ปัจจุบันในอุปกรณ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ทุกชิ้นที่เราใช้ในชีวิตประจำวันประกอบด้วยวงจรรวมซึ่งผลิตโดยใช้กระบวนการประดิษฐ์อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ วงจรอิเล็กทรอนิกส์ ถูกสร้างขึ้นบนเวเฟอร์ที่ประกอบด้วยวัสดุเซมิคอนดักเตอร์บริสุทธิ์เช่น ซิลิกอนและเซมิคอนดักเตอร์อื่น ๆ สารประกอบที่มีหลายขั้นตอนที่เกี่ยวข้องกับการพิมพ์หินภาพถ่ายและกระบวนการทางเคมี

กระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์เริ่มต้นจากเท็กซัสในต้นปี 1960 จากนั้นขยายไปทั่วโลก

เทคโนโลยี BiCMOS

นี่เป็นหนึ่งในเทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์ที่สำคัญและเป็นเทคโนโลยีที่ได้รับการพัฒนาอย่างมากโดยในปี 1990 ได้รวมเอาเทคโนโลยีสองอย่างที่แยกจากกัน ได้แก่ ทรานซิสเตอร์ขั้วต่อสองขั้วและ CMOS ทรานซิสเตอร์ ในวงจรรวมที่ทันสมัยเพียงชุดเดียว ดังนั้นเพื่อความพึงพอใจที่ดีกว่าของเทคโนโลยีนี้เราสามารถสรุปสั้น ๆ เกี่ยวกับเทคโนโลยี CMOS และเทคโนโลยี Bipolar

BiCMOS CME8000

รูปที่แสดงเป็นรูปแรก อนาล็อก / ดิจิตอล IC ตัวรับและเป็นตัวรับสัญญาณแบบบูรณาการ BiCMOS ที่มีความไวสูงมาก

เทคโนโลยี CMOS

เป็นส่วนเสริมของเทคโนโลยี MOS หรือ CSG (Commodore Semiconductor Group) ซึ่งเริ่มต้นจากแหล่งผลิตเครื่องคิดเลขอิเล็กทรอนิกส์ หลังจากนั้นเทคโนโลยี MOS ที่เรียกว่าเทคโนโลยี CMOS จะถูกนำมาใช้ในการพัฒนาวงจรรวมเช่นดิจิทัล วงจรลอจิก พร้อมด้วย ไมโครคอนโทรลเลอร์ s และไมโครโปรเซสเซอร์ เทคโนโลยี CMOS ช่วยให้สามารถกระจายพลังงานได้น้อยลงและมีขอบเสียงต่ำพร้อมความหนาแน่นของบรรจุภัณฑ์สูง

CMOS CD74HC4067

ภาพแสดงการใช้เทคโนโลยี CMOS ในการผลิตอุปกรณ์สวิตช์ควบคุมแบบดิจิทัล

เทคโนโลยีไบโพลาร์

ทรานซิสเตอร์สองขั้วเป็นส่วนหนึ่งของวงจรรวมและการทำงานของพวกมันขึ้นอยู่กับวัสดุเซมิคอนดักเตอร์สองประเภทหรือขึ้นอยู่กับรูและอิเล็กตรอนของผู้ให้บริการประจุทั้งสองประเภทโดยทั่วไปแบ่งออกเป็นสองประเภทคือ PNP และ NPN โดยจำแนกตามการเจือของขั้วทั้งสามและขั้วของมัน มีการสลับที่สูงเช่นเดียวกับความเร็วอินพุต / เอาต์พุตพร้อมประสิทธิภาพเสียงรบกวนที่ดี

ไบโพลาร์ AM2901CPC

ภาพแสดงการใช้เทคโนโลยีสองขั้วในโปรเซสเซอร์ RISC AM2901CPC

ตรรกะ BiCMOS

เป็นเทคโนโลยีการประมวลผลที่ซับซ้อนซึ่งนำเสนอเทคโนโลยี NMOS และ PMOS ที่รวมเข้าด้วยกันโดยมีข้อดีคือมีเทคโนโลยีไบโพลาร์ที่ใช้พลังงานต่ำมากและมีความเร็วสูงเหนือเทคโนโลยี CMOS MOSFET ให้ประตูลอจิกอิมพีแดนซ์อินพุตสูงและทรานซิสเตอร์สองขั้วทำให้ได้รับกระแสไฟฟ้าสูง

14 ขั้นตอนสำหรับการผลิต BiCMOS

การประดิษฐ์ BiCMOS เป็นการผสมผสานระหว่างกระบวนการผลิต BJT และ CMOS แต่การเปลี่ยนแปลงเป็นเพียงการสร้างฐานขั้นตอนต่อไปนี้แสดงกระบวนการผลิต BiCMOS

ขั้นตอนที่ 1: P-Substrate ถูกนำมาใช้ดังแสดงในรูปด้านล่าง

P- สารตั้งต้น

ขั้นตอนที่ 2: สารตั้งต้น p ถูกปกคลุมด้วยชั้นออกไซด์

P- พื้นผิวที่มีชั้นออกไซด์

ขั้นที่ 3: มีการเปิดช่องเล็ก ๆ บนชั้นออกไซด์

การเปิดทำบนชั้นออกไซด์

ขั้นตอนที่ 4: สิ่งสกปรกประเภท N จะถูกเจืออย่างมากผ่านช่องเปิด

สิ่งสกปรกประเภท N จะถูกเจืออย่างมากผ่านช่องเปิด

ขั้นที่ 5: ชั้น P - Epitaxy เติบโตขึ้นบนพื้นผิวทั้งหมด

ชั้น Epitaxy เติบโตขึ้นบนพื้นผิวทั้งหมด

ขั้นตอนที่ 6 : อีกครั้งชั้นทั้งหมดถูกปกคลุมด้วยชั้นออกไซด์และมีช่องเปิดสองช่องผ่านชั้นออกไซด์นี้

“วิธีการต่อมอสเฟตเป็นสวิตซ์ ”

ช่องเปิดสองช่องทำผ่านชั้นออกไซด์

ขั้นตอนที่ 7 : จากช่องเปิดที่ทำผ่านชั้นออกไซด์สิ่งสกปรกประเภท n จะกระจายไปสู่รูปแบบ n-wells

สิ่งสกปรกประเภท n จะกระจายไปสู่รูปแบบ n-wells

ขั้นตอนที่ 8: ช่องเปิดสามช่องถูกสร้างขึ้นผ่านชั้นออกไซด์เพื่อสร้างอุปกรณ์ที่ใช้งานอยู่สามช่อง

ช่องเปิดสามช่องถูกสร้างขึ้นผ่านชั้นออกไซด์เพื่อสร้างอุปกรณ์ที่ใช้งานอยู่สามช่อง

ขั้นที่ 9: ประตูเทอร์มินัลของ NMOS และ PMOS เกิดขึ้นจากการหุ้มและสร้างลวดลายพื้นผิวทั้งหมดด้วย Thinox และ Polysilicon

ขั้วประตูของ NMOS และ PMOS ประกอบขึ้นด้วย Thinox และ Polysilicon

ขั้นตอนที่ 10: สิ่งสกปรก P จะถูกเพิ่มลงในรูปแบบเทอร์มินัลฐานของ BJT และสิ่งสกปรกประเภท N ที่คล้ายกันจะถูกเจืออย่างหนักเพื่อสร้างเทอร์มินัลตัวปล่อยของ BJT แหล่งที่มาและท่อระบายน้ำของ NMOS และเพื่อการสัมผัสสิ่งสกปรกประเภท N จะถูกเจือลงใน N-well นักสะสม.

P- สิ่งสกปรกถูกเพิ่มเข้าไปในรูปแบบขั้วฐานของ BJT

ขั้นตอนที่ 11: ในการสร้างแหล่งที่มาและพื้นที่ระบายของ PMOS และทำการติดต่อในพื้นที่ P-base สิ่งสกปรกประเภท P จะถูกเจืออย่างมาก

สิ่งสกปรกประเภท P ถูกเจืออย่างมากเพื่อสร้างแหล่งที่มาและบริเวณที่ระบายของ PMOS

ขั้นตอนที่ 12: จากนั้นพื้นผิวทั้งหมดจะถูกปกคลุมด้วยชั้นออกไซด์หนา

พื้นผิวทั้งหมดปกคลุมด้วยชั้นออกไซด์หนา

ขั้นตอนที่ 13: ผ่านชั้นออกไซด์หนาการตัดจะมีลวดลายเป็นหน้าสัมผัสโลหะ

รอยตัดมีลวดลายเป็นหน้าสัมผัสโลหะ

ขั้นตอนที่ 14 : หน้าสัมผัสโลหะถูกสร้างขึ้นโดยการตัดบนชั้นออกไซด์และมีการตั้งชื่อขั้วดังที่แสดงในรูปด้านล่าง

หน้าสัมผัสโลหะผ่านการตัดและมีการตั้งชื่อขั้ว

หน้าสัมผัสโลหะทำผ่านการตัดและมีการตั้งชื่อขั้ว

การประดิษฐ์ BICMOS แสดงในรูปด้านบนด้วยการผสมผสานระหว่าง NMOS, PMOS และ BJT ในกระบวนการผลิตบางชั้นจะใช้เช่นการปลูกถ่ายช่องหยุดการเกิดออกซิเดชันของชั้นหนาและวงแหวนป้องกัน

การประดิษฐ์จะยากในทางทฤษฎีสำหรับการรวมทั้งเทคโนโลยี CMOS และไบโพลาร์ ปรสิต ทรานซิสเตอร์สองขั้ว ผลิตโดยไม่ได้ตั้งใจเป็นปัญหาของการประดิษฐ์ในขณะที่การประมวลผล p-well และ n-well CMOS สำหรับการประดิษฐ์ BiCMOS มีการเพิ่มขั้นตอนเพิ่มเติมมากมายสำหรับการปรับแต่งส่วนประกอบสองขั้วและ CMOS ดังนั้นต้นทุนการผลิตทั้งหมดจึงเพิ่มขึ้น

ตัวอุดช่องถูกฝังในอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ดังที่แสดงในรูปด้านบนโดยใช้การฝังหรือการแพร่กระจายหรือวิธีการอื่น ๆ เพื่อ จำกัด การแพร่กระจายของพื้นที่ช่องหรือเพื่อหลีกเลี่ยงการก่อตัวของช่องปรสิต

โหนดอิมพีแดนซ์สูงถ้ามีอาจทำให้เกิดกระแสรั่วไหลที่พื้นผิวและเพื่อหลีกเลี่ยงการไหลของกระแสในสถานที่ที่ จำกัด การไหลของกระแสจะใช้วงแหวนป้องกันเหล่านี้

ข้อดีของเทคโนโลยี BiCMOS

การออกแบบแอมพลิฟายเออร์แบบแอนะล็อกได้รับการอำนวยความสะดวกและปรับปรุงโดยใช้วงจร CMOS อิมพีแดนซ์สูงเป็นอินพุตและรับรู้ส่วนที่เหลือโดยใช้ทรานซิสเตอร์สองขั้ว
โดยพื้นฐานแล้ว BiCMOS นั้นมีความแข็งแกร่งต่ออุณหภูมิและรูปแบบของกระบวนการที่ให้ข้อพิจารณาในการประหยัดที่ดี (หน่วยไพรม์เปอร์เซ็นต์สูง) โดยมีความแปรปรวนน้อยกว่าในพารามิเตอร์ทางไฟฟ้า
การจมและการจัดหากระแสโหลดสูงสามารถจัดหาได้โดยอุปกรณ์ BiCMOS ตามความต้องการ
เนื่องจากเป็นการรวมกลุ่มของเทคโนโลยีไบโพลาร์และ CMOS เราจึงสามารถใช้ BJT ได้หากความเร็วเป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญและเราสามารถใช้ MOS ได้หากพลังงานเป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญและสามารถขับเคลื่อนโหลดความจุสูงได้ด้วยเวลารอบที่ลดลง
มีการกระจายพลังงานต่ำกว่าเทคโนโลยีสองขั้วเพียงอย่างเดียว
เทคโนโลยีนี้พบการใช้งานบ่อยในวงจรจัดการพลังงานอนาล็อกและวงจรเครื่องขยายเสียงเช่นเครื่องขยายเสียง BiCMOS
เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานอินพุต / เอาต์พุตที่เข้มข้นมีอินพุต / เอาท์พุตที่ยืดหยุ่น (TTL, CMOS และ ECL)
มีข้อดีของประสิทธิภาพความเร็วที่ดีขึ้นเมื่อเทียบกับเทคโนโลยี CMOS เพียงอย่างเดียว
แคล้วคลาดคงกระพัน
มีความสามารถแบบสองทิศทาง (แหล่งที่มาและท่อระบายน้ำสามารถเปลี่ยนกันได้ตามความต้องการ)

ข้อเสียของเทคโนโลยี BiCMOS

กระบวนการประดิษฐ์ของเทคโนโลยีนี้ประกอบด้วยทั้ง CMOS และเทคโนโลยีสองขั้วที่เพิ่มความซับซ้อน
เนื่องจากความซับซ้อนของกระบวนการผลิตเพิ่มขึ้นทำให้ต้นทุนในการผลิตเพิ่มขึ้นด้วย
เนื่องจากมีอุปกรณ์มากขึ้นจึงมีการพิมพ์หินน้อยลง

เทคโนโลยีและแอพพลิเคชั่น BiCMOS

สามารถวิเคราะห์เป็นฟังก์ชัน AND ที่มีความหนาแน่นและความเร็วสูง
เทคโนโลยีนี้ใช้เป็นทางเลือกของไบโพลาร์ ECL และ CMOS รุ่นก่อนหน้าในตลาด
ในบางแอปพลิเคชั่น (ซึ่งมีงบประมาณ จำกัด สำหรับการใช้พลังงาน) ประสิทธิภาพความเร็วของ BiCMOS นั้นดีกว่าไบโพลาร์
เทคโนโลยีนี้เหมาะสำหรับการใช้งานอินพุต / เอาท์พุตแบบเข้มข้น
การประยุกต์ใช้ BiCMOS เริ่มแรกในไมโครโปรเซสเซอร์ RISC แทนที่จะเป็นไมโครโปรเซสเซอร์ CISC แบบเดิม
เทคโนโลยีนี้มีความโดดเด่นในการใช้งานโดยส่วนใหญ่อยู่ในสองด้านของไมโครโปรเซสเซอร์เช่นหน่วยความจำและอินพุต / เอาต์พุต
มีแอพพลิเคชั่นจำนวนมากในระบบอนาล็อกและดิจิทัลส่งผลให้ชิปตัวเดียวครอบคลุมขอบเขตอนาล็อก - ดิจิทัล
มันข้ามช่องว่างที่อนุญาตให้มีการดำเนินการและขอบวงจรที่จะข้าม
สามารถใช้สำหรับตัวอย่างและถือแอปพลิเคชันเนื่องจากมีอินพุตอิมพีแดนซ์สูง
นอกจากนี้ยังใช้ในแอพพลิเคชั่นเช่นแอดเดอร์มิกเซอร์ ADC และ DAC
เพื่อพิชิตข้อ จำกัด ของไบโพลาร์และ CMOS เครื่องขยายสัญญาณปฏิบัติการ กระบวนการ BiCMOS ถูกนำมาใช้ในการออกแบบแอมพลิฟายเออร์ปฏิบัติการ ในแอมพลิฟายเออร์เชิงปฏิบัติการต้องการอัตราขยายสูงและคุณสมบัติความถี่สูง คุณสมบัติที่ต้องการทั้งหมดนี้สามารถรับได้โดยใช้เครื่องขยายเสียง BiCMOS เหล่านี้

เทคโนโลยี BiCMOS พร้อมกับการประดิษฐ์ข้อดีข้อเสียและการใช้งานจะกล่าวถึงโดยสังเขปในบทความนี้ เพื่อความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับเทคโนโลยีนี้โปรดโพสต์คำถามของคุณตามความคิดเห็นของคุณด้านล่าง

เครดิตภาพ: