Hiện nay, trong mọi thiết bị điện và điện tử mà chúng ta sử dụng trong cuộc sống hàng ngày đều bao gồm các mạch tích hợp được sản xuất bằng cách sử dụng quy trình chế tạo thiết bị bán dẫn. Các mạch điện được tạo ra trên một tấm wafer được tạo thành từ các vật liệu bán dẫn tinh khiết như silicon và chất bán dẫn khác các hợp chất có nhiều bước liên quan đến quá trình in thạch bản và hóa học.

Quá trình sản xuất chất bán dẫn được bắt đầu từ Texas vào đầu năm 1960 và sau đó được mở rộng trên toàn thế giới.

Công nghệ BiCMOS

Đây là một trong những công nghệ bán dẫn chính và là một công nghệ rất phát triển, vào năm 1990 đã kết hợp hai công nghệ riêng biệt, đó là bóng bán dẫn tiếp giáp lưỡng cực và CMOS bóng bán dẫn trong một mạch tích hợp hiện đại duy nhất. Vì vậy, để hiểu rõ hơn về công nghệ này, chúng ta có thể xem qua công nghệ CMOS và công nghệ Bipolar.

BiCMOS CME8000

Hình minh họa là hình đầu tiên analog / kỹ thuật số IC thu và là bộ thu tích hợp BiCMOS với độ nhạy rất cao.

Công nghệ CMOS

Nó là sự bổ sung của công nghệ MOS hoặc CSG (Tập đoàn bán dẫn Commodore) được bắt đầu làm nguồn sản xuất máy tính điện tử. Sau đó, phần bổ sung của công nghệ MOS được gọi là công nghệ CMOS được sử dụng để phát triển các mạch tích hợp như kỹ thuật số mạch logic cùng với vi điều khiển s và bộ vi xử lý. Công nghệ CMOS mang lại lợi ích là ít tiêu hao điện năng hơn và biên độ ồn thấp với mật độ đóng gói cao.

CMOS CD74HC4067

Hình cho thấy việc sử dụng công nghệ CMOS trong sản xuất thiết bị chuyển mạch điều khiển kỹ thuật số.

Công nghệ lưỡng cực

Bóng bán dẫn lưỡng cực là một phần của mạch tích hợp và hoạt động của chúng dựa trên hai loại vật liệu bán dẫn hoặc phụ thuộc vào cả hai loại lỗ trống mang điện tích và các điện tử. Chúng thường được phân thành hai loại như PNP và NPN , được phân loại dựa trên sự pha tạp của ba thiết bị đầu cuối và phân cực của chúng. Nó cung cấp tốc độ chuyển đổi cũng như đầu vào / đầu ra cao với hiệu suất chống ồn tốt.

Lưỡng cực AM2901CPC

Hình cho thấy việc sử dụng công nghệ lưỡng cực trong bộ xử lý RISC AM2901CPC.

BiCMOS Logic

Đây là một công nghệ xử lý phức tạp cung cấp các công nghệ NMOS và PMOS kết hợp với nhau với các ưu điểm là có công nghệ lưỡng cực tiêu thụ điện năng rất thấp và tốc độ cao so với công nghệ CMOS.MOSFET cung cấp cổng logic trở kháng đầu vào cao và bóng bán dẫn lưỡng cực cung cấp độ lợi dòng điện cao.

14 bước để chế tạo BiCMOS

Quá trình chế tạo BiCMOS kết hợp quá trình chế tạo BJT và CMOS, nhưng sự biến đổi đơn thuần là sự hiện thực hóa cơ sở. Các bước sau đây cho thấy quá trình chế tạo BiCMOS.

Bước 1: P-Substrate được lấy như trong hình bên dưới

Chất nền P

Bước 2: Chất nền p được bao phủ bởi lớp oxit

Chất nền P với lớp oxit

Bước 3: Một lỗ nhỏ được tạo ra trên lớp oxit

Mở được thực hiện trên lớp oxit

Bước 4: Tạp chất loại N được pha tạp nhiều qua lỗ mở

Tạp chất loại N được pha tạp nhiều qua lỗ mở

Bước 5: Lớp P - Epitaxy được phát triển trên toàn bộ bề mặt

Lớp Epitaxy được trồng trên toàn bộ bề mặt

Bước 6 : Một lần nữa, toàn bộ lớp được bao phủ bởi lớp oxit và hai lỗ thông qua lớp oxit này.

“hộp cdi trên xe máy là gì ”

hai lỗ thông qua lớp oxit

Bước 7 : Từ các khe hở qua lớp oxit tạp chất loại n được khuếch tán tạo thành giếng thứ n

tạp chất loại n được khuếch tán để tạo thành giếng n

Bước 8: Ba khe hở được thực hiện thông qua lớp oxit để tạo thành ba thiết bị hoạt động.

Ba lỗ mở được thực hiện qua lớp oxit để tạo thành ba thiết bị hoạt động

Bước 9: Các thiết bị đầu cuối cổng NMOS và PMOS được hình thành bằng cách phủ và tạo hoa văn trên toàn bộ bề mặt bằng Thinox và Polysilicon.

Các thiết bị đầu cuối cổng của NMOS và PMOS được hình thành với Thinox và Polysilicon

Bước 10: Các tạp chất P được thêm vào để tạo thành đầu cuối cơ sở của BJT và tương tự, các tạp chất loại N được pha tạp nhiều để tạo thành đầu cuối phát của BJT, nguồn và cống NMOS và cho mục đích tiếp xúc, tạp chất loại N được pha tạp vào giếng N. người thu tiền.

Các tạp chất P được thêm vào để tạo thành đầu cuối cơ sở của BJT

Bước 11: Để hình thành các vùng nguồn và thoát của PMOS và để tiếp xúc trong vùng gốc P, các tạp chất loại P được pha tạp nhiều.

Các tạp chất loại P được pha tạp nhiều để tạo thành các vùng nguồn và thoát của PMOS

Bước 12: Sau đó, toàn bộ bề mặt được bao phủ bởi lớp oxit dày.

Toàn bộ bề mặt được bao phủ bởi lớp oxit dày

Bước 13: Thông qua lớp oxit dày, các vết cắt được tạo hoa văn để tạo thành các điểm tiếp xúc kim loại.

Các vết cắt có hoa văn để tạo thành các điểm tiếp xúc kim loại

Bước14 : Các tiếp điểm kim loại được thực hiện thông qua các vết cắt được thực hiện trên lớp oxit và các đầu cuối được đặt tên như trong hình dưới đây.

Tiếp điểm kim loại được thực hiện thông qua các vết cắt và thiết bị đầu cuối được đặt tên

Việc chế tạo BICMOS được thể hiện trong hình trên với sự kết hợp của NMOS, PMOS và BJT. Trong quá trình chế tạo, một số lớp được sử dụng như lớp cấy dừng kênh, quá trình oxy hóa lớp dày và vòng bảo vệ.

Về mặt lý thuyết, việc chế tạo sẽ khó khăn vì bao gồm cả công nghệ CMOS và lưỡng cực. Ký sinh bóng bán dẫn lưỡng cực được sản xuất vô tình là một vấn đề chế tạo trong khi xử lý CMOS p-well và n-well. Để chế tạo BiCMOS, nhiều bước bổ sung được thêm vào để tinh chỉnh các thành phần lưỡng cực và CMOS. Do đó, tổng chi phí chế tạo tăng lên.

Nút chặn kênh được cấy vào các thiết bị bán dẫn như trong hình trên bằng cách sử dụng phương pháp cấy hoặc khuếch tán hoặc các phương pháp khác để hạn chế sự lan rộng của vùng kênh hoặc để tránh sự hình thành các kênh ký sinh.

Các nút trở kháng cao nếu có, có thể gây ra dòng rò bề mặt và để tránh dòng điện chạy ở những nơi hạn chế dòng điện, các vòng bảo vệ này được sử dụng.

Ưu điểm của công nghệ BiCMOS

Thiết kế bộ khuếch đại tương tự được tạo điều kiện và cải thiện bằng cách sử dụng mạch CMOS trở kháng cao làm đầu vào và phần còn lại được thực hiện bằng cách sử dụng bóng bán dẫn lưỡng cực.
BiCMOS về cơ bản là mạnh mẽ đối với các biến thể nhiệt độ và quy trình cung cấp các cân nhắc kinh tế tốt (tỷ lệ phần trăm đơn vị nguyên tố cao) với ít biến đổi hơn trong các thông số điện.
Các thiết bị BiCMOS có thể cung cấp nguồn chìm và dòng tải cao theo yêu cầu.
Vì nó là một nhóm các công nghệ lưỡng cực và CMOS, chúng ta có thể sử dụng BJT nếu tốc độ là một thông số quan trọng và chúng ta có thể sử dụng MOS nếu công suất là một thông số quan trọng và nó có thể điều khiển tải điện dung cao với thời gian chu kỳ giảm.
Nó có khả năng tiêu tán điện năng thấp hơn so với công nghệ lưỡng cực.
Công nghệ này được ứng dụng thường xuyên trong các mạch quản lý công suất tương tự và mạch khuếch đại như bộ khuếch đại BiCMOS.
Nó rất thích hợp cho các ứng dụng chuyên sâu đầu vào / đầu ra, cung cấp đầu vào / đầu ra linh hoạt (TTL, CMOS và ECL).
Nó có lợi thế về hiệu suất tốc độ được cải thiện so với chỉ công nghệ CMOS.
Latch up lỗ hổng bảo mật.
Nó có khả năng hai chiều (nguồn và cống có thể được thay thế cho nhau theo yêu cầu).

Hạn chế của công nghệ BiCMOS

Quá trình chế tạo công nghệ này bao gồm cả CMOS và công nghệ lưỡng cực, làm tăng độ phức tạp.
Do mức độ phức tạp của quá trình chế tạo tăng lên nên giá thành chế tạo cũng tăng theo.
Vì có nhiều thiết bị hơn, do đó, ít kỹ thuật in thạch bản hơn.

Công nghệ và ứng dụng BiCMOS

Nó có thể được phân tích như hàm AND của mật độ và tốc độ cao.
Công nghệ này được sử dụng thay thế cho lưỡng cực, ECL và CMOS trước đây trên thị trường.
Trong một số ứng dụng (trong đó có ngân sách hữu hạn cho nguồn), hiệu suất tốc độ BiCMOS tốt hơn tốc độ lưỡng cực.
Công nghệ này rất phù hợp cho các ứng dụng đầu vào / đầu ra chuyên sâu.
Các ứng dụng của BiCMOS ban đầu nằm trong bộ vi xử lý RISC hơn là bộ vi xử lý CISC truyền thống.
Công nghệ này vượt trội các ứng dụng của nó, chủ yếu trong hai lĩnh vực của bộ vi xử lý như bộ nhớ và đầu vào / đầu ra.
Nó có một số ứng dụng trong các hệ thống tương tự và kỹ thuật số, dẫn đến việc một chip duy nhất mở rộng ranh giới tương tự-kỹ thuật số.
Nó vượt qua khoảng trống cho phép vượt qua quá trình hành động và biên mạch.
Nó có thể được sử dụng cho các ứng dụng mẫu và ứng dụng giữ vì nó cung cấp các đầu vào trở kháng cao.
Điều này cũng được sử dụng trong các ứng dụng như bộ cộng, bộ trộn, ADC và DAC.
Để khắc phục những hạn chế của lưỡng cực và CMOS Mổ nội soi các quy trình BiCMOS được sử dụng để thiết kế các bộ khuếch đại hoạt động. Trong bộ khuếch đại hoạt động, các đặc tính tần số cao và khuếch đại cao được mong muốn. Tất cả các đặc điểm mong muốn này có thể đạt được bằng cách sử dụng các bộ khuếch đại BiCMOS này.

Công nghệ BiCMOS cùng với cách chế tạo, ưu điểm, nhược điểm và ứng dụng của nó sẽ được thảo luận ngắn gọn trong bài viết này. Để hiểu rõ hơn về công nghệ này, vui lòng gửi thắc mắc của bạn dưới dạng nhận xét của bạn bên dưới.

Tín ảnh: