Obecnie każde urządzenie elektryczne i elektroniczne, z którego korzystamy na co dzień, składa się z układów scalonych, które są wytwarzane z wykorzystaniem procesu wytwarzania przyrządów półprzewodnikowych. Plik elektroniczne obwody są tworzone na płytce wykonanej z czystych materiałów półprzewodnikowych, takich jak krzem i inne półprzewodniki związki składające się z wielu etapów obejmujących fotolitografię i procesy chemiczne.

Proces produkcji półprzewodników został zapoczątkowany w Teksasie na początku lat 60-tych, a następnie został rozszerzony na cały świat.

Technologia BiCMOS

Jest to jedna z głównych technologii półprzewodnikowych i jest to wysoko rozwinięta technologia, obejmująca w latach 90-tych dwie oddzielne technologie, a mianowicie tranzystor bipolarny i CMOS tranzystor w jednym nowoczesnym układzie scalonym. Tak więc, aby lepiej oddać się tej technologii, możemy rzucić okiem na technologię CMOS i technologię bipolarną w skrócie.

BiCMOS CME8000

Pokazana figura jest pierwszą Cyfrowe analogowe odbiornik IC i jest zintegrowanym odbiornikiem BiCMOS o bardzo wysokiej czułości.

Technologia CMOS

Jest uzupełnieniem technologii MOS lub CSG (Commodore Semiconductor Group), która powstała jako źródło do produkcji kalkulatorów elektronicznych. Po tym uzupełnienie technologii MOS, zwanej technologią CMOS, jest wykorzystywane do opracowywania układów scalonych, takich jak cyfrowe obwody logiczne wraz z mikrokontroler si mikroprocesory. Technologia CMOS zapewnia mniejsze straty mocy i niski margines szumów przy dużej gęstości upakowania.

CMOS CD74HC4067

Rysunek przedstawia wykorzystanie technologii CMOS w produkcji przełączników sterowanych cyfrowo.

Technologia bipolarna

Tranzystory bipolarne są częścią układów scalonych i ich działanie opiera się na dwóch rodzajach materiału półprzewodnikowego lub zależy od obu typów dziur nośników ładunku i elektronów, które ogólnie dzieli się na dwa typy: PNP i NPN , sklasyfikowane na podstawie domieszkowania trzech końcówek i ich polaryzacji. Zapewnia wysoką prędkość przełączania, a także prędkość wejścia / wyjścia przy dobrym poziomie szumów.

Bipolarny AM2901CPC

Rysunek przedstawia wykorzystanie technologii bipolarnej w procesorze RISC AM2901CPC.

Logika BiCMOS

Jest to złożona technologia przetwarzania, która zapewnia połączenie technologii NMOS i PMOS z zaletami technologii bipolarnej o bardzo niskim zużyciu energii i dużej szybkości w porównaniu z technologią CMOS. MOSFET zapewniają bramki logiczne o wysokiej impedancji wejściowej, a tranzystory bipolarne zapewniają wysoki przyrost prądu.

14 kroków do produkcji BiCMOS

Produkcja BiCMOS łączy w sobie proces wytwarzania BJT i CMOS, ale tylko wariacja jest realizacją podstawy. Poniższe kroki przedstawiają proces produkcji BiCMOS.

Krok 1: Podłoże P przyjmuje się tak, jak pokazano na poniższym rysunku

Podłoże P.

Krok 2: Podłoże p pokryte jest warstwą tlenku

Podłoże P z warstwą tlenku

Krok 3: Na warstwie tlenku wykonuje się mały otwór

Otwór jest wykonywany na warstwie tlenku

Krok 4: Zanieczyszczenia typu N są silnie domieszkowane przez otwór

Zanieczyszczenia typu N są silnie domieszkowane przez otwór

Krok 5: Na całej powierzchni rośnie warstwa P - Epitaxy

Na całej powierzchni rośnie warstwa epitaksji

Krok 6 : Ponownie, cała warstwa jest pokryta warstwą tlenku, a przez tę warstwę tlenku wykonane są dwa otwory.

“jaka jest różnica między danymi a sygnałami? ”

w warstwie tlenku wykonano dwa otwory

Krok 7 : Z otworów wykonanych przez warstwę tlenku zanieczyszczenia typu n są rozpraszane tworząc n-dołki

Zanieczyszczenia typu n są rozpraszane, tworząc n-dołki

Krok 8: W warstwie tlenku wykonano trzy otwory, które tworzą trzy aktywne elementy.

W warstwie tlenku wykonano trzy otwory, które tworzą trzy aktywne elementy

Krok 9: Końcówki bramek NMOS i PMOS są tworzone przez pokrycie i wzór na całej powierzchni za pomocą Thinox i Polysilicon.

Zaciski bramkowe NMOS i PMOS są utworzone z Thinox i Polysilicon

Krok 10: Zanieczyszczenia typu P są dodawane, aby utworzyć końcówkę bazową BJT, a podobne zanieczyszczenia typu N są silnie domieszkowane, tworząc końcówkę emitera BJT, źródło i dren NMOS, a w celu kontaktu zanieczyszczenia typu N są domieszkowane do studni N kolektor.

Zanieczyszczenia P są dodawane, aby utworzyć końcówkę podstawową BJT

Krok 11: Aby utworzyć obszary źródłowe i drenażowe PMOS oraz aby nawiązać kontakt w rejonie zasady P, zanieczyszczenia typu P są silnie domieszkowane.

Zanieczyszczenia typu P są silnie domieszkowane, tworząc obszary źródłowe i odpływowe PMOS

Krok 12: Następnie cała powierzchnia pokryta jest grubą warstwą tlenku.

Cała powierzchnia pokryta jest grubą warstwą tlenku

Krok 13: Przez grubą warstwę tlenku nacięcia są ukształtowane w celu utworzenia metalowych styków.

Nacięcia mają wzór, aby utworzyć metalowe styki

Krok 14 : Metalowe styki są wykonane przez nacięcia na warstwie tlenku, a końcówki są nazwane tak, jak pokazano na poniższym rysunku.

Metalowe styki są wykonane przez nacięcia i nazywane są końcówki

Wytwarzanie BICMOS pokazano na powyższym rysunku z kombinacją NMOS, PMOS i BJT. W procesie produkcyjnym stosowane są niektóre warstwy, takie jak implant kanałowy, gruba warstwa utleniania i pierścienie ochronne.

Wytworzenie będzie teoretycznie trudne do uwzględnienia zarówno technologii CMOS, jak i bipolarnej. Pasożytniczy tranzystory bipolarne są produkowane przypadkowo, jest to problem produkcyjny podczas przetwarzania p-well i n-well CMOS. Do produkcji BiCMOS dodano wiele dodatkowych kroków w celu dostrojenia komponentów bipolarnych i CMOS. W związku z tym wzrasta koszt całej produkcji.

Zatyczka kanału jest wszczepiana w urządzenia półprzewodnikowe, jak pokazano na powyższym rysunku, przy użyciu implantacji lub dyfuzji lub innych metod w celu ograniczenia rozprzestrzeniania się obszaru kanału lub uniknięcia tworzenia kanałów pasożytniczych.

Węzły o wysokiej impedancji, jeśli występują, mogą powodować prądy upływu powierzchniowego i aby uniknąć przepływu prądu w miejscach, w których przepływ prądu jest ograniczony, stosuje się te pierścienie ochronne.

Zalety technologii BiCMOS

Konstrukcja wzmacniacza analogowego jest ułatwiona i ulepszona dzięki zastosowaniu obwodu CMOS o wysokiej impedancji jako wejścia, a pozostałe są realizowane za pomocą tranzystorów bipolarnych.
BiCMOS jest zasadniczo odporny na zmiany temperatury i procesu, oferując dobre względy ekonomiczne (wysoki procent jednostek pierwotnych) przy mniejszej zmienności parametrów elektrycznych.
Zgodnie z wymaganiami urządzenia BiCMOS mogą zapewnić obniżenie i pozyskiwanie prądu o dużym obciążeniu.
Ponieważ jest to grupa technologii bipolarnych i CMOS, możemy użyć BJT, jeśli prędkość jest krytycznym parametrem i możemy użyć MOS, jeśli moc jest parametrem krytycznym i może napędzać obciążenia o dużej pojemności przy skróconym czasie cyklu.
Ma niskie straty mocy niż sama technologia bipolarna.
Technologia ta znalazła częste zastosowanie w analogowych obwodach zarządzających mocą i obwodach wzmacniaczy, takich jak wzmacniacz BiCMOS.
Jest dobrze przystosowany do zastosowań wymagających dużej ilości wejść / wyjść, oferuje elastyczne wejścia / wyjścia (TTL, CMOS i ECL).
Ma tę zaletę, że poprawia szybkość działania w porównaniu z samą technologią CMOS.
Połącz nietykalność.
Ma zdolność dwukierunkową (źródło i odpływ można wymieniać zgodnie z wymaganiami).

Wady technologii BiCMOS

Proces produkcji tej technologii obejmuje zarówno technologię CMOS, jak i technologię bipolarną, co zwiększa złożoność.
Ze względu na wzrost złożoności procesu produkcyjnego rośnie również koszt produkcji.
Ponieważ urządzeń jest więcej, tym mniej litografii.

Technologia i aplikacje BiCMOS

Można go analizować jako funkcję ORAZ o dużej gęstości i szybkości.
Ta technologia jest stosowana jako alternatywa dla poprzednich na rynku bipolarnych, ECL i CMOS.
W niektórych zastosowaniach (w których budżet na moc jest ograniczony) szybkość BiCMOS jest lepsza niż w przypadku bipolarnego.
Ta technologia jest dobrze dostosowana do intensywnych zastosowań wejścia / wyjścia.
BiCMOS był początkowo stosowany raczej w mikroprocesorach RISC niż w tradycyjnych mikroprocesorach CISC.
Technologia ta przewyższa swoje zastosowania, głównie w dwóch obszarach mikroprocesorów, takich jak pamięć i wejście / wyjście.
Ma wiele zastosowań w systemach analogowych i cyfrowych, w wyniku czego pojedynczy układ scalony obejmuje granicę analogowo-cyfrową.
Przekracza lukę, umożliwiając przekroczenie toku działania i granic obwodu.
Może być używany do próbkowania i zatrzymywania, ponieważ zapewnia wejścia o wysokiej impedancji.
Jest to również używane w aplikacjach takich jak sumatory, miksery, ADC i DAC.
Aby pokonać ograniczenia bipolarne i CMOS wzmacniacze operacyjne procesy BiCMOS są wykorzystywane przy projektowaniu wzmacniaczy operacyjnych. We wzmacniaczach operacyjnych pożądane są wysokie wzmocnienie i charakterystyki wysokiej częstotliwości. Wszystkie te pożądane cechy można uzyskać stosując te wzmacniacze BiCMOS.

W artykule omówiono pokrótce technologię BiCMOS wraz z jej wytwarzaniem, zaletami, wadami i zastosowaniami. Aby lepiej zrozumieć tę technologię, zamieść swoje zapytania w komentarzach poniżej.

Kredyty fotograficzne: