az NMOS és a PMOS technológiák ötvözését azzal az előnnyel, hogy nagyon alacsony energiafogyasztású bipoláris technológiával és nagy sebességgel rendelkeznek a CMOS technológiával szemben. A MOSFET-ek nagy bemeneti impedanciájú logikai kapukat biztosítanak, a bipoláris tranzisztorok pedig nagy áramerősítést biztosítanak.
14 lépés a BiCMOS gyártásához
A BiCMOS gyártása egyesíti a BJT és a CMOS gyártásának folyamatát, de pusztán a variáció az alap megvalósulása. A következő lépések bemutatják a BiCMOS gyártási folyamatát.
1. lépés: A P-szubsztrátumot az alábbi ábrán látható módon vesszük
P-szubsztrát
2. lépés: A p-szubsztrátot oxidréteg borítja
P-szubsztrát oxid réteggel
3. lépés: Az oxidrétegen kis nyílás készül
Nyitás történik az oxidrétegen
4. lépés: Az N típusú szennyeződéseket erősen adalékolják a nyíláson keresztül
Az N típusú szennyeződéseket erősen adalékolják a nyíláson keresztül
5. lépés: A P - Epitaxy réteget a teljes felületen növesztik
Az epitaxiaréteget a teljes felületen növesztik
6. lépés : Ismét a teljes réteget beborítja az oxidréteg, és ezen az oxidrétegen keresztül két nyílás készül.
két nyílás készül az oxidrétegen keresztül
7. lépés : Az oxidrétegen átmenő nyílásokból az n-típusú szennyeződések diffundálódva n-lyukakat képeznek
Az n típusú szennyeződéseket diffundálva n-lyukakat képeznek
8. lépés: Három nyílás készül az oxidrétegen, és három aktív eszközt képez.
Három nyílás készül az oxidrétegen, és három aktív eszközt képez
9. lépés: Az NMOS és a PMOS kapu termináljai úgy vannak kialakítva, hogy a teljes felületet Thinox-szal és Polysilicon-szal borítják és mintázzák.
Az NMOS és a PMOS kapu termináljai Thinox-tal és Polysilicon-nal vannak kialakítva
10. lépés: A P-szennyeződéseket hozzáadjuk a BJT bázis termináljához, és hasonló, N-típusú szennyeződéseket erősen adalékolunk, hogy a BJT emitter-terminálja képződjön, az NMOS-forrás és -elvezetés, és érintkezés céljából N-típusú szennyeződéseket adjunk az N-kútba gyűjtő.
P-szennyeződéseket adunk a BJT bázis termináljának kialakításához
11. lépés: A PMOS forrás- és elvezető régióinak kialakításához, valamint a P-bázis régióban való érintkezéshez a P-típusú szennyeződéseket erősen adalékolják.
A P-típusú szennyeződéseket erősen adalékolják a PMOS forrás- és elvezető régióinak kialakításához
12. lépés: Ezután az egész felületet beborítja a vastag oxid réteg.
A teljes felületet vastag oxidréteg borítja
13. lépés: A vastag oxidrétegen keresztül a vágások mintázatosak a fém érintkezők kialakításához.
A vágások mintázata a fém érintkezőket alkotja
14. lépés : A fém érintkezőket az oxidrétegen végzett vágásokon keresztül hozzák létre, és a kapcsokat az alábbi ábra szerint nevezik meg.
A vágások révén fém érintkezőket hoznak létre, és a terminálokat megnevezik
A BICMOS gyártását a fenti ábra mutatja az NMOS, PMOS és BJT kombinációjával. A gyártási folyamat során néhány réteget alkalmaznak, például csatornaütköző implantátumot, vastag réteg oxidációját és védőgyűrűket.
A gyártás elméletileg nehéz lesz mind a CMOS, mind a bipoláris technológiák bevonására. Parazita bipoláris tranzisztorok a véletlenszerűen előállított gyártási probléma a p-well és n-well CMOS feldolgozása közben. A BiCMOS gyártásához a bipoláris és CMOS alkatrészek finomhangolásához számos további lépés szükséges. Ennélfogva a teljes gyártás költsége nő.
A csatornadugót félvezető eszközökbe ültetjük be, amint azt a fenti ábra mutatja, implantációs vagy diffúziós vagy egyéb módszerekkel, a csatorna terület terjedésének korlátozása vagy a parazita csatornák kialakulásának elkerülése érdekében.
A nagy impedanciájú csomópontok, ha vannak ilyenek, a felületi szivárgási áramokat okozhatják, és hogy elkerüljék az áramlást olyan helyeken, ahol az áramlás korlátozott, ezeket a védőgyűrűket használják.
A BiCMOS technológia előnyei
- Az analóg erősítő kialakítását megkönnyíti és javítja a nagy impedanciájú CMOS áramkör bemenetként történő felhasználása, a fennmaradó pedig bipoláris tranzisztorok segítségével valósul meg.
- A BiCMOS alapvetően erőteljes a hőmérsékleti és a folyamatváltozásokkal szemben, jó gazdasági megfontolásokat kínálva (az alapegységek magas százaléka), az elektromos paraméterek kevésbé változékonyak.
- A nagy terhelésű áram süllyedését és beszerzését a követelményeknek megfelelően a BiCMOS készülékek biztosíthatják.
- Mivel ez a bipoláris és CMOS technológiák csoportosulása, akkor használhatjuk a BJT-t, ha a sebesség kritikus paraméter, és akkor használhatjuk a MOS-t, ha a teljesítmény kritikus paraméter, és nagy kapacitású terheléseket képes vezetni csökkentett ciklusidővel.
- Alacsony az energiafogyasztása, mint önmagában a bipoláris technológiának.
- Ez a technológia gyakori alkalmazásokat tapasztalt az analóg áramkezelő áramkörökben és az erősítő áramkörökben, például a BiCMOS erősítőben.
- Jól alkalmazható intenzív input / ouput alkalmazásokhoz, rugalmas bemeneteket / kimeneteket kínál (TTL, CMOS és ECL).
- A gyorsabb teljesítmény előnye csupán a CMOS technológiához képest.
- Felfoghatja a sérthetetlenséget.
- Kétirányú képességgel rendelkezik (a forrás és a lefolyó felcserélhető a követelményeknek megfelelően).
A BiCMOS technológia hátrányai
- Ennek a technológiának a gyártási folyamata a CMOS és a bipoláris technológiákból áll, növelve a komplexitást.
- A gyártási folyamat bonyolultságának növekedése miatt a gyártás költsége is nő.
- Mivel több eszköz van, ezért kevesebb a litográfia.
BiCMOS technológia és alkalmazások
- Elemezhető a nagy sűrűség és sebesség ÉS függvényeként.
- Ezt a technológiát a korábbi bipoláris, ECL és CMOS alternatívaként használják a piacon.
- Bizonyos alkalmazásokban (amelyeknek végleges költségvetése van az energiára) a BiCMOS sebességteljesítménye jobb, mint a bipolárisé.
- Ez a technológia jól alkalmazható intenzív input / output alkalmazásokhoz.
- A BiCMOS alkalmazása kezdetben a hagyományos CISC mikroprocesszorok helyett a RISC mikroprocesszorokban történt.
- Ez a technológia kiválóan alkalmazható, főleg a mikroprocesszorok két területén, például a memóriában és a bemenetben / kimenetben.
- Számos alkalmazása van analóg és digitális rendszerekben, aminek eredményeként az egyetlen chip átfogja az analóg-digitális határt.
- Túllépi azt a rést, amely lehetővé teszi a cselekvés és az áramkör margóinak átlépését.
- Használható minta- és visszatartó alkalmazásokhoz, mivel nagy impedanciájú bemeneteket biztosít.
- Ezt olyan alkalmazásokban is használják, mint a hozzáadók, keverők, az ADC és a DAC.
- A bipoláris és CMOS korlátozásainak meghódítása műveleti erősítők a műveleti erősítők tervezésénél a BiCMOS folyamatokat használják. Az üzemi erősítőkben nagy erősítésre és nagyfrekvenciás jellemzőkre van szükség. Mindezen kívánt tulajdonságok megszerezhetők ezen BiCMOS erősítők használatával.
A BiCMOS technológiát gyártásával, előnyeivel, hátrányaival és alkalmazásaival röviden tárgyaljuk ebben a cikkben. A technológia jobb megértése érdekében kérjük, tegye meg kérdéseit alábbi megjegyzéseiként.
Fotók:
