BiCMOS-technologie: fabricage en toepassingen

Probeer Ons Instrument Voor Het Oplossen Van Problemen





Momenteel bestaat elk elektrisch en elektronisch apparaat dat we in ons dagelijks leven gebruiken uit geïntegreerde schakelingen die worden vervaardigd door gebruik te maken van het fabricageproces van halfgeleiderapparaten. De elektronische schakelingen worden gemaakt op een wafel die is gemaakt van pure halfgeleidermaterialen zoals silicium en andere halfgeleider verbindingen met meerdere stappen met fotolithografie en chemische processen.

Het productieproces van halfgeleiders werd begin jaren zestig vanuit Texas gestart en vervolgens over de hele wereld uitgebreid.




BiCMOS-technologie

Dit is een van de belangrijkste halfgeleidertechnologieën en is een hoogontwikkelde technologie, die in de jaren negentig twee afzonderlijke technologieën omvatte, namelijk bipolaire junctie-transistor en CMOS. transistor in een enkele moderne geïntegreerde schakeling. Dus, voor de betere toegeeflijkheid van deze technologie, kunnen we in het kort een blik werpen op CMOS-technologie en bipolaire technologie.

BiCMOS CME8000

BiCMOS CME8000



De getoonde figuur is de eerste analoog digitaal ontvanger IC en is een BiCMOS geïntegreerde ontvanger met zeer hoge gevoeligheid.

CMOS-technologie

Het is een aanvulling op de MOS-technologie of CSG (Commodore Semiconductor Group) die werd gestart als bron voor het vervaardigen van de elektronische rekenmachines. Daarna wordt complementair van MOS-technologie genaamd CMOS-technologie gebruikt voor het ontwikkelen van de geïntegreerde schakelingen zoals digitaal logische schakelingen samen met microcontroller s en microprocessors. CMOS-technologie biedt het voordeel van minder vermogensdissipatie en een lage ruismarge met een hoge pakkingsdichtheid.

CMOS CD74HC4067

CMOS CD74HC4067

De afbeelding toont het gebruik van CMOS-technologie bij het vervaardigen van de digitaal gestuurde schakelapparatuur.


Bipolaire technologie

Bipolaire transistors maken deel uit van geïntegreerde schakelingen en hun werking is gebaseerd op twee soorten halfgeleidermateriaal of is afhankelijk van beide typen ladingsdragersgaten en elektronen. Deze worden over het algemeen in twee typen ingedeeld: PNP en NPN , geclassificeerd op basis van doping van de drie terminals en hun polariteit. Het biedt een hoge schakel- en invoer- / uitvoersnelheid met goede ruisprestaties.

Bipolaire AM2901CPC

Bipolaire AM2901CPC

De afbeelding toont het gebruik van bipolaire technologie in de RISC-processor AM2901CPC.

BiCMOS-logica

Het is een complexe verwerkingstechnologie die ervoor zorgt dat NMOS- en PMOS-technologieën elkaar versmelten met de voordelen van een zeer laag energieverbruik, bipolaire technologie en hoge snelheid ten opzichte van CMOS-technologie.MOSFET's bieden logische poorten met hoge ingangsimpedantie en bipolaire transistors zorgen voor een hoge stroomversterking.

14 stappen voor BiCMOS-fabricage

De BiCMOS-fabricage combineert het fabricageproces van BJT en CMOS, maar slechts variatie is een realisatie van de basis. De volgende stappen tonen het fabricageproces van BiCMOS.

