Tecnologia BiCMOS: Fabricação e Aplicações

Tecnologia BiCMOS: Fabricação e Aplicações

Atualmente, cada dispositivo elétrico e eletrônico que usamos em nossa vida diária consiste em circuitos integrados que são fabricados utilizando o processo de fabricação de dispositivos semicondutores. O Circuitos eletrônicos são criados em um wafer feito de materiais semicondutores puros, como silício e outros semicondutores compostos com várias etapas envolvendo fotolitografia e processos químicos.

O processo de fabricação de semicondutores foi iniciado no Texas no início dos anos 1960 e depois estendido para todo o mundo.


Tecnologia BiCMOS

Esta é uma das principais tecnologias de semicondutores e é uma tecnologia altamente desenvolvida, em 1990 incorporando duas tecnologias separadas, ou seja, transistor de junção bipolar e CMOS transistor em um único circuito integrado moderno. Então, para o melhor indulgente com esta tecnologia, podemos dar uma olhada na tecnologia CMOS e na tecnologia Bipolar em resumo.



BiCMOS CME8000

BiCMOS CME8000

A figura mostrada é a primeira Digital analógico receptor IC e é um receptor integrado BiCMOS com sensibilidade muito alta.

Tecnologia CMOS

É um complemento da tecnologia MOS ou CSG (Commodore Semiconductor Group) que nasceu como fonte para a fabricação das calculadoras eletrônicas. Depois disso, a tecnologia complementar da MOS chamada de tecnologia CMOS é usada para desenvolver os circuitos integrados, como os digitais circuitos lógicos junto com microcontrolador se microprocessadores. A tecnologia CMOS oferece o benefício de menos dissipação de energia e baixa margem de ruído com alta densidade de embalagem.

CMOS CD74HC4067

CMOS CD74HC4067

A figura mostra a utilização da tecnologia CMOS na fabricação dos dispositivos de chave controlados digitalmente.


Tecnologia Bipolar

Os transistores bipolares fazem parte de circuitos integrados e sua operação é baseada em dois tipos de material semicondutor ou depende de ambos os tipos de orifícios portadores de carga e elétrons. Esses são geralmente classificados em dois tipos como PNP e NPN , classificado com base na dopagem de seus três terminais e suas polaridades. Ele oferece alta comutação, bem como velocidade de entrada / saída com bom desempenho de ruído.

Bipolar AM2901CPC

Bipolar AM2901CPC

A figura mostra a utilização da tecnologia bipolar no processador RISC AM2901CPC.

BiCMOS Logic

É uma tecnologia de processamento complexa que fornece tecnologias NMOS e PMOS amalgamadas com as vantagens de ter tecnologia bipolar de baixo consumo de energia e alta velocidade sobre a tecnologia CMOS. Os MOOSFETs concedem portas lógicas de alta impedância de entrada e transistores bipolares fornecem alto ganho de corrente.

14 etapas para fabricação BiCMOS

A fabricação do BiCMOS combina o processo de fabricação do BJT e do CMOS, mas apenas a variação é uma realização da base. As etapas a seguir mostram o processo de fabricação do BiCMOS.

Passo 1: P-Substrate é considerado como mostrado na figura abaixo

P-substrato

P-substrato

Passo 2: O p-substrato é coberto com a camada de óxido

P-substrato com camada de óxido

P-substrato com camada de óxido

Etapa 3: Uma pequena abertura é feita na camada de óxido

A abertura é feita na camada de óxido

A abertura é feita na camada de óxido

Passo 4: Impurezas do tipo N são fortemente dopadas através da abertura

Impurezas do tipo N são fortemente dopadas através da abertura

Impurezas do tipo N são fortemente dopadas através da abertura

Passo 5: A camada de P - Epitaxia cresce em toda a superfície

A camada de epitaxia cresce em toda a superfície

A camada de epitaxia cresce em toda a superfície

Etapa 6 : Novamente, toda a camada é coberta com a camada de óxido e duas aberturas são feitas através desta camada de óxido.

duas aberturas são feitas através da camada de óxido

duas aberturas são feitas através da camada de óxido

Passo 7 : A partir das aberturas feitas através da camada de óxido, as impurezas do tipo n são difundidas para formar n-poços

Impurezas do tipo n são difundidas para formar n-poços

Impurezas do tipo n são difundidas para formar n-poços

Etapa 8: Três aberturas são feitas através da camada de óxido para formar três dispositivos ativos.

Três aberturas são feitas através da camada de óxido para formar três dispositivos ativos

Três aberturas são feitas através da camada de óxido para formar três dispositivos ativos

Passo 9: Os terminais de porta de NMOS e PMOS são formados cobrindo e padronizando toda a superfície com Thinox e Polissilício.

Os terminais de porta de NMOS e PMOS são formados com Thinox e Polissilício

Os terminais de porta de NMOS e PMOS são formados com Thinox e Polissilício

Etapa 10: As impurezas P são adicionadas para formar o terminal de base de BJT e semelhantes, as impurezas do tipo N são fortemente dopadas para formar o terminal emissor de BJT, fonte e drenagem de NMOS e para fins de contato as impurezas do tipo N são dopadas no poço N colecionador.

As impurezas P são adicionadas para formar o terminal de base do BJT

As impurezas P são adicionadas para formar o terminal de base do BJT

Etapa 11: Para formar regiões de origem e drenagem de PMOS e para fazer contato na região de base P, as impurezas do tipo P são fortemente dopadas.

Impurezas do tipo P são fortemente dopadas para formar regiões de origem e drenagem de PMOS

Impurezas do tipo P são fortemente dopadas para formar regiões de origem e drenagem de PMOS

Etapa 12: Em seguida, toda a superfície é coberta com a espessa camada de óxido.

Toda a superfície é coberta com a espessa camada de óxido

Toda a superfície é coberta com a espessa camada de óxido

Etapa 13: Através da espessa camada de óxido, os cortes são padronizados para formar os contatos de metal.

Os cortes são padronizados para formar os contatos de metal

Os cortes são padronizados para formar os contatos de metal

Etapa 14 : Os contatos metálicos são feitos através dos cortes feitos na camada de óxido e os terminais são nomeados conforme mostrado na figura abaixo.

Os contatos de metal são feitos através dos cortes e os terminais são nomeados

Os contatos de metal são feitos através dos cortes e os terminais são nomeados

A fabricação do BICMOS é mostrada na figura acima com uma combinação de NMOS, PMOS e BJT. No processo de fabricação, algumas camadas são utilizadas, como implante de canal, oxidação de camada espessa e anéis de proteção.

A fabricação será teoricamente difícil por incluir as tecnologias CMOS e bipolar. Parasita transistores bipolares são produzidos inadvertidamente é um problema de fabricação durante o processamento de CMOS p-well e n-well. Para a fabricação do BiCMOS, muitas etapas adicionais foram adicionadas para o ajuste fino dos componentes bipolares e CMOS. Conseqüentemente, o custo total de fabricação aumenta.

A rolha de canal é implantada em dispositivos semicondutores, conforme mostrado na figura acima, usando implantação ou difusão ou outros métodos a fim de limitar a propagação da área do canal ou para evitar a formação de canais parasitas.

Os nós de alta impedância, se houver, podem causar correntes de fuga de superfície e para evitar o fluxo de corrente em locais onde o fluxo de corrente é restrito, esses anéis de proteção são usados.

Vantagens da tecnologia BiCMOS

  • O projeto do amplificador analógico é facilitado e aprimorado pelo uso do circuito CMOS de alta impedância como entrada e o restante é realizado pelo uso de transistores bipolares.
  • BiCMOS é essencialmente vigoroso para variações de temperatura e processo, oferecendo boas considerações econômicas (alta porcentagem de unidades principais) com menos variabilidade nos parâmetros elétricos.
  • Fonte e afundamento de corrente de alta carga podem ser fornecidos por dispositivos BiCMOS conforme a necessidade.
  • Como é um agrupamento de tecnologias bipolares e CMOS, podemos usar BJT se a velocidade for um parâmetro crítico e podemos usar MOS se a potência for um parâmetro crítico e puder conduzir cargas de alta capacitância com tempo de ciclo reduzido.
  • Possui baixa dissipação de energia do que a tecnologia bipolar sozinha.
  • Esta tecnologia encontrou aplicações frequentes em circuitos analógicos de gerenciamento de energia e circuitos amplificadores, como o amplificador BiCMOS.
  • É bem apropriado para aplicações intensivas de entrada / saída, oferece entradas / saídas flexíveis (TTL, CMOS e ECL).
  • Ele tem a vantagem de desempenho de velocidade aprimorado em comparação com a tecnologia CMOS sozinha.
  • Proteja a invulnerabilidade.
  • Ele tem capacidade bidirecional (fonte e dreno podem ser trocados conforme a necessidade).

Desvantagens da tecnologia BiCMOS

  • O processo de fabricação desta tecnologia compreende as tecnologias CMOS e bipolares, aumentando a complexidade.
  • Devido ao aumento da complexidade do processo de fabricação, o custo de fabricação também aumenta.
  • Como existem mais dispositivos, portanto, menos litografia.

Tecnologia e aplicativos BiCMOS

  • Pode ser analisado como função E de alta densidade e velocidade.
  • Esta tecnologia é utilizada como alternativa às anteriores bipolares, ECL e CMOS do mercado.
  • Em algumas aplicações (nas quais há orçamento finito para energia), o desempenho de velocidade do BiCMOS é melhor do que o do bipolar.
  • Esta tecnologia é adequada para aplicações intensivas de entrada / saída.
  • As aplicações do BiCMOS foram inicialmente em microprocessadores RISC em vez de microprocessadores CISC tradicionais.
  • Essa tecnologia se destaca em suas aplicações, principalmente em duas áreas de microprocessadores, como memória e entrada / saída.
  • Ele tem várias aplicações em sistemas analógicos e digitais, resultando em um único chip que abrange o limite analógico-digital.
  • Ele ultrapassa a lacuna, permitindo que o curso de ação e as margens do circuito sejam cruzadas.
  • Ele pode ser usado para aplicações de amostra e retenção, pois fornece entradas de alta impedância.
  • Isso também é usado em aplicativos como somadores, mixers, ADC e DAC.
  • Para vencer as limitações do bipolar e do CMOS amplificadores operacionais os processos BiCMOS são usados ​​no projeto dos amplificadores operacionais. Em amplificadores operacionais, características de alto ganho e alta frequência são desejadas. Todas essas características desejadas podem ser obtidas usando esses amplificadores BiCMOS.

A tecnologia BiCMOS juntamente com sua fabricação, vantagens, desvantagens e aplicações são discutidas resumidamente neste artigo. Para melhor compreensão sobre esta tecnologia, poste suas dúvidas como comentários abaixo.

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