À l'heure actuelle, dans chaque appareil électrique et électronique que nous utilisons dans notre vie quotidienne se compose de circuits intégrés qui sont fabriqués en utilisant le processus de fabrication de dispositifs à semi-conducteurs. Le circuits électroniques sont créés sur une plaquette composée de matériaux semi-conducteurs purs tels que silicium et autres semi-conducteurs composés à étapes multiples impliquant la photolithographie et les procédés chimiques.
Le processus de fabrication des semi-conducteurs a commencé à partir du Texas au début des années 1960, puis s'est étendu dans le monde entier.
Technologie BiCMOS
Il s’agit de l’une des principales technologies des semi-conducteurs et d’une technologie hautement développée, incorporant dans les années 1990 deux technologies distinctes, à savoir le transistor à jonction bipolaire et le CMOS. transistor dans un seul circuit intégré moderne. Ainsi, pour le meilleur plaisir de cette technologie, nous pouvons avoir un aperçu de la technologie CMOS et de la technologie bipolaire en bref.
BiCMOS CME8000
La figure montrée est la première analogique / numérique récepteur IC et est un récepteur intégré BiCMOS à très haute sensibilité.
Technologie CMOS
C'est un complément de la technologie MOS ou CSG (Commodore Semiconductor Group) qui a commencé comme source pour la fabrication des calculatrices électroniques. Après cela, le complément de la technologie MOS appelée technologie CMOS est utilisé pour développer les circuits intégrés tels que les circuits logiques avec microcontrôleur s et microprocesseurs. La technologie CMOS offre une dissipation de puissance moindre et une faible marge de bruit avec une densité de remplissage élevée.
CMOS CD74HC4067
La figure montre l'utilisation de la technologie CMOS dans la fabrication des dispositifs de commutation à commande numérique.
Technologie bipolaire
Les transistors bipolaires font partie de circuits intégrés et leur fonctionnement est basé sur deux types de matériaux semi-conducteurs ou dépend des deux types de trous porteurs de charge et d'électrons, qui sont généralement classés en deux types comme PNP et NPN , classé en fonction du dopage de ses trois bornes et de leurs polarités. Il offre une commutation élevée ainsi qu'une vitesse d'entrée / sortie avec de bonnes performances de bruit.
Bipolaire AM2901CPC
La figure montre l'utilisation de la technologie bipolaire dans le processeur RISC AM2901CPC.
Logique BiCMOS
Il s'agit d'une technologie de traitement complexe qui fournit des technologies NMOS et PMOS combinées avec les avantages d'une technologie bipolaire à très faible consommation d'énergie et d'une vitesse élevée par rapport à la technologie CMOS.Les MOSFET offrent des portes logiques à impédance d'entrée élevée et les transistors bipolaires fournissent un gain de courant élevé.
14 étapes pour la fabrication de BiCMOS
La fabrication BiCMOS combine le processus de fabrication du BJT et du CMOS, mais la simple variation est une réalisation de la base. Les étapes suivantes montrent le processus de fabrication BiCMOS.
Étape 1: P-Substrate est pris comme indiqué dans la figure ci-dessous
Substrat P
Étape 2: Le substrat p est recouvert de la couche d'oxyde
Substrat P avec couche d'oxyde
Étape 3: Une petite ouverture est faite sur la couche d'oxyde
L'ouverture est faite sur la couche d'oxyde
Étape 4: Les impuretés de type N sont fortement dopées à travers l'ouverture
Les impuretés de type N sont fortement dopées à travers l'ouverture
Étape 5: La couche P - Epitaxie est développée sur toute la surface
La couche d'épitaxie est développée sur toute la surface
Étape 6 : Là encore, toute la couche est recouverte de la couche d'oxyde et deux ouvertures sont réalisées à travers cette couche d'oxyde.
deux ouvertures sont faites à travers la couche d'oxyde
Étape 7 : À partir des ouvertures faites à travers la couche d'oxyde, des impuretés de type n sont diffusées pour former des puits n
les impuretés de type n sont diffusées pour former des puits n
Étape 8: Trois ouvertures sont réalisées à travers la couche d'oxyde pour former trois dispositifs actifs.
Trois ouvertures sont faites à travers la couche d'oxyde pour former trois dispositifs actifs
Étape 9: Les bornes de grille du NMOS et du PMOS sont formées en recouvrant et en modelant toute la surface avec du Thinox et du Polysilicium.
Les bornes de grille du NMOS et du PMOS sont formées avec du Thinox et du Polysilicium
Étape 10: Les impuretés P sont ajoutées pour former la borne de base du BJT et des impuretés similaires de type N sont fortement dopées pour former une borne d'émetteur de BJT, une source et un drain de NMOS et à des fins de contact, les impuretés de type N sont dopées dans le puits N collectionneur.
Les impuretés P sont ajoutées pour former la borne de base du BJT
Étape 11: Pour former des régions de source et de drain de PMOS et pour établir un contact dans la région de base P, les impuretés de type P sont fortement dopées.
Les impuretés de type P sont fortement dopées pour former des régions de source et de drain de PMOS
Étape 12: Ensuite, toute la surface est recouverte de l'épaisse couche d'oxyde.
Toute la surface est recouverte d'une épaisse couche d'oxyde
Étape 13: À travers l'épaisse couche d'oxyde, les découpes sont dessinées pour former les contacts métalliques.
Les coupes sont modelées pour former les contacts métalliques
Étape 14 : Les contacts métalliques se font à travers les découpes réalisées sur la couche d'oxyde et les bornes sont nommées comme indiqué sur la figure ci-dessous.
Les contacts métalliques se font à travers les coupes et les bornes sont nommées
La fabrication du BICMOS est illustrée dans la figure ci-dessus avec une combinaison de NMOS, PMOS et BJT. Dans le processus de fabrication, certaines couches sont utilisées telles que l'implant d'arrêt de canal, l'oxydation de couche épaisse et les anneaux de garde.
La fabrication sera théoriquement difficile pour intégrer à la fois les technologies CMOS et bipolaire. Parasitaire transistors bipolaires sont produites par inadvertance est un problème de fabrication lors du traitement des CMOS p-puits et n-puits. Pour la fabrication de BiCMOS, de nombreuses étapes supplémentaires ont été ajoutées pour le réglage fin des composants bipolaires et CMOS. Par conséquent, le coût de fabrication totale augmente.
Le bouchon de canal est implanté dans des dispositifs à semi-conducteurs comme illustré sur la figure ci-dessus en utilisant l'implantation ou la diffusion ou d'autres méthodes afin de limiter l'étalement de la zone de canal ou d'éviter la formation de canaux parasites.
Les nœuds à haute impédance, le cas échéant, peuvent provoquer des courants de fuite de surface et pour éviter le flux de courant dans les endroits où le flux de courant est restreint, ces anneaux de garde sont utilisés.
Avantages de la technologie BiCMOS
- La conception de l'amplificateur analogique est facilitée et améliorée en utilisant un circuit CMOS à haute impédance comme entrée et les autres sont réalisés en utilisant des transistors bipolaires.
- BiCMOS est essentiellement résistant aux variations de température et de processus, offrant de bonnes considérations économiques (pourcentage élevé d'unités principales) avec moins de variabilité des paramètres électriques.
- L'absorption et l'approvisionnement de courant de charge élevée peuvent être fournis par des dispositifs BiCMOS selon les besoins.
- Puisqu'il s'agit d'un regroupement de technologies bipolaires et CMOS, nous pouvons utiliser BJT si la vitesse est un paramètre critique et nous pouvons utiliser MOS si la puissance est un paramètre critique et qu'elle peut entraîner des charges à haute capacité avec un temps de cycle réduit.
- Il a une faible dissipation de puissance que la technologie bipolaire seule.
- Cette technologie trouve des applications fréquentes dans les circuits de gestion de puissance analogiques et les circuits d'amplification tels que les amplificateurs BiCMOS.
- Il convient parfaitement aux applications intensives d'entrée / sortie, offre des entrées / sorties flexibles (TTL, CMOS et ECL).
- Il a l'avantage d'améliorer les performances de vitesse par rapport à la technologie CMOS seule.
- Renforcez l'invulnérabilité.
- Il a la capacité bidirectionnelle (la source et le drain peuvent être interchangés selon les besoins).
Inconvénients de la technologie BiCMOS
- Le processus de fabrication de cette technologie comprend à la fois les technologies CMOS et bipolaires augmentant la complexité.
- En raison de l'augmentation de la complexité du processus de fabrication, le coût de fabrication augmente également.
- Comme il y a plus d'appareils, donc moins de lithographie.
Technologie et applications BiCMOS
- Il peut être analysé en fonction ET de la haute densité et de la vitesse.
- Cette technologie est utilisée comme alternative aux précédents bipolaires, ECL et CMOS du marché.
- Dans certaines applications (dans lesquelles il existe un budget limité pour la puissance), les performances de vitesse du BiCMOS sont meilleures que celles du bipolaire.
- Cette technologie est bien adaptée aux applications intensives d'entrée / sortie.
- Les applications de BiCMOS étaient initialement des microprocesseurs RISC plutôt que des microprocesseurs CISC traditionnels.
- Cette technologie excelle ses applications, principalement dans deux domaines des microprocesseurs tels que la mémoire et l'entrée / sortie.
- Il a un certain nombre d'applications dans les systèmes analogiques et numériques, ce qui permet à la puce unique de franchir la frontière analogique-numérique.
- Il dépasse l'écart permettant de franchir le cours de l'action et les marges du circuit.
- Il peut être utilisé pour les applications d'échantillonnage et de maintien car il fournit des entrées à haute impédance.
- Ceci est également utilisé dans des applications telles que les additionneurs, les mélangeurs, ADC et DAC.
- Pour vaincre les limites du bipolaire et du CMOS des amplificateurs opérationnels les procédés BiCMOS sont utilisés dans la conception des amplificateurs opérationnels. Dans les amplificateurs opérationnels, des caractéristiques de gain élevé et de haute fréquence sont souhaitées. Toutes ces caractéristiques souhaitées peuvent être obtenues en utilisant ces amplificateurs BiCMOS.
La technologie BiCMOS ainsi que sa fabrication, ses avantages, ses inconvénients et ses applications sont brièvement abordés dans cet article. Pour une meilleure compréhension de cette technologie, veuillez publier vos questions sous forme de commentaires ci-dessous.
Crédits photo:
- BiCMOS CME8000 par temps-c-max
- CMOS CD74HC4067 par bdtic
- AM2901CPC bipolaire par silirium
