For tiden består alle elektriske og elektroniske apparater som vi bruker i vårt daglige liv av integrerte kretser som er produsert ved å bruke fabrikasjonsprosessen for halvlederenheter. De elektroniske kretser er skapt på en skive som består av rene halvledermaterialer som f.eks silisium og annen halvleder forbindelser med flere trinn som involverer fotolitografi og kjemiske prosesser.

Prosessen med halvlederproduksjon ble startet fra Texas tidlig på 1960-tallet og utvidet seg over hele verden.

BiCMOS-teknologi

Dette er en av de viktigste halvlederteknologiene og er en høyt utviklet teknologi, på 1990-tallet med to separate teknologier, nemlig bipolar kryssstransistor og CMOS transistor i en enkelt moderne integrert krets. Så, for å gjøre det bedre for denne teknologien, kan vi kort se på CMOS-teknologi og bipolar teknologi.

BiCMOS CME8000

Figuren som vises er den første analog / digital mottaker IC og er en BiCMOS integrert mottaker med veldig høy følsomhet.

CMOS-teknologi

Det er et supplement til MOS-teknologi eller CSG (Commodore Semiconductor Group) som ble startet som kilde for produksjon av elektroniske kalkulatorer. Etter det brukes komplementær MOS-teknologi, kalt CMOS-teknologi, til å utvikle integrerte kretser som digital logikkretser sammen med mikrokontroller s og mikroprosessorer. CMOS-teknologi gir fordeler med mindre spenning og lav støymargin med høy tetthet.

CMOS CD74HC4067

Figuren viser bruken av CMOS-teknologi i produksjonen av digitale kontrollerte bryterenheter.

Bipolar teknologi

Bipolare transistorer er en del av integrerte kretser, og deres drift er basert på to typer halvledermateriale eller avhenger av begge typer ladningshullere og elektroner. Disse klassifiseres vanligvis i to typer som PNP og NPN , klassifisert basert på doping av de tre terminalene og deres polariteter. Det gir høy bytte samt inngangs- / utgangshastighet med god støyytelse.

Bipolar AM2901CPC

Figuren viser bruken av bipolar teknologi i RISC-prosessor AM2901CPC.

BiCMOS Logic

Det er en kompleks prosesseringsteknologi som gir NMOS- og PMOS-teknologier sammenslåtte hverandre med fordelene ved å ha veldig lavt strømforbruk bipolar teknologi og høy hastighet fremfor CMOS-teknologi. MOSFETs gir logiske porter med høy inngangsimpedans og bipolare transistorer gir høy strømforsterkning.

14 trinn for BiCMOS-fabrikasjon

BiCMOS-fabrikasjonen kombinerer fremstillingen av BJT og CMOS, men bare variasjon er en realisering av basen. Følgende trinn viser BiCMOS-fabrikasjonsprosessen.

Trinn 1: P-underlag er tatt som vist i figuren nedenfor

P-underlag

Steg 2: P-substratet er dekket med oksydlaget

P-substrat med oksydlag

Trinn 3: En liten åpning er laget på oksidlaget

Åpning gjøres på oksydlaget

Trinn 4: N-type urenheter er sterkt dopet gjennom åpningen

N-type urenheter er sterkt dopet gjennom åpningen

Trinn 5: P - Epitaxy-laget vokser på hele overflaten

Epitaxy-laget dyrkes på hele overflaten

Trinn 6 : Igjen er hele laget dekket med oksydlaget, og det er laget to åpninger gjennom dette oksydlaget.

“12 volts motorhastighetsreguleringssett ”

to åpninger er laget gjennom oksydlaget

Trinn 7 : Fra åpningene som er laget gjennom oksidlaget diffunderer n-type urenheter for å danne n-brønner

urenheter av n-typen blir diffundert for å danne n-brønner

Trinn 8: Tre åpninger er laget gjennom oksidlaget for å danne tre aktive enheter.

Tre åpninger er laget gjennom oksidlaget for å danne tre aktive enheter

Trinn 9: Portterminalene til NMOS og PMOS er dannet ved å dekke og mønstre hele overflaten med Thinox og Polysilicon.

Portterminalene til NMOS og PMOS er dannet med Thinox og Polysilicon

Trinn 10: P-urenheter tilsettes for å danne baseterminalen til BJT og lignende, N-type urenheter er sterkt dopet for å danne emitterterminal for BJT, kilde og avløp av NMOS og for kontaktformål dopes N-type urenheter inn i N-brønnen samler.

P-urenheter tilsettes for å danne baseterminalen til BJT

Trinn 11: For å danne kilder og dreneringsområder av PMOS og for å få kontakt i P-baseregionen er urenheter av P-typen sterkt dopet.

Forurensninger av P-typen er sterkt dopet for å danne kilder og dreneringsområder av PMOS

Trinn 12: Deretter dekkes hele overflaten med det tykke oksydlaget.

Hele overflaten er dekket av det tykke oksydlaget

Trinn 13: Gjennom det tykke oksydlaget er snittene mønstret for å danne metallkontaktene.

Kuttene er mønstret for å danne metallkontaktene

Trinn 14 : Metallkontaktene er laget gjennom kuttene på oksidlaget, og terminalene er navngitt som vist i figuren nedenfor.

Metallkontakter lages gjennom kuttene og terminalene får navnet

Fabrikasjonen av BICMOS er vist i figuren ovenfor med en kombinasjon av NMOS, PMOS og BJT. I fabrikasjonsprosessen brukes noen lag, som kanalstoppimplantat, tykt lagoksidasjon og beskyttelsesringer.

Fabrikasjonen vil være teoretisk vanskelig for å inkludere både teknologiene CMOS og bipolar. Parasittisk bipolare transistorer produseres utilsiktet er et problem med fabrikasjon mens man behandler p-brønn og n-brønn CMOS. For fremstilling av BiCMOS er det lagt til mange ekstra trinn for finjustering av bipolare og CMOS-komponenter. Derfor øker kostnaden for total fabrikasjon.

Kanalstopper implanteres i halvlederanordninger som vist i figuren ovenfor ved hjelp av implantasjon eller diffusjon eller andre metoder for å begrense spredning av kanalareal eller for å unngå dannelse av parasittiske kanaler.

Eventuelle høyimpedansnoder kan forårsake overflatelekkasjestrømmer og for å unngå strømmen på steder der strømmen er begrenset, brukes disse beskyttelsesringene.

Fordeler med BiCMOS-teknologi

Analog forsterkerdesign blir lettere og forbedret ved å bruke CMOS-krets med høy impedans som inngang og gjenværende realiseres ved bruk av bipolare transistorer.
BiCMOS er i hovedsak energisk for temperatur- og prosessvariasjoner, og gir gode økonomiske betraktninger (høy prosentandel av primeenheter) med mindre variasjon i elektriske parametere.
Sinking og sourcing med høy belastningsstrøm kan leveres av BiCMOS-enheter etter behov.
Siden det er en gruppe av bipolare og CMOS-teknologier, kan vi bruke BJT hvis hastighet er en kritisk parameter, og vi kan bruke MOS hvis kraft er en kritisk parameter og den kan drive høye kapasitansbelastninger med redusert syklusstid.
Den har lav effektavledning enn bipolar teknologi alene.
Denne teknologien fant hyppige bruksområder i analoge strømstyringskretser og forsterkerkretser som BiCMOS-forsterker.
Det er velegnet for inngangs- / utgangsintensive applikasjoner, og tilbyr fleksible innganger / utganger (TTL, CMOS og ECL).
Det har fordelen av forbedret hastighetsytelse sammenlignet med CMOS-teknologi alene.
Lås opp usårbarhet.
Den har toveis evne (kilde og avløp kan byttes ut etter behov).

Ulemper med BiCMOS-teknologi

Fremstillingsprosessen til denne teknologien består av både CMOS og bipolar teknologi som øker kompleksiteten.
På grunn av økning i fabrikasjonsprosessens kompleksitet øker også produksjonskostnadene.
Siden det er flere enheter, dermed mindre litografi.

BiCMOS teknologi og applikasjoner

Det kan analyseres som OG funksjon av høy tetthet og hastighet.
Denne teknologien brukes som en alternativ av den tidligere bipolare, ECL og CMOS i markedet.
I noen applikasjoner (der det er et begrenset budsjett for strøm) er BiCMOS-hastighetsytelsen bedre enn den til bipolar.
Denne teknologien egner seg godt til intensiv input / output applikasjoner.
Anvendelsene av BiCMOS var opprinnelig i RISC-mikroprosessorer i stedet for tradisjonelle CISC-mikroprosessorer.
Denne teknologien utmerker sine applikasjoner, hovedsakelig innen to områder av mikroprosessorer som minne og inngang / utgang.
Den har en rekke applikasjoner i analoge og digitale systemer, noe som resulterer i at enkeltbrikken spenner over den analog-digitale grensen.
Det overgår gapet som gjør det mulig å krysse handlingsforløp og kretsmarginer.
Den kan brukes til prøve- og holdeapplikasjoner, da den gir høyimpedansinnganger.
Dette brukes også i applikasjoner som tilsetningsstoffer, miksere, ADC og DAC.
Å erobre begrensningene for bipolar og CMOS operasjonelle forsterkere BiCMOS-prosessene brukes til å designe operasjonelle forsterkere. I driftsforsterkere er det ønskelig med høy forsterkning og høyfrekvenskarakteristikker. Alle disse ønskede egenskapene kan oppnås ved å bruke disse BiCMOS-forsterkerne.

BiCMOS-teknologien sammen med fabrikasjon, fordeler, ulemper og applikasjoner er diskutert i korte trekk i denne artikkelen. For bedre forståelse av denne teknologien, vennligst legg inn spørsmålene dine som kommentarene nedenfor.

Fotokreditter: