Trenutno so v vsaki električni in elektronski napravi, ki jo uporabljamo v vsakdanjem življenju, sestavljena integrirana vezja, izdelana s postopkom izdelave polprevodniških naprav. The elektronska vezja so ustvarjeni na plošči, sestavljeni iz čistih polprevodniških materialov, kot so silicij in drugi polprevodniki spojine z več koraki, ki vključujejo foto litografijo in kemijske procese.
Postopek izdelave polprevodnikov se je začel v Teksasu v začetku šestdesetih let in nato razširil po vsem svetu.
BiCMOS tehnologija
To je ena največjih polprevodniških tehnologij in je zelo razvita tehnologija, ki je v devetdesetih letih vključevala dve ločeni tehnologiji, in sicer bipolarni tranzistor in CMOS tranzistor v enem modernem integriranem vezju. Torej, za boljše popuščanje te tehnologije lahko na kratko pogledamo tehnologijo CMOS in bipolarno tehnologijo.
BiCMOS CME8000
Prikazana slika je prva analogno / digitalno IC sprejemnika in je integriran sprejemnik BiCMOS z zelo visoko občutljivostjo.
CMOS tehnologija
Je dopolnilo tehnologije MOS ali CSG (Commodore Semiconductor Group), ki je bila ustanovljena kot vir za proizvodnjo elektronskih kalkulatorjev. Po tem se za razvoj integriranih vezij, kot je digitalno, uporablja komplementarna tehnologija MOS, imenovana tehnologija CMOS logična vezja skupaj z mikrokrmilnik s in mikroprocesorji. Tehnologija CMOS prinaša manj izgube moči in nizko mejo hrupa z veliko gostoto pakiranja.
CMOS CD74HC4067
Slika prikazuje uporabo tehnologije CMOS pri izdelavi digitalno krmiljenih stikalnih naprav.
Bipolarna tehnologija
Bipolarni tranzistorji so del integriranih vezij, njihovo delovanje pa temelji na dveh vrstah polprevodniškega materiala ali je odvisno od obeh vrst luknjic za nosilce naboja in elektronov. PNP in NPN , razvrščena na podlagi dopinga treh terminalov in njihovih polarnosti. Omogoča visoko preklapljanje kot tudi vhodno / izhodno hitrost z dobrimi zmogljivostmi hrupa.
Bipolarni AM2901CPC
Slika prikazuje uporabo bipolarne tehnologije v procesorju RISC AM2901CPC.
Logika BiCMOS
To je zapletena tehnologija obdelave, ki omogoča združitev tehnologij NMOS in PMOS med seboj s prednostmi bipolarne tehnologije z zelo majhno porabo energije in visoke hitrosti v primerjavi s tehnologijo CMOS.
14 korakov za izdelavo BiCMOS
Izdelava BiCMOS združuje postopek izdelave BJT in CMOS, vendar je zgolj variacija izvedba osnove. Naslednji koraki prikazujejo postopek izdelave BiCMOS.
Korak 1: P-substrat se vzame, kot je prikazano na spodnji sliki
P-substrat
2. korak: P-substrat je prekrit s plastjo oksida
P-substrat s plastjo oksida
3. korak: Na oksidni plasti se naredi majhna odprtina
Odprtina se izvede na oksidni plasti
4. korak: Skozi odprtino se močno dopirajo nečistoče tipa N
Skozi odprtino se močno dopirajo nečistoče tipa N
5. korak: Plast P - Epitaxy se goji na celotni površini
Epitaksi plast gojimo na celotni površini
6. korak : Spet je celotna plast prekrita z oksidno plastjo in skozi to oksidno plast sta narejeni dve odprtini.
skozi oksidno plast sta narejeni dve odprtini
7. korak : Iz odprtin skozi oksidno plast se nečistoče tipa n razpršijo v n-vodnjake
nečistoče tipa n se razpršijo v n-vodnjake
Korak 8: Skozi oksidni sloj so narejene tri odprtine, ki tvorijo tri aktivne naprave.
Skozi oksidni sloj so narejene tri odprtine, ki tvorijo tri aktivne naprave
9. korak: Vhodne sponke NMOS in PMOS so oblikovane tako, da celotno površino pokrijemo in vzorčimo s Thinox in Polysilicon.
Vhodne sponke NMOS in PMOS so oblikovane s Thinox in Polysilicon
10. korak: P-nečistoče se dodajo, da tvorijo osnovni priključek BJT in podobne nečistoče tipa N se močno dopirajo, da tvorijo oddajniški terminal BJT, vir in odtok NMOS, za stik pa se nečistoče tipa N dopirajo v vodnjak N zbiralec.
Dodane so P-nečistoče, ki tvorijo osnovni terminal BJT
11. korak: Za oblikovanje izvornih in odtočnih območij PMOS ter za vzpostavitev stika v P-baznem območju so nečistoče tipa P močno dopirane.
Nečistoče tipa P so močno dopirane, da tvorijo izvorno in odtočno območje PMOS
12. korak: Nato je celotna površina prekrita z debelo plastjo oksida.
Celotna površina je prekrita z debelo plastjo oksida
13. korak: Skozi debelo oksidno plast so kosi narezani tako, da tvorijo kovinske kontakte.
Kosi so oblikovani tako, da tvorijo kovinske kontakte
14. korak : Kovinski kontakti so narejeni skozi rezove na oksidni plasti in terminali so poimenovani, kot je prikazano na spodnji sliki.
Kovinski kontakti so narejeni skozi rezove in terminali so poimenovani
Izdelava BICMOS-a je prikazana na zgornji sliki s kombinacijo NMOS, PMOS in BJT. V postopku izdelave se uporabljajo nekateri sloji, kot so implantat za zaustavitev kanala, debeloplastna oksidacija in zaščitni obroči.
Izdelava bo teoretično težka, saj bo vključena tako tehnologija CMOS kot bipolarna. Parazitska bipolarni tranzistorji proizvedeni nenamerno je problem pri izdelavi med obdelavo CMOS-jev s p- in n-well. Za izdelavo BiCMOS-a so dodani številni dodatni koraki za fino nastavitev bipolarnih komponent in komponent CMOS. Zato se stroški celotne izdelave povečajo.
Zamašek kanala se implantira v polprevodniške naprave, kot je prikazano na zgornji sliki, z uporabo implantacije ali difuzije ali drugih metod, da se omeji širjenje območja kanala ali da se prepreči tvorba parazitskih kanalov.
Vozlišča z visoko impedanco, če obstajajo, lahko povzročijo površinske tokove uhajanja in preprečijo pretok toka na mestih, kjer je tok omejen, se uporabljajo ti zaščitni obroči.
Prednosti tehnologije BiCMOS
- Zasnova analognega ojačevalnika je olajšana in izboljšana z uporabo vezja CMOS z visoko impedanco kot vhodom, preostali pa se realizirajo z uporabo bipolarnih tranzistorjev.
- BiCMOS je v bistvu močan pri temperaturnih in procesnih variacijah in ponuja dobre ekonomične vidike (visok odstotek osnovnih enot) z manjšo variabilnostjo električnih parametrov.
- Naprave BiCMOS lahko na zahtevo zagotovijo ponikanje in dobavo toka z visoko obremenitvijo.
- Ker gre za združevanje bipolarnih tehnologij in tehnologij CMOS, lahko uporabimo BJT, če je hitrost ključni parameter, in lahko uporabimo MOS, če je moč kritični parameter in lahko poganja velike kapacitivne obremenitve z zmanjšanim časom cikla.
- Ima majhno odvajanje moči kot samo bipolarna tehnologija.
- Ta tehnologija je pogosto uporabljala analogna vezja za upravljanje moči in ojačevalna vezja, kot je ojačevalnik BiCMOS.
- Primerna je za intenzivne vhodne / izhodne aplikacije, ponuja prilagodljive vhode / izhode (TTL, CMOS in ECL).
- Prednost je v izboljšani hitrosti v primerjavi s samo tehnologijo CMOS.
- Odprite neranljivost.
- Ima dvosmerno sposobnost (vir in odtok se lahko zamenjata glede na zahtevo).
Pomanjkljivosti tehnologije BiCMOS
- Postopek izdelave te tehnologije je sestavljen iz CMOS in bipolarnih tehnologij, ki povečujejo zapletenost.
- Zaradi povečanja zahtevnosti postopka izdelave se povečajo tudi stroški izdelave.
- Ker je naprav več, torej tudi litografije manj.
BiCMOS tehnologija in aplikacije
- Lahko ga analiziramo kot funkcijo AND visoke gostote in hitrosti.
- Ta tehnologija se uporablja kot nadomestek prejšnjih bipolarnih, ECL in CMOS na trgu.
- V nekaterih aplikacijah (pri katerih je poraba energije omejena) je zmogljivost hitrosti BiCMOS boljša kot pri bipolarni.
- Ta tehnologija je zelo primerna za intenzivne vhodno / izhodne aplikacije.
- Aplikacije BiCMOS so bile sprva v mikroprocesorjih RISC in ne v tradicionalnih mikroprocesorjih CISC.
- Ta tehnologija odlikuje svoje aplikacije, predvsem na dveh področjih mikroprocesorjev, kot sta pomnilnik in vhod / izhod.
- Ima številne aplikacije v analognih in digitalnih sistemih, kar ima za posledico, da en čip zajema analogno-digitalno mejo.
- Presega vrzel, ki omogoča prehod med smermi delovanja in mejami vezij.
- Uporablja se lahko za vzorčenje in zadrževanje, saj zagotavlja vhode z visoko impedanco.
- To se uporablja tudi v aplikacijah, kot so seštevalniki, mešalniki, ADC in DAC.
- Premagati omejitve bipolarnega in CMOS-a operacijski ojačevalniki procesi BiCMOS se uporabljajo pri načrtovanju operacijskih ojačevalnikov. V operacijskih ojačevalnikih so zaželene značilnosti visokega ojačanja in visoke frekvence. Vse te želene lastnosti lahko dosežemo z uporabo teh ojačevalnikov BiCMOS.
Tehnologija BiCMOS skupaj z njeno izdelavo, prednostmi, slabostmi in aplikacijami je na kratko obravnavana v tem članku. Za boljše razumevanje te tehnologije, prosimo, objavite svoja vprašanja kot komentarje spodaj.
Zasluge za fotografije:
