נכון לעכשיו, בכל מכשיר חשמלי ואלקטרוני בו אנו משתמשים בחיי היומיום שלנו מורכב ממעגלים משולבים המיוצרים על ידי שימוש בתהליך ייצור התקני מוליכים למחצה. ה מעגלים אלקטרונים נוצרים על רקיק המורכב מחומרים מוליכים למחצה טהורים כגון סיליקון ומוליכים למחצה אחרים תרכובות בעלות שלבים מרובים הכוללות ליתוגרפיה צילום ותהליכים כימיים.

תהליך ייצור המוליכים למחצה התחיל מטקסס בתחילת שנות השישים ואז התרחב בכל רחבי העולם.

טכנולוגיית BiCMOS

זו אחת הטכנולוגיות העיקריות של מוליכים למחצה והיא טכנולוגיה מפותחת מאוד, בשנות התשעים המשלבת שתי טכנולוגיות נפרדות, כלומר טרנזיסטור צומת דו קוטבי ו- CMOS טרָנזִיסטוֹר במעגל משולב מודרני אחד. לכן, למען הפינוק המיטבי של טכנולוגיה זו, נוכל להציץ בקצרה על טכנולוגיית CMOS ועל טכנולוגיה דו קוטבית.

BiCMOS CME8000

האיור המוצג הוא הראשון אנלוגי / דיגיטלי מקלט IC והוא מקלט משולב של BiCMOS עם רגישות גבוהה מאוד.

טכנולוגיית CMOS

זה משלים לטכנולוגיית MOS או CSG (Commodore Semiconductor Group) שהוחל כמקור לייצור המחשבונים האלקטרוניים. לאחר מכן משלימה טכנולוגיית MOS המכונה טכנולוגיית CMOS משמשת לפיתוח מעגלים משולבים כגון דיגיטלי מעגלי לוגיקה ביחד עם מיקרו-בקר s ומיקרו-מעבדים. טכנולוגיית CMOS מעניקה תועלת של פחות פיזור חשמל ושולי רעש נמוכים עם צפיפות אריזה גבוהה.

CMOS CD74HC4067

האיור מראה את השימוש בטכנולוגיית CMOS בייצור התקני הבורר הדיגיטלי.

טכנולוגיה דו קוטבית

טרנזיסטורים דו-קוטביים הם חלק ממעגלים משולבים ופעולתם מבוססת על שני סוגים של חומר מוליך למחצה או תלויה בשני סוגים של חורי נושאות מטען ואלקטרונים. אלה בדרך כלל מסווגים לשני סוגים PNP ו- NPN , מסווג על פי סימום שלושת המסופים שלו וקוטביו. זה מעניק מיתוג גבוה כמו גם מהירות קלט / פלט עם ביצועי רעש טובים.

AM2901CPC דו קוטבי

האיור מראה את השימוש בטכנולוגיה דו-קוטבית במעבד RISC AM2901CPC.

לוגיקה של BiCMOS

זוהי טכנולוגיית עיבוד מורכבת המספקת טכנולוגיות NMOS ו- PMOS הממוזגות זו בזו עם היתרונות שיש בטכנולוגיית דו-קוטבית דו-קוטבית נמוכה מאוד ובמהירות גבוהה בהשוואה לטכנולוגיית CMOS. MOSFET מעניקים שערי לוגיקה של עכבת כניסה גבוהה וטרנזיסטורים דו-קוטביים מספקים רווח זרם גבוה.

14 צעדים לייצור BiCMOS

ייצור BiCMOS משלב תהליך ייצור של BJT ו- CMOS, אך וריאציה היא רק מימוש של הבסיס. השלבים הבאים מראים את תהליך ייצור BiCMOS.

שלב 1: מצע P נלקח כפי שמוצג באיור שלהלן

מצע P

שלב 2: מצע ה- p מכוסה בשכבת התחמוצת

מצע P עם שכבת תחמוצת

שלב 3: פתח קטן עשוי על שכבת התחמוצת

הפתיחה נעשית על שכבת התחמוצת

שלב 4: זיהומים מסוג N מסוממים בכבדות דרך הפתח

זיהומים מסוג N מסוממים בכבדות דרך הפתח

שלב 5: שכבת P - Epitaxy גדלה על פני השטח כולו

שכבת האפיטקסיה גדלה על פני השטח כולו

שלב 6 : שוב, השכבה כולה מכוסה בשכבת התחמוצת ושני פתחים נעשים דרך שכבת התחמוצת הזו.

“איך לגרום לד להבהב ”

שני פתחים נעשים דרך שכבת התחמוצת

שלב 7 : מהפתחים שנעשים באמצעות שכבת תחמוצת זיהומים מסוג n מפוזרים ליצירת בארות n

זיהומים מסוג n מפוזרים ליצירת בארות n

שלב 8: שלושה פתחים נעשים דרך שכבת התחמוצת ליצירת שלושה מכשירים פעילים.

שלושה פתחים נעשים דרך שכבת התחמוצת ליצירת שלושה מכשירים פעילים

שלב 9: מסופי השער של NMOS ו- PMOS נוצרים על ידי כיסוי ודפוסי שטח פני השטח באמצעות Thinox ו- Polysilicon.

מסופי השער של NMOS ו- PMOS נוצרו עם Thinox ו- Polysilicon

שלב 10: זיהומי ה- P מתווספים ליצירת מסוף הבסיס של BJT וזיהומים דומים מסוג N מסוממים בכבדות ויוצרים מסוף פולט של BJT, מקור וניקוז של NMOS ולצורך מגע זיהומים מסוג N מסוממים לבאר N אַסְפָן.

זיהומי P מתווספים ליצירת מסוף הבסיס של BJT

שלב 11: כדי ליצור אזורי מקור וניקוז של PMOS וליצירת קשר באזור P- בסיס, זיהומים מסוג P מסוממים בכבדות.

זיהומים מסוג P מסוממים בכבדות כדי ליצור אזורי מקור וניקוז של PMOS

שלב 12: ואז מכסה את כל השטח בשכבת התחמוצת העבה.

המשטח השלם מכוסה בשכבת התחמוצת העבה

שלב 13: דרך שכבת התחמוצת העבה החיתוכים מעוצבים כך שהם יוצרים את מגעי המתכת.

החיתוכים מעוצבים בצורה יוצרת מגעי המתכת

שלב 14 : מגעי המתכת נוצרים דרך החיתוכים שבוצעו על שכבת תחמוצת והמסופים נקראים כפי שמוצג באיור שלהלן.

מגעי מתכת נוצרים דרך החיתוכים ומסופי שם נקראים

הייצור של BICMOS מוצג באיור לעיל עם שילוב של NMOS, PMOS ו- BJT. בתהליך הייצור משתמשים בשכבות מסוימות כמו השתלת עצירת תעלה, חמצון שכבה עבה וטבעות מגן.

התיאוריה תהיה קשה מבחינה תיאורטית לכלול הן את הטכנולוגיות CMOS והן את הדו קוטביות. טַפִּילִי טרנזיסטורים דו קוטביים מיוצרים בשגגה היא בעיה של ייצור בעת עיבוד p-well ו- n-well CMOS. לצורך ייצור BiCMOS הוספו שלבים רבים נוספים עבור כוונון עדין של רכיבי דו קוטביים ו- CMOS. לפיכך, עלות הייצור הכוללת עולה.

פקק הערוץ מושתל בהתקני מוליכים למחצה כפי שמוצג באיור לעיל באמצעות השתלה או דיפוזיה או בשיטות אחרות על מנת להגביל את התפשטות שטח הערוץ או למנוע היווצרות של ערוצים טפיליים.

צמתים עכבה גבוהה אם יש, עלולים לגרום לזרמי דליפת פני השטח ולהימנע מזרימת זרם במקומות בהם זרימת הזרם מוגבלת נעשה שימוש בטבעות מגן אלה.

היתרונות של טכנולוגיית BiCMOS

ניתן לשפר ולשפר את תכנון המגבר האנלוגי על ידי שימוש במעגל CMOS עם עכבה גבוהה ככניסה ונותרים באמצעות טרנזיסטורים דו קוטביים.
BiCMOS הוא בעצם נמרץ לטמפרטורות ולשינויים בתהליך המציע שיקולים כלכליים טובים (אחוז גבוה של יחידות ראשוניות) עם פחות שונות בפרמטרים חשמליים.
ניתן לספק שקיעה ומקור של עומס גבוה על ידי התקני BiCMOS בהתאם לדרישה.
מכיוון שמדובר בקיבוץ של טכנולוגיות דו-קוטביות ו- CMOS אנו יכולים להשתמש ב- BJT אם המהירות היא פרמטר קריטי ונוכל להשתמש ב- MOS אם הכוח הוא פרמטר קריטי והוא יכול להניע עומסי קיבול גבוהים עם זמן מחזור מופחת.
יש לו פיזור הספק נמוך יותר מטכנולוגיה דו-קוטבית בלבד.
טכנולוגיה זו מצאה יישומים תכופים במעגלים ניהול אנלוגיים ומעגלי מגבר כגון מגבר BiCMOS.
זה מתאים מאוד ליישומים אינטנסיביים של קלט / פלט, ומציע קלטים / פלטים גמישים (TTL, CMOS ו- ECL).
יש לו את היתרון של ביצועי מהירות משופרים בהשוואה לטכנולוגיית CMOS בלבד.
התאם את הפגיעות.
יש לו יכולת דו כיוונית (ניתן להחליף מקור וניקוז בהתאם לדרישה).

חסרונות של טכנולוגיית BiCMOS

תהליך הייצור של טכנולוגיה זו מורכב הן מטכנולוגיות CMOS והן מטכנולוגיות דו-קוטביות המגדילות את המורכבות.
בגלל העלייה במורכבות תהליך הייצור, גם עלות הייצור עולה.
מכיוון שיש יותר מכשירים, ולכן פחות ליטוגרפיה.

טכנולוגיית BiCMOS ויישומים

ניתן לנתח אותו כפונקציה AND של צפיפות גבוהה ומהירות גבוהה.
טכנולוגיה זו משמשת כחלופה לדו-קוטבי, ECL ו- CMOS הקודם בשוק.
ביישומים מסוימים (בהם יש תקציב מוגבל להספק) הביצועים המהירים של BiCMOS טובים יותר מאלה של דו קוטבית.
טכנולוגיה זו מתאימה היטב ליישומי קלט / פלט אינטנסיביים.
היישומים של BiCMOS היו בתחילה במעבדי RISC ולא במעבדים CISC מסורתיים.
טכנולוגיה זו מצטיינת ביישומיה, בעיקר בשני תחומי מיקרו-מעבדים כגון זיכרון וכניסה / פלט.
יש לו מספר יישומים במערכות אנלוגיות ודיגיטליות, וכתוצאה מכך השבב היחיד פורש את הגבול האנלוגי-דיגיטלי.
זה עוקף את הפער שמאפשר לחצות את דרך הפעולה ואת שולי המעגל.
זה יכול לשמש ליישומים לדוגמא והחזקה מכיוון שהוא מספק תשומות עכבה גבוהות.
זה משמש גם ביישומים כגון תוספות, מערבלים, ADC ו- DAC.
לכבוש את המגבלות של דו קוטביות ו- CMOS מגברים תפעוליים תהליכי BiCMOS משמשים בתכנון המגברים התפעוליים. במגברים תפעוליים רצויים מאפייני רווח גבוה ותדר גבוה. ניתן להשיג את כל המאפיינים הרצויים הללו באמצעות מגברי BiCMOS אלה.

טכנולוגיית BiCMOS יחד עם ייצור, יתרונותיה, חסרונותיה ויישומיה נדונו בקצרה במאמר זה. להבנה טובה יותר של טכנולוגיה זו, אנא פרסם את שאילתותיך כהערותיך למטה.

נקודות זיכוי: