Günümüzde günlük hayatımızda kullandığımız her elektrikli ve elektronik cihazda yarı iletken cihaz fabrikasyon süreci kullanılarak üretilen entegre devreler bulunmaktadır. elektronik devreler saf yarı iletken malzemelerden oluşan bir gofret üzerinde oluşturulur. silikon ve diğer yarı iletken foto litografi ve kimyasal süreçleri içeren çok aşamalı bileşikler.

Yarı iletken üretim süreci 1960'ların başında Teksas'tan başladı ve ardından tüm dünyaya yayıldı.

BiCMOS Teknolojisi

Bu, en önemli yarı iletken teknolojilerinden biridir ve 1990'larda iki ayrı teknolojiyi, yani bipolar bağlantı transistörü ve CMOS'u içeren oldukça gelişmiş bir teknolojidir transistör tek bir modern entegre devrede. Dolayısıyla, bu teknolojinin daha iyi kullanılması için kısaca CMOS teknolojisi ve Bipolar teknolojisine göz atabiliriz.

BiCMOS CME8000

Gösterilen şekil ilk analog dijital alıcı IC ve çok yüksek hassasiyete sahip bir BiCMOS entegre alıcıdır.

CMOS Teknolojisi

Elektronik hesap makinelerinin üretimi için kaynak olarak başlatılan MOS teknolojisi veya CSG'nin (Commodore Semiconductor Group) tamamlayıcısıdır. Bundan sonra, CMOS teknolojisi olarak adlandırılan MOS teknolojisinin tamamlayıcısı, dijital gibi entegre devrelerin geliştirilmesi için kullanılır. mantık devreleri ile birlikte mikrodenetleyici s ve mikroişlemciler. CMOS teknolojisi, yüksek paketleme yoğunluğuyla daha az güç dağılımı ve düşük gürültü marjı sağlar.

CMOS CD74HC4067

Şekil, dijital kontrollü anahtar cihazlarının üretiminde CMOS teknolojisinin kullanımını göstermektedir.

Bipolar Teknoloji

Bipolar transistörler entegre devrelerin bir parçasıdır ve operasyonları iki tip yarı iletken malzemeye dayanır veya her iki tip yük taşıyıcı deliklerine ve elektronlara bağlıdır.Bunlar genellikle şu şekilde iki tipte sınıflandırılır: PNP ve NPN , üç terminalinin dopingine ve kutuplarına göre sınıflandırılır. İyi gürültü performansı ile yüksek anahtarlama ve giriş / çıkış hızı sağlar.

Bipolar AM2901CPC

Şekil, RISC işlemcisi AM2901CPC'de bipolar teknolojinin kullanımını göstermektedir.

BiCMOS Mantık

NMOS ve PMOS teknolojilerinin CMOS teknolojisine göre çok düşük güç tüketimli bipolar teknolojiye sahip olma ve yüksek hıza sahip olma avantajları ile harmanlanmasını sağlayan karmaşık bir işleme teknolojisidir.MOSFET'ler yüksek giriş empedans lojik kapıları ve bipolar transistörler yüksek akım kazancı sağlar.

BiCMOS Üretimi için 14 Adım

BiCMOS fabrikasyonu, BJT ve CMOS üretim sürecini birleştirir, ancak yalnızca varyasyon, temelin gerçekleştirilmesidir. Aşağıdaki adımlar, BiCMOS fabrikasyon sürecini gösterir.

Aşama 1: P-Substrat aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi alınır

P-substrat

Adım 2: P-substrat, oksit tabakası ile kaplıdır

Oksit tabakalı P-substrat

Aşama 3: Oksit tabakasında küçük bir delik açılır

Oksit tabakasında açılma yapılır

Adım4: N-tipi safsızlıklar, açıklıktan ağır bir şekilde dopedilir

N-tipi safsızlıklar, açıklıktan yoğun bir şekilde dopedilir

Adım 5: P - Epitaksi tabakası tüm yüzeyde büyür

Epitaksi katman tüm yüzeyde büyür

Adım 6 : Yine tabakanın tamamı oksit tabakası ile kaplanır ve bu oksit tabakasından iki açıklık açılır.

“çift kutuplu tek atış anahtarı şeması ”

oksit tabakasından iki açıklık yapılır

7. Adım : Oksit tabakasından yapılan açıklıklardan n-tipi safsızlıklar, n-kuyular oluşturmak için yayılır

n-tipi safsızlıklar, n-kuyucuklar oluşturmak için yayılır

Adım 8: Üç aktif cihaz oluşturmak için oksit tabakasında üç açıklık yapılır.

Üç aktif cihaz oluşturmak için oksit katmanından üç açıklık yapılır

Adım9: NMOS ve PMOS'un geçit terminalleri, tüm yüzeyin Thinox ve Polysilicon ile kaplanması ve desenlendirilmesi ile oluşturulur.

NMOS ve PMOS'un kapı terminalleri Thinox ve Polysilicon ile oluşturulmuştur.

Adım10: P-safsızlıklar, BJT'nin baz terminalini oluşturmak için eklenir ve benzer, N-tipi safsızlıklar, BJT'nin yayıcı terminalini, NMOS'un kaynağını ve tahliyesini oluşturmak için yoğun bir şekilde katkılanır ve temas amacıyla N-tipi safsızlıklar, N-kuyusuna katılır. kolektör.

BJT'nin temel terminalini oluşturmak için P-safsızlıklar eklenir

Adım11: PMOS'un kaynak ve boşaltma bölgelerini oluşturmak ve P-baz bölgesinde temas kurmak için P-tipi safsızlıklar yoğun şekilde katkılanır.

P-tipi safsızlıklar, PMOS'un kaynak ve drenaj bölgelerini oluşturmak için yoğun bir şekilde katılır.

Adım 1/2: Daha sonra tüm yüzey kalın oksit tabakasıyla kaplanır.

Tüm yüzey kalın oksit tabakası ile kaplanmıştır

Adım 13: Kalın oksit tabakası boyunca, kesikler metal kontakları oluşturmak için desenlenir.

Kesikler, metal kontakları oluşturmak için desenlidir

Adım 14 : Metal kontaklar oksit tabakası üzerinde yapılan kesilerle yapılır ve terminaller aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi isimlendirilir.

Metal kontaklar kesilerek yapılır ve terminaller isimlendirilir

BICMOS'un üretimi, NMOS, PMOS ve BJT'nin bir kombinasyonu ile yukarıdaki şekilde gösterilmektedir. Üretim sürecinde kanal durdurucu implant, kalın katman oksidasyonu ve koruma halkaları gibi bazı katmanlar kullanılır.

Üretim, hem CMOS hem de bipolar teknolojilerini içerdiği için teorik olarak zor olacaktır. Asalak bipolar transistörler p-kuyu ve n-kuyu CMOS işlenirken yanlışlıkla üretilirse fabrikasyon bir sorundur. BiCMOS üretimi için, bipolar ve CMOS bileşenlerinin ince ayarı için birçok ek adım eklendi. Dolayısıyla toplam imalatın maliyeti artar.

Kanal durdurucu, kanal alanının yayılmasını sınırlandırmak veya parazitik kanalların oluşumunu önlemek için yukarıdaki şekilde gösterildiği gibi yarı iletken cihazlara implantasyon veya difüzyon veya diğer yöntemler kullanılarak implante edilir.

Yüksek empedans düğümleri varsa yüzey kaçak akımlarına neden olabilir ve akım akışının kısıtlandığı yerlerde akımın akışını önlemek için bu koruma halkaları kullanılır.

BiCMOS teknolojisinin avantajları

Analog amplifikatör tasarımı, giriş olarak yüksek empedanslı CMOS devresi kullanılarak kolaylaştırılır ve geliştirilir ve kalanlar bipolar transistörler kullanılarak gerçekleştirilir.
BiCMOS, elektriksel parametrelerde daha az değişkenlikle iyi ekonomik hususlar (yüksek ana üniteler yüzdesi) sunan sıcaklık ve proses varyasyonları için esasen kuvvetlidir.
Yüksek yük akımı düşürme ve kaynak kullanımı, ihtiyaca göre BiCMOS cihazları tarafından sağlanabilir.
Bipolar ve CMOS teknolojilerinin bir grubu olduğu için, hız kritik bir parametre ise BJT'yi kullanabiliriz ve güç kritik bir parametre ise MOS'u kullanabiliriz ve düşük çevrim süresiyle yüksek kapasitans yüklerini çalıştırabiliriz.
Tek başına bipolar teknolojiden daha düşük güç dağılımına sahiptir.
Bu teknoloji, analog güç yönetim devrelerinde ve BiCMOS amplifikatör gibi amplifikatör devrelerinde sık uygulamalar buldu.
Giriş / çıkış yoğun uygulamalar için çok uygundur, esnek girişler / çıkışlar (TTL, CMOS ve ECL) sunar.
Tek başına CMOS teknolojisine kıyasla gelişmiş hız performansı avantajına sahiptir.
Yenilmezliği yakalayın.
Çift yönlü kabiliyete sahiptir (kaynak ve drenaj ihtiyaca göre değiştirilebilir).

BiCMOS teknolojisinin dezavantajları

Bu teknolojinin üretim süreci karmaşıklığı artıran hem CMOS hem de bipolar teknolojilerden oluşmaktadır.
Üretim sürecinin karmaşıklığındaki artış nedeniyle, fabrikasyon maliyeti de artar.
Daha fazla cihaz olduğundan, daha az litografi.

BiCMOS teknolojisi ve Uygulamaları

Yüksek yoğunluk ve hızın VE fonksiyonu olarak analiz edilebilir.
Bu teknoloji, piyasadaki önceki bipolar, ECL ve CMOS'un bir alternatifi olarak kullanılır.
Bazı uygulamalarda (güç için sınırlı bütçenin olduğu) BiCMOS hız performansı bipolardan daha iyidir.
Bu teknoloji, yoğun girdi / çıktı uygulamaları için çok uygundur.
BiCMOS uygulamaları başlangıçta geleneksel CISC mikroişlemcilerden ziyade RISC mikroişlemcilerinde idi.
Bu teknoloji, temel olarak bellek ve giriş / çıkış gibi iki mikroişlemci alanında uygulamalarını mükemmelleştirir.
Analog ve dijital sistemlerde bir dizi uygulamaya sahiptir, bu da tek çipin analog-dijital sınırını kaplamasına neden olur.
Hareket rotasına ve devre sınırlarının aşılmasına izin veren boşluğu aşar.
Yüksek empedans girişleri sağladığı için örnekleme ve tutma uygulamaları için kullanılabilir.
Bu aynı zamanda toplayıcılar, karıştırıcılar, ADC ve DAC gibi uygulamalarda da kullanılır.
Bipolar ve CMOS'un sınırlamalarını aşmak için operasyonel yükselteçler BiCMOS süreçleri, işlemsel kuvvetlendiricilerin tasarımında kullanılır. İşlemsel yükselteçlerde, yüksek kazanç ve yüksek frekans özellikleri istenir. Tüm bu istenen özellikler, bu BiCMOS amplifikatörleri kullanılarak elde edilebilir.

BiCMOS teknolojisi, üretimi, avantajları, dezavantajları ve uygulamaları ile birlikte bu makalede kısaca tartışılmaktadır. Bu teknolojiyi daha iyi anlamak için lütfen sorularınızı yorumlarınız olarak aşağıya gönderin.

Fotoğrafa katkı verenler: