Προς το παρόν, σε κάθε ηλεκτρική και ηλεκτρονική συσκευή που χρησιμοποιούμε στην καθημερινή μας ζωή αποτελείται από ολοκληρωμένα κυκλώματα που κατασκευάζονται χρησιμοποιώντας τη διαδικασία κατασκευής συσκευών ημιαγωγών. ο ηλεκτρονικά κυκλώματα δημιουργούνται σε μια γκοφρέτα που αποτελείται από καθαρά υλικά ημιαγωγών όπως πυρίτιο και άλλοι ημιαγωγοί ενώσεις με πολλαπλά στάδια που περιλαμβάνουν φωτολιθογραφία και χημικές διεργασίες.

Η διαδικασία κατασκευής ημιαγωγών ξεκίνησε από το Τέξας στις αρχές της δεκαετίας του 1960 και στη συνέχεια επεκτάθηκε σε όλο τον κόσμο.

Τεχνολογία BiCMOS

Πρόκειται για μια από τις σημαντικότερες τεχνολογίες ημιαγωγών και είναι μια πολύ ανεπτυγμένη τεχνολογία, το 1990 ενσωματώνοντας δύο ξεχωριστές τεχνολογίες, δηλαδή διπολικό τρανζίστορ διακλάδωσης και CMOS τρανζίστορ σε ένα ενιαίο σύγχρονο ολοκληρωμένο κύκλωμα. Έτσι, για την καλύτερη απόλαυση αυτής της τεχνολογίας, μπορούμε να ρίξουμε μια ματιά στην τεχνολογία CMOS και τη διπολική τεχνολογία εν συντομία.

BiCMOS CME8000

Η εικόνα που εμφανίζεται είναι η πρώτη αναλογικό / ψηφιακό δέκτη IC και είναι ένας ενσωματωμένος δέκτης BiCMOS με πολύ υψηλή ευαισθησία.

Τεχνολογία CMOS

Είναι μια συμπληρωματική τεχνολογία MOS ή CSG (Commodore Semiconductor Group) που ξεκίνησε ως πηγή κατασκευής ηλεκτρονικών υπολογιστών. Μετά από αυτό χρησιμοποιείται συμπληρωματική τεχνολογία MOS που ονομάζεται τεχνολογία CMOS για την ανάπτυξη ολοκληρωμένων κυκλωμάτων όπως το ψηφιακό λογικά κυκλώματα μαζί με μικροελεγκτής s και μικροεπεξεργαστές. Η τεχνολογία CMOS προσφέρει πλεονέκτημα λιγότερης απόδοσης ισχύος και χαμηλού περιθωρίου θορύβου με υψηλή πυκνότητα συσκευασίας.

CMOS CD74HC4067

Το σχήμα δείχνει τη χρήση της τεχνολογίας CMOS στην κατασκευή ψηφιακών ελεγχόμενων συσκευών διακοπτών.

Διπολική τεχνολογία

Τα διπολικά τρανζίστορ είναι μέρος ολοκληρωμένων κυκλωμάτων και η λειτουργία τους βασίζεται σε δύο τύπους υλικού ημιαγωγών ή εξαρτάται από τους δύο τύπους οπών και ηλεκτρονίων φορέων φορτίου. Αυτά γενικά ταξινομούνται σε δύο τύπους ως PNP και NPN , ταξινομούνται με βάση το ντόπινγκ των τριών τερματικών και των πολικότητάς τους. Παρέχει υψηλή εναλλαγή καθώς και ταχύτητα εισόδου / εξόδου με καλή απόδοση θορύβου.

Διπολικό AM2901CPC

Το σχήμα δείχνει τη χρήση της διπολικής τεχνολογίας στον επεξεργαστή RISC AM2901CPC.

Λογική BiCMOS

Πρόκειται για μια πολύπλοκη τεχνολογία επεξεργασίας που παρέχει τεχνολογίες NMOS και PMOS που συνδυάζονται μεταξύ τους με τα πλεονεκτήματα της ύπαρξης διπολικής τεχνολογίας πολύ χαμηλής κατανάλωσης ισχύος και υψηλής ταχύτητας έναντι της τεχνολογίας CMOS. Τα MOSFET παρέχουν λογικές πύλες σύνθετης αντίστασης εισόδου και διπολικά τρανζίστορ παρέχουν υψηλό κέρδος ρεύματος.

14 βήματα για την κατασκευή BiCMOS

Η κατασκευή BiCMOS συνδυάζει τη διαδικασία κατασκευής BJT και CMOS, αλλά απλώς η παραλλαγή είναι η πραγματοποίηση της βάσης. Τα παρακάτω βήματα δείχνουν τη διαδικασία κατασκευής του BiCMOS.

Βήμα 1: Το υπόστρωμα P λαμβάνεται όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα

P-υπόστρωμα

Βήμα 2: Το ρ-υπόστρωμα καλύπτεται με το στρώμα οξειδίου

Υπόστρωμα Ρ με στρώση οξειδίου

Βήμα 3: Γίνεται ένα μικρό άνοιγμα στο στρώμα οξειδίου

Το άνοιγμα γίνεται στο στρώμα οξειδίου

Βήμα 4: Οι ακαθαρσίες τύπου Ν προσβάλλονται σε μεγάλο βαθμό μέσω του ανοίγματος

Οι ακαθαρσίες τύπου Ν προσβάλλονται σε μεγάλο βαθμό μέσω του ανοίγματος

Βήμα 5: Το στρώμα P - Epitaxy αναπτύσσεται σε ολόκληρη την επιφάνεια

Η επιταξική στιβάδα αναπτύσσεται σε ολόκληρη την επιφάνεια

Βήμα6 : Και πάλι, ολόκληρο το στρώμα καλύπτεται με το στρώμα οξειδίου και δύο ανοίγματα γίνονται μέσω αυτού του στρώματος οξειδίου.

“ir φως για νυχτερινή όραση ”

δύο ανοίγματα γίνονται μέσω του στρώματος οξειδίου

Βήμα 7 : Από τα ανοίγματα που γίνονται μέσω στρώματος οξειδίου οι ακαθαρσίες τύπου n διαχέονται για να σχηματίσουν φρεάτια n

Οι ακαθαρσίες τύπου n διαχέονται για να σχηματίσουν φρεάτια n

Βήμα 8: Τρία ανοίγματα γίνονται μέσω του στρώματος οξειδίου για να σχηματίσουν τρεις ενεργές συσκευές.

Τρία ανοίγματα γίνονται μέσω του στρώματος οξειδίου για να σχηματίσουν τρεις ενεργές συσκευές

Βήμα 9: Οι ακροδέκτες πύλης NMOS και PMOS σχηματίζονται καλύπτοντας και σχεδιάζοντας ολόκληρη την επιφάνεια με Thinox και Polysilicon.

Τα τερματικά πύλης NMOS και PMOS σχηματίζονται με Thinox και Polysilicon

Βήμα 10: Οι προσμίξεις P προστίθενται για να σχηματίσουν το βασικό τερματικό του BJT και παρόμοιες, οι ακαθαρσίες τύπου Ν προσβάλλονται σε μεγάλο βαθμό για να σχηματίσουν τερματικό εκπομπής BJT, πηγή και αποστράγγιση του NMOS και για λόγους επαφής προσμίξεις τύπου Ν προστίθενται στο φρεάτιο Ν συλλέκτης.

Οι προσμίξεις P προστίθενται για να σχηματίσουν το βασικό τερματικό του BJT

Βήμα 11: Για να σχηματίσουν περιοχές πηγής και αποστράγγισης του PMOS και για να έρθουν σε επαφή στην περιοχή της βάσης Ρ, οι ακαθαρσίες τύπου Ρ είναι έντονα νωπαρισμένες.

Οι ακαθαρσίες τύπου Ρ προσβάλλονται σε μεγάλο βαθμό για να σχηματίσουν περιοχές προέλευσης και αποστράγγισης του PMOS

Βήμα12: Στη συνέχεια, ολόκληρη η επιφάνεια καλύπτεται με το παχύ στρώμα οξειδίου.

Ολόκληρη η επιφάνεια καλύπτεται με το παχύ στρώμα οξειδίου

Βήμα13: Μέσα από το παχύ στρώμα οξειδίου οι τομές σχηματίζονται για να σχηματίζουν τις μεταλλικές επαφές.

Τα τεμάχια είναι σχεδιασμένα για να σχηματίζουν τις μεταλλικές επαφές

Βήμα14 : Οι μεταλλικές επαφές γίνονται μέσω των τομών που γίνονται στο στρώμα οξειδίου και οι ακροδέκτες ονομάζονται όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.

Οι μεταλλικές επαφές γίνονται μέσω των κοψίματος και τα τερματικά ονομάζονται

Η κατασκευή του BICMOS φαίνεται στο παραπάνω σχήμα με συνδυασμό NMOS, PMOS και BJT. Κατά τη διαδικασία κατασκευής χρησιμοποιούνται ορισμένα στρώματα όπως εμφύτευμα διακοπής καναλιού, οξείδωση παχιάς στρώσης και δακτύλιοι προστασίας.

Η κατασκευή θα είναι θεωρητικά δύσκολη για τη συμπερίληψη τόσο των τεχνολογιών CMOS όσο και των διπολικών. Παρασιτικός διπολικά τρανζίστορ παράγονται κατά λάθος είναι ένα πρόβλημα κατασκευής κατά την επεξεργασία CMOS p-well και n-well. Για την κατασκευή του BiCMOS, προστέθηκαν πολλά επιπλέον βήματα για τον καλύτερο συντονισμό των διπολικών και CMOS στοιχείων. Ως εκ τούτου, το κόστος της συνολικής κατασκευής αυξάνεται.

Το πώμα καναλιού εμφυτεύεται σε συσκευές ημιαγωγών όπως φαίνεται στο παραπάνω σχήμα με εμφύτευση ή διάχυση ή άλλες μεθόδους προκειμένου να περιοριστεί η εξάπλωση της περιοχής καναλιών ή να αποφευχθεί ο σχηματισμός παρασιτικών καναλιών.

Οι κόμβοι υψηλής αντίστασης, εάν υπάρχουν, μπορεί να προκαλέσουν ρεύματα διαρροής στην επιφάνεια και να αποφύγουν τη ροή ρεύματος σε μέρη όπου η ροή ρεύματος είναι περιορισμένη, χρησιμοποιούνται αυτοί οι δακτύλιοι προστασίας.

Πλεονεκτήματα της τεχνολογίας BiCMOS

Ο σχεδιασμός του αναλογικού ενισχυτή διευκολύνεται και βελτιώνεται χρησιμοποιώντας κύκλωμα CMOS υψηλής σύνθετης αντίστασης, καθώς η είσοδος και το υπόλοιπο πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας διπολικά τρανζίστορ.
Το BiCMOS είναι ουσιαστικά έντονο στις μεταβολές θερμοκρασίας και διεργασιών που προσφέρουν καλές οικονομικές εκτιμήσεις (υψηλό ποσοστό πρώτων μονάδων) με λιγότερη μεταβλητότητα στις ηλεκτρικές παραμέτρους.
Οι συσκευές BiCMOS μπορούν να παρέχονται με βύθιση και προμήθεια ρεύματος υψηλού φορτίου σύμφωνα με τις απαιτήσεις.
Δεδομένου ότι είναι μια ομάδα διπολικών και CMOS τεχνολογιών, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε το BJT εάν η ταχύτητα είναι μια κρίσιμη παράμετρος και μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε MOS εάν η ισχύς είναι μια κρίσιμη παράμετρος και μπορεί να οδηγήσει φορτία υψηλής χωρητικότητας με μειωμένο χρόνο κύκλου.
Έχει χαμηλή απόλυτη ισχύ από τη διπολική τεχνολογία μόνο.
Αυτή η τεχνολογία βρήκε συχνές εφαρμογές σε αναλογικά κυκλώματα διαχείρισης ισχύος και κυκλώματα ενισχυτή όπως ο ενισχυτής BiCMOS.
Είναι πολύ κατάλληλο για εφαρμογές εντατικής εισόδου / εξόδου, προσφέρει ευέλικτες εισόδους / εξόδους (TTL, CMOS και ECL).
Έχει το πλεονέκτημα της βελτιωμένης απόδοσης ταχύτητας σε σύγκριση με την τεχνολογία CMOS μόνο.
Καλύψτε το άτρωτο.
Έχει την αμφίδρομη ικανότητα (η πηγή και η αποστράγγιση μπορούν να εναλλάσσονται σύμφωνα με τις απαιτήσεις).

Μειονεκτήματα της τεχνολογίας BiCMOS

Η διαδικασία κατασκευής αυτής της τεχνολογίας αποτελείται τόσο από το CMOS όσο και από τις διπολικές τεχνολογίες που αυξάνουν την πολυπλοκότητα.
Λόγω της αύξησης της πολυπλοκότητας της διαδικασίας κατασκευής, αυξάνεται επίσης το κόστος κατασκευής.
Καθώς υπάρχουν περισσότερες συσκευές, ως εκ τούτου, λιγότερη λιθογραφία.

Τεχνολογία και εφαρμογές BiCMOS

Μπορεί να αναλυθεί ως συνάρτηση AND υψηλής πυκνότητας και ταχύτητας.
Αυτή η τεχνολογία χρησιμοποιείται ως εναλλακτική λύση των προηγούμενων διπολικών, ECL και CMOS στην αγορά.
Σε ορισμένες εφαρμογές (στις οποίες υπάρχει περιορισμένος προϋπολογισμός για ισχύ), η απόδοση ταχύτητας BiCMOS είναι καλύτερη από αυτήν της διπολικής.
Αυτή η τεχνολογία είναι κατάλληλη για τις εντατικές εφαρμογές εισόδου / εξόδου.
Οι εφαρμογές του BiCMOS ήταν αρχικά σε μικροεπεξεργαστές RISC και όχι σε παραδοσιακούς μικροεπεξεργαστές CISC.
Αυτή η τεχνολογία υπερέχει των εφαρμογών της, κυρίως σε δύο τομείς μικροεπεξεργαστών όπως η μνήμη και η είσοδος / έξοδος.
Έχει μια σειρά εφαρμογών σε αναλογικά και ψηφιακά συστήματα, με αποτέλεσμα το ενιαίο τσιπ να καλύπτει το αναλογικό-ψηφιακό όριο.
Υπερβαίνει το κενό επιτρέποντας τη διέλευση των περιθωρίων δράσης και των περιθωρίων κυκλώματος.
Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για εφαρμογές δειγματοληψίας και κράτησης καθώς παρέχει εισόδους υψηλής αντίστασης.
Αυτό χρησιμοποιείται επίσης σε εφαρμογές όπως adders, mixers, ADC και DAC.
Για να κατακτήσουμε τους περιορισμούς των διπολικών και CMOS λειτουργικοί ενισχυτές οι διαδικασίες BiCMOS χρησιμοποιούνται για το σχεδιασμό των λειτουργικών ενισχυτών. Σε λειτουργικούς ενισχυτές, απαιτούνται χαρακτηριστικά υψηλού κέρδους και υψηλής συχνότητας. Όλα αυτά τα επιθυμητά χαρακτηριστικά μπορούν να αποκτηθούν χρησιμοποιώντας αυτούς τους ενισχυτές BiCMOS.

Η τεχνολογία BiCMOS μαζί με την κατασκευή, τα πλεονεκτήματα, τα μειονεκτήματα και τις εφαρμογές της συζητούνται συνοπτικά σε αυτό το άρθρο. Για καλύτερη κατανόηση αυτής της τεχνολογίας, δημοσιεύστε τα ερωτήματά σας ως τα σχόλιά σας παρακάτω.

Φωτογραφικές μονάδες: