Teknologi BiCMOS: Fabrikasi dan Aplikasi

Teknologi BiCMOS: Fabrikasi dan Aplikasi

Pada masa ini, dalam setiap alat elektrik dan elektronik yang kita gunakan dalam kehidupan seharian kita terdiri dari rangkaian terpadu yang dihasilkan dengan menggunakan proses fabrikasi alat semikonduktor. The litar elektronik dibuat pada wafer yang terdiri daripada bahan semikonduktor tulen seperti silikon dan semikonduktor lain sebatian dengan pelbagai langkah yang melibatkan litografi foto dan proses kimia.



Proses pembuatan semikonduktor dimulakan dari Texas pada awal 1960-an dan kemudian meluas ke seluruh dunia.


Teknologi BiCMOS

Ini adalah salah satu teknologi semikonduktor utama dan merupakan teknologi yang sangat maju, pada tahun 1990 menggabungkan dua teknologi yang berasingan, iaitu transistor simpang bipolar dan CMOS transistor dalam satu litar bersepadu moden. Oleh itu, untuk mendapatkan teknologi yang lebih baik, kita dapat melihat teknologi CMOS dan teknologi Bipolar secara ringkas.





BiCMOS CME8000

BiCMOS CME8000

Angka yang ditunjukkan adalah yang pertama analog / digital penerima IC dan merupakan penerima bersepadu BiCMOS dengan kepekaan yang sangat tinggi.



Teknologi CMOS

Ini adalah pelengkap teknologi MOS atau CSG (Commodore Semiconductor Group) yang dimulakan sebagai sumber pembuatan kalkulator elektronik. Selepas itu pelengkap teknologi MOS yang disebut teknologi CMOS digunakan untuk mengembangkan litar bersepadu seperti digital litar logik bersama dengan mikrokontroler s dan mikropemproses. Teknologi CMOS memberikan kelebihan kurang daya penggunaan dan margin kebisingan rendah dengan kepadatan pembungkusan yang tinggi.

CMOS CD74HC4067

CMOS CD74HC4067

Gambar menunjukkan penggunaan teknologi CMOS dalam pembuatan peranti suis terkawal digital.


Teknologi Bipolar

Transistor bipolar adalah sebahagian daripada litar bersepadu dan pengoperasiannya berdasarkan dua jenis bahan semikonduktor atau bergantung pada kedua-dua jenis lubang pembawa cas dan elektron. Ini umumnya dikelaskan kepada dua jenis sebagai PNP dan NPN , dikelaskan berdasarkan doping tiga terminal dan polaritasnya. Ia memberikan pengalihan tinggi serta kelajuan input / output dengan prestasi bunyi yang baik.

Bipolar AM2901CPC

Bipolar AM2901CPC

Angka tersebut menunjukkan penggunaan teknologi bipolar dalam pemproses RISC AM2901CPC.

Logik BiCMOS

Ini adalah teknologi pemprosesan kompleks yang menyediakan teknologi NMOS dan PMOS yang digabungkan antara satu sama lain dengan kelebihan mempunyai teknologi bipolar penggunaan kuasa yang sangat rendah dan kelajuan tinggi berbanding teknologi CMOS. MOSFET memberikan gerbang logik impedans input tinggi dan transistor bipolar memberikan keuntungan arus yang tinggi.

14 Langkah untuk Pembuatan BiCMOS

Fabrikasi BiCMOS menggabungkan proses fabrikasi BJT dan CMOS, tetapi hanya variasi adalah merealisasikan asas. Langkah berikut menunjukkan proses fabrikasi BiCMOS.

Langkah 1: P-Substrat diambil seperti yang ditunjukkan dalam gambar di bawah

Substrat P

Substrat P

Langkah 2: Substrat p ditutup dengan lapisan oksida

P-substrat dengan lapisan oksida

P-substrat dengan lapisan oksida

Langkah 3: Pembukaan kecil dibuat pada lapisan oksida

Pembukaan dibuat pada lapisan oksida

Pembukaan dibuat pada lapisan oksida

Langkah 4: Kekotoran jenis-N banyak didoping melalui bukaan

Kekotoran jenis-N banyak didoping melalui bukaan

Kekotoran jenis-N banyak didoping melalui bukaan

Langkah 5: Lapisan P - Epitaxy ditanam di seluruh permukaan

Lapisan epitaxy ditanam di seluruh permukaan

Lapisan epitaxy ditanam di seluruh permukaan

Langkah6 : Sekali lagi, seluruh lapisan ditutup dengan lapisan oksida dan dua bukaan dibuat melalui lapisan oksida ini.

dua bukaan dibuat melalui lapisan oksida

dua bukaan dibuat melalui lapisan oksida

Langkah7 : Dari bukaan yang dibuat melalui lapisan oksida kekotoran jenis-n disebarkan untuk membentuk sumur-n

kekotoran jenis-n disebarkan untuk membentuk telaga-n

kekotoran jenis-n disebarkan untuk membentuk telaga-n

Langkah8: Tiga bukaan dibuat melalui lapisan oksida untuk membentuk tiga alat aktif.

Tiga bukaan dibuat melalui lapisan oksida untuk membentuk tiga alat aktif

Tiga bukaan dibuat melalui lapisan oksida untuk membentuk tiga alat aktif

Langkah 9: Terminal gerbang NMOS dan PMOS dibentuk dengan menutup dan melakar keseluruhan permukaan dengan Thinox dan Polysilicon.

Terminal gerbang NMOS dan PMOS dibentuk dengan Thinox dan Polysilicon

Terminal gerbang NMOS dan PMOS dibentuk dengan Thinox dan Polysilicon

Langkah10: Kekotoran P ditambahkan untuk membentuk terminal asas BJT dan serupa, kekotoran jenis-N sangat didoping untuk membentuk terminal pemancar BJT, sumber dan saliran NMOS dan untuk tujuan hubungan kekotoran jenis-N dimasukkan ke dalam sumur-N pemungut.

Kekotoran P ditambahkan untuk membentuk terminal asas BJT

Kekotoran P ditambahkan untuk membentuk terminal asas BJT

Langkah11: Untuk membentuk kawasan sumber dan saliran PMOS dan untuk melakukan hubungan di wilayah P-base, kekotoran jenis-P sangat didoping.

Kekotoran jenis-P sangat didoping untuk membentuk sumber dan mengalirkan kawasan PMOS

Kekotoran jenis-P sangat didoping untuk membentuk sumber dan mengalirkan kawasan PMOS

Langkah12: Kemudian seluruh permukaan ditutup dengan lapisan oksida tebal.

Seluruh permukaan ditutup dengan lapisan oksida tebal

Seluruh permukaan ditutup dengan lapisan oksida tebal

Langkah13: Melalui lapisan oksida tebal, potongan berpola untuk membentuk kenalan logam.

Potongan itu bercorak untuk membentuk kenalan logam

Potongan itu bercorak untuk membentuk kenalan logam

Langkah14 : Kenalan logam dibuat melalui potongan yang dibuat pada lapisan oksida dan terminal diberi nama seperti yang ditunjukkan dalam gambar di bawah.

Kontak logam dibuat melalui pemotongan dan terminal diberi nama

Kontak logam dibuat melalui pemotongan dan terminal diberi nama

Pembuatan BICMOS ditunjukkan dalam gambar di atas dengan gabungan NMOS, PMOS dan BJT. Dalam proses fabrikasi beberapa lapisan digunakan seperti implan stop channel, oksidasi lapisan tebal dan gelang pengawal.

Pembuatan secara teorinya sukar untuk merangkumi kedua-dua teknologi CMOS dan bipolar. Parasit transistor bipolar dihasilkan secara tidak sengaja adalah masalah fabrikasi semasa memproses CMOS p-sumur dan n-telaga. Untuk pembuatan BiCMOS banyak langkah tambahan yang ditambahkan untuk penyesuaian komponen bipolar dan CMOS. Oleh itu, kos pembuatan keseluruhan meningkat.

Penyekat saluran ditanamkan dalam alat semikonduktor seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas dengan menggunakan implantasi atau penyebaran atau kaedah lain untuk membatasi penyebaran kawasan saluran atau untuk mengelakkan pembentukan saluran parasit.