Stap 1: P-Substrate wordt genomen zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding

P-substraat

P-substraat

Stap 2: Het p-substraat is bedekt met de oxidelaag

P-substraat met oxidelaag

P-substraat met oxidelaag

Stap 3: Op de oxidelaag wordt een kleine opening gemaakt

Opening wordt gemaakt op de oxidelaag

Opening wordt gemaakt op de oxidelaag

Stap 4: N-type onzuiverheden worden zwaar gedoteerd door de opening

N-type onzuiverheden worden zwaar gedoteerd door de opening

N-type onzuiverheden worden zwaar gedoteerd door de opening

Stap5: De P - Epitaxy-laag wordt over het hele oppervlak gegroeid

Epitaxielaag wordt over het hele oppervlak gegroeid

Epitaxielaag wordt over het hele oppervlak gegroeid

Stap6 : Nogmaals, de hele laag is bedekt met de oxidelaag en er zijn twee openingen gemaakt door deze oxidelaag.

twee openingen zijn gemaakt door de oxidelaag

twee openingen zijn gemaakt door de oxidelaag

Stap7 : Vanuit de openingen die door de oxidelaag zijn gemaakt, worden n-type onzuiverheden verspreid om n-putjes te vormen

n-type onzuiverheden worden verspreid om n-putjes te vormen

n-type onzuiverheden worden verspreid om n-putjes te vormen

Stap8: Er worden drie openingen gemaakt door de oxidelaag om drie actieve apparaten te vormen.

Er worden drie openingen gemaakt door de oxidelaag om drie actieve apparaten te vormen

Er worden drie openingen gemaakt door de oxidelaag om drie actieve apparaten te vormen

Stap9: De poortaansluitingen van NMOS en PMOS worden gevormd door het hele oppervlak te bedekken en van patroon te voorzien met Thinox en Polysilicon.

De poortaansluitingen van NMOS en PMOS worden gevormd met Thinox en Polysilicon

De poortaansluitingen van NMOS en PMOS worden gevormd met Thinox en Polysilicon

Stap 10: De P-onzuiverheden worden toegevoegd om de basisterminal van BJT te vormen en soortgelijke, N-type onzuiverheden worden zwaar gedoteerd om de emitterterminal van BJT te vormen, bron en afvoer van NMOS en voor contactdoeleinden worden N-type onzuiverheden gedoteerd in de N-put verzamelaar.

P-onzuiverheden worden toegevoegd om de basisterminal van BJT te vormen

P-onzuiverheden worden toegevoegd om de basisterminal van BJT te vormen

Stap 11: Om source- en draingebieden van PMOS te vormen en om contact te maken in het P-basisgebied, worden de P-type onzuiverheden zwaar gedoteerd.

Onzuiverheden van het P-type worden zwaar gedoteerd om source- en draingebieden van PMOS te vormen

Onzuiverheden van het P-type worden zwaar gedoteerd om source- en draingebieden van PMOS te vormen

Stap 12: Vervolgens wordt het hele oppervlak bedekt met de dikke oxidelaag.

Het gehele oppervlak is bedekt met de dikke oxidelaag

Het gehele oppervlak is bedekt met de dikke oxidelaag

Stap 13: Door de dikke oxidelaag worden de sneden gevormd om de metalen contacten te vormen.

De sneden hebben een patroon om de metalen contacten te vormen

De sneden hebben een patroon om de metalen contacten te vormen

Stap14 : De metalen contacten worden gemaakt door de insnijdingen op de oxidelaag en de aansluitingen worden genoemd zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding.

Metalen contacten worden gemaakt door de sneden en terminals worden genoemd

Metalen contacten worden gemaakt door de sneden en terminals worden genoemd

De fabricage van BICMOS wordt getoond in de bovenstaande figuur met een combinatie van NMOS, PMOS en BJT. In het fabricageproces worden enkele lagen gebruikt, zoals kanaalstopimplantaat, dikke laag oxidatie en beschermringen.

De fabricage zal theoretisch moeilijk zijn om zowel de CMOS- als de bipolaire technologieën op te nemen. Parasitair bipolaire transistors onbedoeld worden geproduceerd is een fabricageprobleem tijdens het verwerken van p-well en n-well CMOS. Voor de fabricage van BiCMOS zijn veel extra stappen toegevoegd voor het verfijnen van bipolaire en CMOS-componenten. Daarom nemen de kosten van de totale fabricage toe.

Kanaalstopper wordt geïmplanteerd in halfgeleiderinrichtingen zoals getoond in de bovenstaande figuur door gebruik te maken van implantatie of diffusie of andere methoden om de verspreiding van het kanaalgebied te beperken of om de vorming van parasitaire kanalen te vermijden.

De eventuele hoge impedantieknopen kunnen lekstromen aan het oppervlak veroorzaken en om de stroom te vermijden op plaatsen waar de stroom beperkt is, worden deze beschermringen gebruikt.

Voordelen van BiCMOS-technologie

  • Het ontwerp van de analoge versterker wordt vergemakkelijkt en verbeterd door een CMOS-circuit met hoge impedantie als invoer te gebruiken en de rest wordt gerealiseerd door bipolaire transistors te gebruiken.
  • BiCMOS is in wezen gevoelig voor temperatuur- en procesvariaties en biedt goede economische overwegingen (hoog percentage primaire eenheden) met minder variabiliteit in elektrische parameters.
  • Stroomafname en sourcing met hoge belasting kan worden geleverd door BiCMOS-apparaten volgens de vereisten.
  • Omdat het een groep van bipolaire en CMOS-technologieën is, kunnen we BJT gebruiken als snelheid een kritische parameter is en we kunnen MOS gebruiken als vermogen een kritische parameter is en het hoge capaciteitsbelastingen kan aansturen met een kortere cyclustijd.
  • Het heeft een lage vermogensdissipatie dan alleen bipolaire technologie.
  • Deze technologie vond veelvuldige toepassingen in analoge stroombeheercircuits en versterkercircuits zoals de BiCMOS-versterker.
  • Het is zeer geschikt voor input / output-intensieve toepassingen, biedt flexibele inputs / outputs (TTL, CMOS en ECL).
  • Het heeft het voordeel van verbeterde snelheidsprestaties in vergelijking met alleen CMOS-technologie.
  • Vergrendel onkwetsbaarheid.
  • Het heeft de bidirectionele capaciteit (bron en afvoer kunnen vanaf vereiste worden verwisseld).

Nadelen van BiCMOS-technologie

  • Het fabricageproces van deze technologie bestaat uit zowel de CMOS- als bipolaire technologieën, waardoor de complexiteit toeneemt.
  • Vanwege de toename van de complexiteit van het fabricageproces, stijgen ook de fabricagekosten.
  • Omdat er meer apparaten zijn, dus minder lithografie.

BiCMOS-technologie en toepassingen

  • Het kan worden geanalyseerd als EN-functie van hoge dichtheid en snelheid.
  • Deze technologie wordt gebruikt als een alternatief voor de vorige bipolaire, ECL en CMOS op de markt.
  • In sommige toepassingen (waarin er een beperkt budget is voor vermogen) zijn de snelheidsprestaties van BiCMOS beter dan die van bipolair.
  • Deze technologie is zeer geschikt voor de intensieve input / output-toepassingen.
  • De toepassingen van BiCMOS waren aanvankelijk in RISC-microprocessors in plaats van traditionele CISC-microprocessors.
  • Deze technologie blinkt uit in zijn toepassingen, voornamelijk op twee gebieden van microprocessors, zoals geheugen en invoer / uitvoer.
  • Het heeft een aantal toepassingen in analoge en digitale systemen, waardoor de enkele chip de analoog-digitale grens overspant.
  • Het overschrijdt de kloof waardoor handelwijze en circuitmarges kunnen worden overschreden.
  • Het kan worden gebruikt voor sample- en hold-toepassingen omdat het ingangen met hoge impedantie biedt.
  • Dit wordt ook gebruikt in toepassingen zoals adders, mixers, ADC en DAC.
  • Om de beperkingen van bipolair en CMOS te overwinnen operationele versterkers de BiCMOS-processen worden gebruikt bij het ontwerpen van de operationele versterkers. Bij operationele versterkers zijn karakteristieken met hoge versterking en hoge frequentie gewenst. Al deze gewenste eigenschappen kunnen worden bereikt door deze BiCMOS-versterkers te gebruiken.

De BiCMOS-technologie samen met de fabricage, voordelen, nadelen en toepassingen worden in dit artikel kort besproken. Voor een beter begrip van deze technologie kunt u uw vragen posten als uw opmerkingen hieronder.

Fotocredits: