В настоящее время каждое электрическое и электронное устройство, которое мы используем в нашей повседневной жизни, состоит из интегральных схем, которые производятся с использованием процесса изготовления полупроводниковых устройств. В электронные схемы созданы на пластине, состоящей из чистых полупроводниковых материалов, таких как кремний и другие полупроводники соединения с несколькими этапами, включающими фотолитографию и химические процессы.

Процесс производства полупроводников был начат в Техасе в начале 1960-х годов, а затем распространился по всему миру.

Технология BiCMOS

Это одна из основных полупроводниковых технологий, которая является высокоразвитой и в 1990-х годах включала две отдельные технологии, а именно биполярный транзистор и КМОП. транзистор в единой современной интегральной схеме. Итак, для большего удовольствия от этой технологии, мы можем кратко взглянуть на технологию CMOS и биполярную технологию.

BiCMOS CME8000

Показанный рисунок является первым аналоговый / цифровой IC приемника и представляет собой встроенный приемник BiCMOS с очень высокой чувствительностью.

CMOS технология

Это дополнение к технологии MOS или CSG (Commodore Semiconductor Group), которая была начата как источник для производства электронных калькуляторов. После этого дополнительная технология MOS, называемая технологией CMOS, используется для разработки интегральных схем, таких как цифровые логические схемы вместе с микроконтроллер s и микропроцессоры. Технология CMOS обеспечивает меньшее рассеивание мощности и низкий запас шума при высокой плотности упаковки.

КМОП CD74HC4067

На рисунке показано использование КМОП-технологии в производстве коммутационных устройств с цифровым управлением.

Биполярная технология

Биполярные транзисторы являются частью интегральных схем, и их работа основана на двух типах полупроводникового материала или зависит от обоих типов дырок носителей заряда и электронов. Их обычно подразделяют на два типа: PNP и NPN , классифицируется на основе легирования его трех выводов и их полярности. Он обеспечивает высокую скорость переключения, а также скорость ввода / вывода с хорошими шумовыми характеристиками.

Биполярный AM2901CPC

На рисунке показано использование биполярной технологии в процессоре RISC AM2901CPC.

Логика BiCMOS

Это сложная технология обработки, которая обеспечивает объединение технологий NMOS и PMOS друг с другом с преимуществами биполярной технологии с очень низким энергопотреблением и высокой скоростью по сравнению с технологией CMOS. МОП-транзисторы обеспечивают логические вентили с высоким входным импедансом, а биполярные транзисторы обеспечивают высокий коэффициент усиления по току.

14 шагов для изготовления BiCMOS

Изготовление BiCMOS сочетает в себе процесс изготовления BJT и CMOS, но просто вариация является реализацией основы. Следующие шаги показывают процесс изготовления BiCMOS.

Шаг 1: P-Substrate берется как показано на рисунке ниже.

P-субстрат

Шаг 2: P-подложка покрыта оксидным слоем

P-подложка с оксидным слоем

Шаг 3: На оксидном слое делается небольшое отверстие.

Открытие выполнено на оксидном слое.

Шаг 4: Примеси N-типа сильно легируются через отверстие

Примеси N-типа сильно легируются через отверстие

Шаг 5: Слой P - Epitaxy выращивается на всей поверхности.

Слой эпитаксии нарастает по всей поверхности

Шаг 6 : Опять же, весь слой покрыт оксидным слоем, и в этом оксидном слое сделаны два отверстия.

“что такое общий интерфейс шлюза ”

через оксидный слой сделаны два отверстия

Шаг 7 : Из отверстий в оксидном слое диффундируют примеси n-типа, образуя n-лунки.

Примеси n-типа диффундируют, образуя n-лунки

Шаг 8: В оксидном слое сделаны три отверстия для образования трех активных устройств.

В оксидном слое сделаны три отверстия для образования трех активных устройств.

Шаг 9: Выводы затвора NMOS и PMOS формируются путем покрытия всей поверхности и нанесения рисунка на нее Thinox и Polysilicon.

Терминалы затвора NMOS и PMOS выполнены из Thinox и Polysilicon.

Шаг 10: P-примеси добавляются, чтобы сформировать базовый вывод BJT, и аналогичные примеси N-типа сильно легированы, чтобы сформировать вывод эмиттера BJT, исток и сток NMOS, а для контактных целей примеси N-типа легируют в N-лунку. коллектор.

P-примеси добавляются для образования основного терминала BJT

Шаг 11: Чтобы сформировать области истока и стока PMOS и установить контакт в области P-базы, примеси P-типа сильно легированы.

Примеси P-типа сильно легированы для образования областей истока и стока PMOS

Шаг 12: Затем вся поверхность покрывается толстым слоем оксида.

Вся поверхность покрыта толстым оксидным слоем

Шаг 13: Через толстый слой оксида вырезы образуются в виде металлических контактов.

На разрезах нанесен узор для образования металлических контактов.

Шаг 14 : Металлические контакты сделаны через прорези, сделанные на оксидном слое, а клеммы названы, как показано на рисунке ниже.

Металлические контакты сделаны через прорези, а клеммы названы

Изготовление BICMOS показано на рисунке выше с комбинацией NMOS, PMOS и BJT. В процессе изготовления используются некоторые слои, такие как имплантат ограничителя канала, толстослойное оксидирование и защитные кольца.

Изготовление будет теоретически затруднено с учетом как технологий CMOS, так и биполярных. Паразитический биполярные транзисторы производятся непреднамеренно, это проблема изготовления при обработке КМОП с p-ячейкой и n-ячейкой. Для изготовления BiCMOS добавлено множество дополнительных шагов для точной настройки биполярных и CMOS компонентов. Следовательно, увеличивается стоимость изготовления в целом.

Стопор канала имплантируется в полупроводниковые устройства, как показано на приведенном выше рисунке, с использованием имплантации, диффузии или других методов, чтобы ограничить расширение площади канала или избежать образования паразитных каналов.

Узлы с высоким импедансом, если таковые имеются, могут вызвать поверхностные токи утечки, и для предотвращения протекания тока в местах, где протекание тока ограничено, используются эти защитные кольца.

Преимущества технологии BiCMOS

Конструкция аналогового усилителя упрощена и улучшена за счет использования схемы CMOS с высоким импедансом в качестве входа, а остальные реализованы за счет использования биполярных транзисторов.
BiCMOS по существу устойчив к колебаниям температуры и процесса, предлагая хорошие экономические соображения (высокий процент основных единиц) с меньшим изменением электрических параметров.
Устройства BiCMOS могут обеспечивать отвод и отвод тока большой нагрузки в соответствии с требованиями.
Поскольку это группа биполярных и CMOS-технологий, мы можем использовать BJT, если скорость является критическим параметром, и мы можем использовать MOS, если мощность является критическим параметром, и она может управлять нагрузками с высокой емкостью с уменьшенным временем цикла.
У него меньшее рассеивание мощности, чем у биполярной технологии.
Эта технология нашла частое применение в аналоговых схемах управления мощностью и схемах усилителей, таких как усилитель BiCMOS.
Он хорошо подходит для приложений с интенсивным вводом / выводом, предлагает гибкие вводы / выводы (TTL, CMOS и ECL).
Его преимущество заключается в улучшении быстродействия по сравнению с одной только технологией CMOS.
Захватите неуязвимость.
Он может работать в двух направлениях (исток и сток можно менять местами по требованию).

Недостатки технологии BiCMOS

Процесс изготовления этой технологии состоит как из КМОП, так и из биполярных технологий, что усложняет задачу.
Из-за увеличения сложности процесса изготовления увеличивается и стоимость изготовления.
Чем больше устройств, тем меньше литографии.

Технология и приложения BiCMOS

Его можно анализировать как функцию И высокой плотности и скорости.
Эта технология используется как альтернатива предыдущим биполярным, ECL и CMOS на рынке.
В некоторых приложениях (в которых бюджет ограничен) быстродействие BiCMOS лучше, чем у биполярного.
Эта технология хорошо подходит для приложений с интенсивным вводом / выводом.
Приложения BiCMOS изначально были в микропроцессорах RISC, а не в традиционных микропроцессорах CISC.
Эта технология превосходит свои области применения, в основном в двух областях микропроцессоров, таких как память и ввод / вывод.
Он имеет ряд приложений в аналоговых и цифровых системах, в результате чего один чип охватывает аналого-цифровую границу.
Он преодолевает разрыв, позволяя пересечь курс действия и границы схемы.
Его можно использовать для выборки и хранения, поскольку он обеспечивает входы с высоким импедансом.
Это также используется в таких приложениях, как сумматоры, микшеры, АЦП и ЦАП.
Чтобы преодолеть ограничения биполярности и CMOS операционные усилители Процессы BiCMOS используются при разработке операционных усилителей. В операционных усилителях желательны высокое усиление и высокие частотные характеристики. Все эти желаемые характеристики могут быть получены с использованием этих усилителей BiCMOS.

В этой статье кратко рассматривается технология BiCMOS, ее изготовление, преимущества, недостатки и области применения. Чтобы лучше понять эту технологию, отправляйте свои запросы в комментариях ниже.

Фото: