För närvarande består alla elektriska och elektroniska apparater som vi använder i vårt dagliga liv av integrerade kretsar som tillverkas med tillverkningsprocessen för halvledaranordningar. De elektroniska kretsar skapas på en skiva som består av rena halvledarmaterial som kisel och andra halvledare föreningar med flera steg som involverar fotolitografi och kemiska processer.

Processen för halvledartillverkning startade från Texas i början av 1960-talet och sträckte sig sedan över hela världen.

BiCMOS-teknik

Detta är en av de viktigaste halvledarteknologierna och är en högt utvecklad teknik, på 1990-talet som innehåller två separata tekniker, nämligen bipolär övergångstransistor och CMOS transistor i en enda modern integrerad krets. Så för att bättre kunna njuta av denna teknik kan vi kortfattat titta på CMOS-teknik och bipolär teknik.

BiCMOS CME8000

Figuren som visas är den första analog / digital mottagare IC och är en BiCMOS-integrerad mottagare med mycket hög känslighet.

CMOS-teknik

Det är ett komplement till MOS-teknik eller CSG (Commodore Semiconductor Group) som startades som källa för tillverkning av elektroniska räknare. Efter det kompletterar MOS-teknik som kallas CMOS-teknik används för att utveckla integrerade kretsar som digital logiska kretsar tillsammans med mikrokontroller s och mikroprocessorer. CMOS-teknik ger fördelar med mindre strömavledning och låg brusmarginal med hög packningstäthet.

CMOS CD74HC4067

Bilden visar användningen av CMOS-teknik vid tillverkning av digitalstyrda switchanordningar.

Bipolär teknik

Bipolära transistorer är en del av integrerade kretsar och deras funktion baseras på två typer av halvledarmaterial eller beror på båda typerna av laddningsbärarens hål och elektroner. Dessa klassificeras i allmänhet i två typer som PNP och NPN , klassificerad baserat på dopning av dess tre terminaler och deras polariteter. Det ger hög växling samt in- / utgångshastighet med bra brusprestanda.

Bipolär AM2901CPC

Figuren visar användningen av bipolär teknik i RISC-processor AM2901CPC.

BiCMOS Logic

Det är en komplex bearbetningsteknik som ger NMOS- och PMOS-teknologier sammanslagna varandra med fördelarna med att ha bipolär teknik med mycket låg strömförbrukning och hög hastighet jämfört med CMOS-teknik. MOSFETs ger logiska portar med hög ingångsimpedans och bipolära transistorer ger hög strömförstärkning.

14 steg för BiCMOS-tillverkning

BiCMOS-tillverkningen kombinerar tillverkningen av BJT och CMOS, men bara variation är en realisering av basen. Följande steg visar BiCMOS-tillverkningsprocessen.

Steg 1: P-substrat tas som visas i figuren nedan

P-substrat

Steg 2: P-substratet är täckt med oxidskiktet

P-substrat med oxidskikt

Steg 3: En liten öppning görs på oxidskiktet

Öppning görs på oxidskiktet

Steg 4: Föroreningar av N-typ dopas kraftigt genom öppningen

Föroreningar av N-typ dopas kraftigt genom öppningen

Steg 5: P - Epitaxy-skiktet odlas på hela ytan

Epitaxilager odlas på hela ytan

Steg 6 : Återigen täcks hela skiktet med oxidskiktet och två öppningar görs genom detta oxidskikt.

“platser att köpa elektroniska komponenter ”

två öppningar görs genom oxidskiktet

Steg 7 : Från öppningarna som görs genom oxidskiktet diffunderas n-typ föroreningar för att bilda n-brunnar

föroreningar av n-typ diffunderas för att bilda n-brunnar

Steg 8: Tre öppningar görs genom oxidskiktet för att bilda tre aktiva enheter.

Tre öppningar görs genom oxidskiktet för att bilda tre aktiva enheter

Steg 9: Portterminalerna för NMOS och PMOS bildas genom att täcka och mönstra hela ytan med Thinox och Polysilicon.

Portterminalerna för NMOS och PMOS är utformade med Thinox och Polysilicon

Steg 10: P-föroreningar tillsätts för att bilda basterminalen för BJT och liknande, N-typ föroreningar är starkt dopade för att bilda emitterterminal för BJT, källa och dränering av NMOS och för kontaktändamål dopas N-typ föroreningar i N-brunnen samlare.

P-föroreningar tillsätts för att bilda basterminalen för BJT

Steg 11: För att bilda käll- och dräneringsregioner av PMOS och för att få kontakt i P-basregionen är P-typ föroreningar starkt dopade.

Föroreningar av P-typ är starkt dopade för att bilda käll- och dräneringsregioner av PMOS

Steg 12: Sedan täcks hela ytan med det tjocka oxidskiktet.

Hela ytan är täckt med det tjocka oxidskiktet

Steg 13: Genom det tjocka oxidskiktet är snitten mönstrade för att bilda metallkontakterna.

Skärningarna är mönstrade för att bilda metallkontakterna

Steg 14 : Metallkontakterna görs genom skärningarna på oxidskiktet och terminalerna benämns enligt bilden nedan.

Metallkontakter skapas genom skärningarna och terminalerna heter

Tillverkningen av BICMOS visas i figuren ovan med en kombination av NMOS, PMOS och BJT. Vid tillverkningsprocessen används vissa lager, såsom kanalstoppimplantat, tjockt lageroxidation och skyddsringar.

Tillverkningen blir teoretiskt svår att inkludera både teknologierna CMOS och bipolär. Parasitisk bipolära transistorer produceras av misstag är ett tillverkningsproblem vid bearbetning av p-brunn och n-brunn CMOS. För tillverkning av BiCMOS läggs många ytterligare steg till för finjustering av bipolära och CMOS-komponenter. Följaktligen ökar kostnaden för den totala tillverkningen.

Kanalstopp implanteras i halvledaranordningar som visas i figuren ovan genom att använda implantation eller diffusion eller andra metoder för att begränsa spridningen av kanalarea eller för att undvika bildandet av parasitkanaler.

De höga impedansnoderna om sådana kan orsaka ytläckströmmar och för att undvika strömflöde på platser där strömflödet är begränsat används dessa skyddsringar.

Fördelar med BiCMOS-teknik

Analog förstärkarkonstruktion underlättas och förbättras genom att använda CMOS-krets med hög impedans som ingång och återstående realiseras med hjälp av bipolära transistorer.
BiCMOS är i huvudsak kraftfullt mot temperatur- och processvariationer och erbjuder goda ekonomiska överväganden (hög andel primenheter) med mindre variation i elektriska parametrar.
Sänkning och sourcing av hög belastningsström kan tillhandahållas av BiCMOS-enheter enligt krav.
Eftersom det är en gruppering av bipolär och CMOS-teknik kan vi använda BJT om hastighet är en kritisk parameter och vi kan använda MOS om effekt är en kritisk parameter och det kan driva höga kapacitansbelastningar med reducerad cykeltid.
Den har låg effektförlust än enbart bipolär teknik.
Denna teknik hittade frekventa tillämpningar i analoga strömhanteringskretsar och förstärkarkretsar som BiCMOS-förstärkare.
Det är väl lämpligt för ingångs- / utgångsintensiva applikationer, erbjuder flexibla ingångar / utgångar (TTL, CMOS och ECL).
Det har fördelen med förbättrad hastighetsprestanda jämfört med enbart CMOS-teknik.
Lås upp osårbarhet.
Den har dubbelriktad förmåga (källa och avlopp kan bytas ut enligt krav).

Nackdelar med BiCMOS-teknik

Tillverkningsprocessen för denna teknik består av både CMOS och bipolär teknik som ökar komplexiteten.
På grund av ökningen av tillverkningsprocessens komplexitet ökar också tillverkningskostnaden.
Eftersom det finns fler enheter, därmed mindre litografi.

BiCMOS-teknik och applikationer

Det kan analyseras som OCH funktion av hög densitet och hastighet.
Denna teknik används som en alternativ av de tidigare bipolära, ECL och CMOS på marknaden.
I vissa applikationer (där det finns en begränsad budget för ström) är BiCMOS-hastighetsprestandan bättre än bipolär.
Denna teknik är väl lämpad för intensiva in / ut applikationer.
Tillämpningarna av BiCMOS var ursprungligen i RISC-mikroprocessorer snarare än traditionella CISC-mikroprocessorer.
Denna teknik utmärker sina applikationer, huvudsakligen inom två områden av mikroprocessorer som minne och ingång / utgång.
Det har ett antal applikationer i analoga och digitala system, vilket resulterar i att det enda chipet spänner över den analog-digitala gränsen.
Det överträffar klyftan som gör det möjligt att korsa åtgärder och kretsmarginaler.
Den kan användas för prov- och hållapplikationer eftersom den ger högimpedansingångar.
Detta används också i applikationer som tillsatser, blandare, ADC och DAC.
Att erövra begränsningarna för bipolär och CMOS operativa förstärkare BiCMOS-processerna används för att utforma operationsförstärkarna. I operativa förstärkare önskas egenskaper med hög förstärkning och hög frekvens. Alla dessa önskade egenskaper kan uppnås genom att använda dessa BiCMOS-förstärkare.

BiCMOS-tekniken tillsammans med dess tillverkning, fördelar, nackdelar och tillämpningar diskuteras i korthet i denna artikel. För bättre förståelse för denna teknik, vänligen lägg upp dina frågor som dina kommentarer nedan.

Fotokrediter: