Attualmente, in ogni dispositivo elettrico ed elettronico che utilizziamo nella nostra vita quotidiana è costituito da circuiti integrati che vengono prodotti utilizzando il processo di fabbricazione del dispositivo a semiconduttore. Il circuiti elettronici vengono creati su un wafer costituito da materiali semiconduttori puri come silicio e altri semiconduttori composti con più passaggi che coinvolgono la litografia fotografica e i processi chimici.

Il processo di produzione dei semiconduttori è stato avviato dal Texas all'inizio degli anni '60 e poi esteso a tutto il mondo.

Tecnologia BiCMOS

Questa è una delle principali tecnologie dei semiconduttori ed è una tecnologia altamente sviluppata, che negli anni '90 incorpora due tecnologie separate, vale a dire transistor a giunzione bipolare e CMOS transistor in un unico moderno circuito integrato. Quindi, per i più indulgenti di questa tecnologia, possiamo dare uno sguardo alla tecnologia CMOS e alla tecnologia bipolare in breve.

BiCMOS CME8000

La figura mostrata è la prima analogico / digitale ricevitore IC ed è un ricevitore integrato BiCMOS con sensibilità molto elevata.

Tecnologia CMOS

È un complementare della tecnologia MOS o CSG (Commodore Semiconductor Group) che è stato avviato come fonte per la produzione dei calcolatori elettronici. Dopo di che la tecnologia MOS complementare chiamata tecnologia CMOS viene utilizzata per lo sviluppo di circuiti integrati come il digitale circuiti logici insieme a microcontrollore se microprocessori. La tecnologia CMOS offre il vantaggio di una minore dissipazione di potenza e un basso margine di rumore con un'elevata densità di imballaggio.

CMOS CD74HC4067

La figura mostra l'utilizzo della tecnologia CMOS nella produzione dei dispositivi di commutazione a controllo digitale.

Tecnologia bipolare

I transistor bipolari fanno parte di circuiti integrati e il loro funzionamento si basa su due tipi di materiale semiconduttore o dipende da entrambi i tipi di fori portatori di carica ed elettroni, generalmente classificati in due tipi come PNP e NPN , classificato in base al doping dei suoi tre terminali e alle loro polarità. Offre alta velocità di commutazione e ingresso / uscita con buone prestazioni di rumore.

Bipolare AM2901CPC

La figura mostra l'utilizzo della tecnologia bipolare nel processore RISC AM2901CPC.

Logica BiCMOS

È una tecnologia di elaborazione complessa che fornisce le tecnologie NMOS e PMOS amalgamate tra loro con i vantaggi di avere una tecnologia bipolare a bassissimo consumo energetico e alta velocità rispetto alla tecnologia CMOS.I MOSFET garantiscono porte logiche ad alta impedenza di ingresso e transistor bipolari forniscono un elevato guadagno di corrente.

14 passaggi per la fabbricazione di BiCMOS

La fabbricazione BiCMOS combina il processo di fabbricazione di BJT e CMOS, ma semplicemente la variazione è una realizzazione della base. I passaggi seguenti mostrano il processo di fabbricazione BiCMOS.

Passo 1: P-Substrate viene utilizzato come mostrato nella figura sottostante

P-substrato

Passo 2: Il p-substrato è coperto con lo strato di ossido

Substrato P con strato di ossido

Step3: Viene praticata una piccola apertura sullo strato di ossido

L'apertura viene eseguita sullo strato di ossido

Step4: Le impurità di tipo N sono fortemente drogate attraverso l'apertura

Le impurità di tipo N sono fortemente drogate attraverso l'apertura

Passaggio 5: Lo strato P - Epitassia viene coltivato su tutta la superficie

Lo strato di epitassia viene coltivato su tutta la superficie

Step6 : Anche in questo caso, l'intero strato è coperto dallo strato di ossido e attraverso questo strato di ossido vengono praticate due aperture.

“come si fa a testare un condensatore con un multimetro digitale? ”

due aperture sono realizzate attraverso lo strato di ossido

Step7 : Dalle aperture realizzate attraverso lo strato di ossido impurità di tipo n si diffondono per formare n pozzetti

Le impurità di tipo n vengono diffuse per formare n pozzetti

Step8: Tre aperture sono realizzate attraverso lo strato di ossido per formare tre dispositivi attivi.

Tre aperture sono realizzate attraverso lo strato di ossido per formare tre dispositivi attivi

Step9: I terminali di gate di NMOS e PMOS sono formati coprendo e modellando l'intera superficie con Thinox e Polysilicon.

I terminali di gate di NMOS e PMOS sono formati con Thinox e Polysilicon

Passaggio 10: Le impurità P vengono aggiunte per formare il terminale di base di BJT e simili, impurità di tipo N sono fortemente drogate per formare terminale di emettitore di BJT, sorgente e drenaggio di NMOS e per scopi di contatto le impurità di tipo N vengono drogate nel pozzetto N collettore.

Le impurità P vengono aggiunte per formare il terminale di base del BJT

Passaggio 11: Per formare regioni di sorgente e drenaggio di PMOS e per entrare in contatto nella regione di base P, le impurità di tipo P sono pesantemente drogate.

Le impurità di tipo P sono fortemente drogate per formare regioni di sorgente e drenaggio di PMOS

Passaggio 12: Quindi l'intera superficie viene ricoperta dallo spesso strato di ossido.

L'intera superficie è ricoperta dallo spesso strato di ossido

Passaggio 13: Attraverso lo spesso strato di ossido i tagli sono modellati per formare i contatti metallici.

I tagli sono modellati per formare i contatti metallici

Passaggio 14 : I contatti metallici sono realizzati attraverso i tagli praticati sullo strato di ossido ed i terminali sono denominati come mostrato nella figura sotto.

I contatti metallici sono realizzati attraverso i tagli e i terminali sono denominati

La fabbricazione di BICMOS è mostrata nella figura sopra con una combinazione di NMOS, PMOS e BJT. Nel processo di fabbricazione vengono utilizzati alcuni strati come l'impianto di arresto del canale, l'ossidazione dello strato spesso e gli anelli di protezione.

La fabbricazione sarà teoricamente difficile per includere entrambe le tecnologie CMOS e bipolare. Parassita transistor bipolari vengono prodotti inavvertitamente è un problema di fabbricazione durante l'elaborazione CMOS p-well e n-well. Per la fabbricazione di BiCMOS sono stati aggiunti molti passaggi aggiuntivi per la messa a punto di componenti bipolari e CMOS. Quindi, il costo della fabbricazione totale aumenta.

Il tappo del canale viene impiantato in dispositivi semiconduttori come mostrato nella figura sopra utilizzando l'impianto o la diffusione o altri metodi al fine di limitare la diffusione dell'area del canale o per evitare la formazione di canali parassiti.

Gli eventuali nodi ad alta impedenza possono causare correnti di dispersione superficiali e per evitare il flusso di corrente in luoghi in cui il flusso di corrente è limitato, vengono utilizzati questi anelli di protezione.

Vantaggi della tecnologia BiCMOS

Il design dell'amplificatore analogico è facilitato e migliorato utilizzando circuiti CMOS ad alta impedenza poiché l'ingresso e il restante sono realizzati utilizzando transistor bipolari.
Il BiCMOS è essenzialmente vigoroso alle variazioni di temperatura e di processo, offrendo buone considerazioni economiche (alta percentuale di unità prime) con una minore variabilità nei parametri elettrici.
L'assorbimento e la generazione di corrente di carico elevato possono essere forniti dai dispositivi BiCMOS secondo i requisiti.
Poiché si tratta di un raggruppamento di tecnologie bipolari e CMOS, possiamo utilizzare BJT se la velocità è un parametro critico e possiamo utilizzare MOS se la potenza è un parametro critico e può pilotare carichi ad alta capacità con tempi di ciclo ridotti.
Ha una bassa dissipazione di potenza rispetto alla sola tecnologia bipolare.
Questa tecnologia ha trovato frequenti applicazioni nei circuiti di gestione dell'alimentazione analogica e nei circuiti amplificatori come l'amplificatore BiCMOS.
È adatto per applicazioni intensive di input / output, offre input / output flessibili (TTL, CMOS ed ECL).
Ha il vantaggio di prestazioni di velocità migliorate rispetto alla sola tecnologia CMOS.
Aggancia l'invulnerabilità.
Ha la capacità bidirezionale (sorgente e drenaggio possono essere scambiati a seconda delle esigenze).

Svantaggi della tecnologia BiCMOS

Il processo di fabbricazione di questa tecnologia comprende sia la CMOS che le tecnologie bipolari che aumentano la complessità.
A causa dell'aumento della complessità del processo di fabbricazione, aumenta anche il costo di fabbricazione.
Poiché ci sono più dispositivi, quindi, meno litografia.

Tecnologia e applicazioni BiCMOS

Può essere analizzato come funzione AND di alta densità e velocità.
Questa tecnologia viene utilizzata come alternativa ai precedenti bipolari, ECL e CMOS sul mercato.
In alcune applicazioni (in cui esiste un budget limitato per la potenza) le prestazioni di velocità del BiCMOS sono migliori di quelle del bipolare.
Questa tecnologia è adatta per le applicazioni intensive di input / output.
Le applicazioni di BiCMOS erano inizialmente nei microprocessori RISC piuttosto che nei tradizionali microprocessori CISC.
Questa tecnologia eccelle nelle sue applicazioni, principalmente in due aree dei microprocessori come la memoria e l'input / output.
Ha una serie di applicazioni nei sistemi analogici e digitali, con il risultato che il singolo chip copre il confine analogico-digitale.
Supera il divario consentendo di superare i margini della linea di condotta e del circuito.
Può essere utilizzato per applicazioni di campionamento e mantenimento in quanto fornisce ingressi ad alta impedenza.
Viene utilizzato anche in applicazioni come adder, mixer, ADC e DAC.
Per vincere i limiti del bipolare e del CMOS amplificatori operazionali i processi BiCMOS vengono utilizzati nella progettazione degli amplificatori operazionali. Negli amplificatori operazionali, si desiderano caratteristiche di alto guadagno e alta frequenza. Tutte queste caratteristiche desiderate possono essere ottenute utilizzando questi amplificatori BiCMOS.

La tecnologia BiCMOS insieme alla sua fabbricazione, vantaggi, svantaggi e applicazioni sono discussi brevemente in questo articolo. Per una migliore comprensione di questa tecnologia, invia le tue domande come commenti di seguito.

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