Nod impedans tinggi jika ada, boleh menyebabkan arus kebocoran permukaan dan untuk mengelakkan aliran arus di tempat-tempat di mana aliran arus disekat cincin pengawal ini digunakan.

Kelebihan teknologi BiCMOS

  • Reka bentuk penguat analog difasilitasi dan diperbaiki dengan menggunakan litar CMOS impedans tinggi kerana input dan selebihnya direalisasikan dengan menggunakan transistor bipolar.
  • BiCMOS pada dasarnya kuat terhadap variasi suhu dan proses yang menawarkan pertimbangan ekonomi yang baik (peratusan tinggi unit perdana) dengan pemboleh ubah yang rendah dalam parameter elektrik.
  • Tenggelam dan sumber arus yang tinggi dapat disediakan oleh peranti BiCMOS mengikut keperluan.
  • Oleh kerana ia adalah pengelompokan teknologi bipolar dan CMOS, kita dapat menggunakan BJT jika kelajuan adalah parameter kritikal dan kita dapat menggunakan MOS jika daya adalah parameter kritikal dan dapat mendorong beban kapasitansi tinggi dengan waktu kitaran yang berkurang.
  • Ia mempunyai daya pelesapan yang rendah berbanding teknologi bipolar sahaja.
  • Teknologi ini menemui aplikasi yang kerap dalam rangkaian kuasa mengurus analog dan litar penguat seperti penguat BiCMOS.
  • Sangat sesuai untuk aplikasi intensif input / ouput, menawarkan input / output fleksibel (TTL, CMOS dan ECL).
  • Ia mempunyai kelebihan prestasi kelajuan yang lebih baik berbanding dengan teknologi CMOS sahaja.
  • Mempertahankan kebal.
  • Ini memiliki kemampuan dua arah (sumber dan saluran dapat ditukar sesuai keperluan).

Kelemahan teknologi BiCMOS

  • Proses fabrikasi teknologi ini terdiri daripada teknologi CMOS dan bipolar yang meningkatkan kerumitan.
  • Kerana peningkatan kerumitan proses fabrikasi, kos fabrikasi juga meningkat.
  • Oleh kerana terdapat lebih banyak peranti, maka litografi kurang.

Teknologi dan Aplikasi BiCMOS

  • Ia dapat dianalisis sebagai fungsi DAN kepadatan tinggi dan kelajuan.
  • Teknologi ini digunakan sebagai pengganti bipolar sebelumnya, ECL dan CMOS di pasaran.
  • Dalam beberapa aplikasi (di mana terdapat anggaran terhad untuk kuasa) prestasi kelajuan BiCMOS lebih baik daripada bipolar.
  • Teknologi ini sangat sesuai untuk aplikasi input / output intensif.
  • Aplikasi BiCMOS pada mulanya menggunakan mikropemproses RISC dan bukannya mikropemproses tradisional CISC.
  • Teknologi ini mengungguli aplikasinya, terutama dalam dua bidang mikropemproses seperti memori dan input / output.
  • Ia memiliki sejumlah aplikasi dalam sistem analog dan digital, yang menghasilkan cip tunggal yang merangkumi batas analog-digital.
  • Ia mengatasi jurang yang membolehkan jalan tindakan dan margin litar dilintasi.
  • Ini dapat digunakan untuk aplikasi sampel dan tahan karena memberikan input impedansi tinggi.
  • Ini juga digunakan dalam aplikasi seperti penambah, pengadun, ADC dan DAC.
  • Untuk mengatasi batasan bipolar dan CMOS penguat operasi proses BiCMOS digunakan dalam merancang penguat operasi. Dalam penguat Operasi, ciri tinggi dan frekuensi tinggi diinginkan. Semua ciri yang diinginkan dapat diperoleh dengan menggunakan penguat BiCMOS ini.

Teknologi BiCMOS bersama fabrikasi, kelebihan, kekurangan dan aplikasinya dibincangkan secara ringkas dalam artikel ini. Untuk pemahaman yang lebih baik mengenai teknologi ini, hantarkan pertanyaan anda seperti komen anda di bawah.

Kredit Foto: