Praegu koosneb igas igapäevases elus kasutatavas elektrilises ja elektroonilises seadmes integreeritud vooluahelad, mis on valmistatud pooljuhtseadmete valmistamise protsessi abil. The elektroonilised ahelad on loodud vahvlil, mis koosneb puhastest pooljuhtmaterjalidest nagu räni ja muud pooljuhid mitme etapiga ühendid, mis hõlmavad fotolitograafiat ja keemilisi protsesse.

Pooljuhtide tootmise protsessi alustati Texases 1960ndate alguses ja seejärel laiendati seda kogu maailmas.

BiCMOS-tehnoloogia

See on üks peamisi pooljuhttehnoloogiaid ja on kõrgelt arenenud tehnoloogia, mis hõlmas 1990. aastatel kahte eraldi tehnoloogiat, nimelt bipolaarse ristmiku transistorit ja CMOS-i transistor ühes moodsas integreeritud vooluahelas. Niisiis, selle tehnoloogia paremaks järeleandmiseks võime lühidalt heita pilgu CMOS-tehnoloogiale ja Bipolar-tehnoloogiale.

BiCMOS CME8000

Esitatud joonis on esimene analoog / digitaalne vastuvõtja IC ja see on väga kõrge tundlikkusega integreeritud BiCMOS-vastuvõtja.

CMOS-tehnoloogia

See täiendab MOS-tehnoloogiat ehk CSG-d (Commodore Semiconductor Group), mida hakati kasutama elektrooniliste kalkulaatorite tootmise allikana. Pärast seda kasutatakse integreeritud vooluahelate, näiteks digitaalsete arendamiseks MOS-tehnoloogia täiendust, mida nimetatakse CMOS-tehnoloogiaks loogikalülitused koos mikrokontroller s ja mikroprotsessorid. CMOS-tehnoloogia tagab väiksema energia hajumise ja madala müramarginaali koos suure pakkimistihedusega.

CMOS CD74HC4067

Joonisel on näidatud CMOS-tehnoloogia kasutamine digitaalselt juhitavate lülitusseadmete tootmisel.

Bipolaarne tehnoloogia

Bipolaarsed transistorid on integreeritud vooluahelate osa ja nende töö põhineb kahte tüüpi pooljuhtmaterjalidel või sõltub mõlemat tüüpi laengukandjate aukudest ja elektronidest. Need liigitatakse tavaliselt kahte tüüpi: PNP ja NPN , klassifitseeritud selle kolme terminali dopingu ja nende polaarsuse alusel. See tagab nii kõrge lülitamise kui ka sisendi / väljundi kiiruse koos hea müratulemusega.

Bipolaarne AM2901CPC

Joonisel on näidatud bipolaarse tehnoloogia kasutamine RISC-protsessoris AM2901CPC.

BiCMOSi loogika

See on keeruline töötlemistehnoloogia, mis võimaldab NMOS- ja PMOS-tehnoloogiaid omavahel ühendada, kasutades väga madalat energiatarbivat bipolaarset tehnoloogiat ja suurt kiirust CMOS-tehnoloogiaga võrreldes. MOSFET-id tagavad suure sisendtakistusega loogikaväravad ja bipolaarsed transistorid annavad suure voolutõusu.

14 sammu BiCMOS-i valmistamiseks

BiCMOS-i tootmine ühendab BJT ja CMOS-i valmistamise protsessi, kuid ainult variatsioon on aluse realiseerimine. Järgmised sammud näitavad BiCMOS-i valmistamisprotsessi.

Samm 1: P-substraat võetakse vastavalt allpool toodud joonisele

P-substraat

2. samm: P-substraat on kaetud oksiidikihiga

P-substraat oksiidikihiga

3. samm: Oksiidikihile tehakse väike ava

Ava tehakse oksiidikihil

4. samm: N-tüüpi lisandeid on ava kaudu tugevalt legeeritud

N-tüüpi lisandeid on ava kaudu tugevalt legeeritud

5. samm: P-epitaksikihti kasvatatakse kogu pinnal

Epitaksikihti kasvatatakse kogu pinnal

6. samm : Jällegi on oksiidikihiga kaetud kogu kiht ja selle oksiidikihi kaudu tehakse kaks ava.

“ühepooluseline kahekordse viske skeem ”

läbi oksiidikihi tehakse kaks ava

7. samm : Oksiidikihi kaudu tehtud avadest hajutatakse n-tüüpi lisandid n-süvikute moodustamiseks

n-tüüpi lisandid hajutatakse n-süvikute moodustamiseks

8. samm: Kolme aktiivse seadme moodustamiseks tehakse oksiidikihi kaudu kolm ava.

Kolme aktiivse seadme moodustamiseks tehakse oksiidikihi kaudu kolm ava

9. samm: NMOSi ja PMOS-i väravaterminalid moodustatakse kogu pinna katmise ja mustriga Thinoxi ja Polüsilikooniga.

NMOS-i ja PMOS-i väravaterminalid moodustatakse Thinoxi ja Polysiliconiga

10. samm: P-lisandid lisatakse BJT alusterminali moodustamiseks ja sarnased N-tüüpi lisandid on tugevalt legeeritud, moodustades BJT emitterterminali, NMOS-i allika ja äravoolu ning kontakti eesmärgil lisatakse N-tüüpi lisandid N-auku koguja.

P-lisandid lisatakse BJT alusterminali moodustamiseks

11. samm: PMOS-i allika- ja äravoolupiirkondade moodustamiseks ning P-aluse piirkonnas kontakti loomiseks on P-tüüpi lisandid tugevalt legeeritud.

P-tüüpi lisandeid PMOS-i allika- ja äravoolupiirkondade moodustamiseks tugevalt lisatakse

12. samm: Seejärel kaetakse kogu pind paksu oksiidikihiga.

Kogu pind on kaetud paksu oksiidikihiga

13. samm: Läbi paksu oksiidikihi on lõiked mustrilised, moodustades metallkontaktid.

Lõiked on metallkontaktide moodustamiseks mustrilised

14. samm : Metallkontaktid tehakse oksiidikihile tehtud lõikude kaudu ja klemmid on nimetatud alloleval joonisel näidatud viisil.

Läbilõigete kaudu tehakse metallkontakte ja nimetatakse klemmid

BICMOSi valmistamine on näidatud ülaltoodud joonisel koos NMOS, PMOS ja BJT kombinatsiooniga. Valmistamisprotsessis kasutatakse mõnda kihti, näiteks kanali peatamise implantaati, paksu kihi oksüdeerumist ja kaitserõngaid.

Teoreetiliselt on keeruline valmistada nii CMOS-i kui ka bipolaarseid tehnoloogiaid. Parasiitiline bipolaarsed transistorid tahtmatult toodetud on p-ja n-süvendiga CMOS-i töötlemise ajal valmistamise probleem. BiCMOS-i valmistamiseks on lisatud palju täiendavaid samme bipolaarsete ja CMOS-komponentide peenhäälestamiseks. Seega suurenevad kogu valmistamise kulud.

Kanalikorg implanteeritakse pooljuhtseadmetesse, nagu on näidatud ülaltoodud joonisel, kasutades implantatsiooni, difusiooni või muid meetodeid, et piirata kanali pindala levikut või vältida parasiitkanalite teket.

Suure impedantsiga sõlmed, kui neid on, võivad põhjustada pinna lekkevoolusid ja vältida voolu voolamist kohtades, kus voolu vool on piiratud, kasutatakse neid kaitserõngaid.

BiCMOS-tehnoloogia eelised

Analoogvõimendi disaini hõlbustatakse ja täiustatakse, kasutades sisendina suure impedantsiga CMOS-vooluahelat ja ülejäänud realiseeritakse bipolaarsete transistoride abil.
BiCMOS on temperatuuri ja protsessi variatsioonide suhtes põhimõtteliselt jõuline, pakkudes häid ökonoomseid kaalutlusi (põhiosakute suur protsent) ja vähem elektriliste parameetrite muutlikkust.
Suure koormusega voolu vajumist ja hankimist võivad BiCMOS-seadmed pakkuda vastavalt nõudele.
Kuna tegemist on bipolaarsete ja CMOS-tehnoloogiate rühmitusega, võime BJT-d kasutada, kui kiirus on kriitiline parameeter, ja MOS-i saame kasutada, kui võimsus on kriitiline parameeter ja see suudab juhtida lühikese tsükliajaga suuri mahtuvuskoormusi.
Selle hajuvus on madal kui ainult bipolaarse tehnoloogia korral.
See tehnoloogia leidis sagedasi rakendusi analoogvõimsuse juhtimisahelates ja võimendi ahelates, näiteks BiCMOS-võimendis.
See sobib hästi intensiivsete sisend- / väljundrakenduste jaoks, pakub paindlikke sisendeid / väljundeid (TTL, CMOS ja ECL).
Selle eeliseks on parem kiiruse jõudlus, võrreldes ainult CMOS-tehnoloogiaga.
Haavamatus.
Sellel on kahesuunaline võime (allikat ja äravoolu saab vastavalt nõudele omavahel vahetada).

BiCMOS-tehnoloogia puudused

Selle tehnoloogia valmistamisprotsess koosneb nii CMOS-i kui ka bipolaarsetest tehnoloogiatest, mis suurendavad keerukust.
Valmistamisprotsessi keerukuse suurenemise tõttu suurenevad ka valmistamiskulud.
Kuna seadmeid on rohkem, on litograafiat vähem.

BiCMOS-i tehnoloogia ja rakendused

Seda saab analüüsida kui suure tiheduse ja kiiruse JA funktsiooni.
Seda tehnoloogiat kasutatakse turul varasema bipolaarse, ECL-i ja CMOS-i asendusena.
Mõnes rakenduses (mille võimsuse jaoks on piiratud eelarve) on BiCMOS-i kiirusparem kui bipolaarne.
See tehnoloogia sobib hästi intensiivsete sisend- ja väljundrakenduste jaoks.
BiCMOS-i rakendused olid algselt pigem RISC mikroprotsessorites kui traditsioonilistes CISC mikroprotsessorites.
See tehnoloogia paistab silma oma rakendustega, peamiselt mikroprotsessorite kahes valdkonnas, nagu mälu ja sisend / väljund.
Sellel on mitmeid rakendusi analoog- ja digitaalsüsteemides, mille tulemuseks on üks kiip, mis ulatub üle analoog-digitaalse piiri.
See ületab tühimiku, mis võimaldab tegevussuunda ja vooluringi marginaale ületada.
Seda saab kasutada proovi- ja ootelrakenduste jaoks, kuna see tagab suure impedantsi sisendi.
Seda kasutatakse ka sellistes rakendustes nagu lisandid, segistid, ADC ja DAC.
Bipolaarse ja CMOS-i piirangute vallutamiseks operatiivvõimendid operatsioonivõimendite projekteerimisel kasutatakse BiCMOS-i protsesse. Operatiivvõimendites on soovitud kõrge võimenduse ja kõrgsageduse omadused. Kõiki neid soovitud omadusi saab nende BiCMOS-võimendite abil.

BiCMOS-i tehnoloogiat koos selle valmistamise, eeliste, puuduste ja rakendustega käsitletakse lühidalt selles artiklis. Selle tehnoloogia paremaks mõistmiseks saatke oma päringud allpool oma kommentaaridena.

Foto autorid: