Actualment, en tots els dispositius elèctrics i electrònics que utilitzem en la nostra vida quotidiana consten de circuits integrats que es fabriquen mitjançant el procés de fabricació de dispositius semiconductors. El circuits electrònics es creen sobre una hòstia formada per materials semiconductors purs com ara silici i altres semiconductors compostos amb múltiples passos que impliquen fotolitografia i processos químics.

El procés de fabricació de semiconductors es va iniciar des de Texas a principis dels anys seixanta i després es va estendre a tot el món.

Tecnologia BiCMOS

Aquesta és una de les principals tecnologies de semiconductors i és una tecnologia altament desenvolupada, que va incorporar a la dècada de 1990 dues tecnologies diferents, a saber, el transistor de connexió bipolar i el CMOS transistor en un únic circuit integrat modern. Per tant, per a una indulgent millor d’aquesta tecnologia, podem fer un cop d’ull a la tecnologia CMOS i la tecnologia bipolar en breu.

BiCMOS CME8000

La figura que es mostra és la primera analògic / digital IC receptor i és un receptor integrat BiCMOS amb una sensibilitat molt alta.

Tecnologia CMOS

És un complement de la tecnologia MOS o CSG (Commodore Semiconductor Group) que es va iniciar com a font per fabricar les calculadores electròniques. Després d'això, la tecnologia complementària de MOS anomenada tecnologia CMOS s'utilitza per desenvolupar circuits integrats com el digital circuits lògics juntament amb microcontrolador s i microprocessadors. La tecnologia CMOS proporciona un benefici de menys dissipació d'energia i un marge de soroll baix amb una alta densitat d'embalatge.

CMOS CD74HC4067

La figura mostra la utilització de la tecnologia CMOS en la fabricació de dispositius de commutació digital controlats.

Tecnologia bipolar

Els transistors bipolars formen part de circuits integrats i el seu funcionament es basa en dos tipus de material semiconductor o depèn dels dos tipus de forats i electrons del portador de càrrega, generalment classificats en dos tipus: PNP i NPN , classificat en funció del dopatge dels seus tres terminals i les seves polaritats. Ofereix una commutació elevada i una velocitat d’entrada / sortida amb un bon rendiment de soroll.

Bipolar AM2901CPC

La figura mostra la utilització de la tecnologia bipolar al processador RISC AM2901CPC.

Lògica BiCMOS

És una tecnologia de processament complexa que proporciona tecnologies NMOS i PMOS combinades entre si amb els avantatges de tenir una tecnologia bipolar de molt baix consum d’energia i una alta velocitat respecte a la tecnologia CMOS.

14 passos per a la fabricació de BiCMOS

La fabricació de BiCMOS combina el procés de fabricació de BJT i CMOS, però la simple variació és una realització de la base. Els passos següents mostren el procés de fabricació de BiCMOS.

Pas 1: El substrat P es pren com es mostra a la figura següent

Substrat P

Pas 2: El substrat p està cobert amb la capa d’òxid

Substrat P amb capa d’òxid

Pas 3: Es fa una petita obertura a la capa d’òxid

L’obertura es fa sobre la capa d’òxid

Pas 4: Les impureses de tipus N estan fortament dopades a través de l'obertura

Les impureses de tipus N estan fortament dopades a través de l'obertura

Pas 5: La capa P - Epitaxia es cultiva a tota la superfície

La capa d’epitaxia es cultiva a tota la superfície

Pas 6 : De nou, tota la capa es cobreix amb la capa d'òxid i es fan dues obertures a través d'aquesta capa d'òxid.

“com funciona un radar ”

es fan dues obertures a través de la capa d’òxid

Pas 7 : A partir de les obertures realitzades a través de la capa d’òxid es difonen les impureses de tipus n per formar n-pous

Les impureses de tipus n es difonen per formar n-pous

Pas 8: Es fan tres obertures a través de la capa d’òxid per formar tres dispositius actius.

Es fan tres obertures a través de la capa d’òxid per formar tres dispositius actius

Pas 9: Els terminals de porta de NMOS i PMOS es formen cobrint i modelant tota la superfície amb Thinox i Polysilicon.

Els terminals de porta de NMOS i PMOS es formen amb Thinox i Polysilicon

Pas 10: Les impureses P s’afegeixen per formar el terminal base de BJT i similars, les impureses de tipus N estan fortament dopades per formar un terminal emissor de BJT, font i drenatge de NMOS i amb finalitats de contacte, les impureses de tipus N es dopen al pou N col·leccionista.

S’afegeixen impureses P per formar el terminal base de BJT

Pas 11: Per formar regions d'origen i drenatge de PMOS i establir contacte a la regió de base P, les impureses de tipus P estan fortament dopades.

Les impureses de tipus P estan fortament dopades per formar regions d'origen i drenatge de PMOS

Pas 12: A continuació, tota la superfície es cobreix amb la gruixuda capa d’òxid.

Tota la superfície està coberta amb la gruixuda capa d’òxid

Pas 13: A través de la gruixuda capa d'òxid, els talls es dibuixen per formar els contactes metàl·lics.

Els talls es dibuixen per formar els contactes metàl·lics

Pas 14 : Els contactes metàl·lics es realitzen a través dels talls realitzats a la capa d’òxid i els terminals s’anomenen tal com es mostra a la figura següent.

Els contactes metàl·lics es realitzen a través dels talls i s’anomenen terminals

La fabricació de BICMOS es mostra a la figura anterior amb una combinació de NMOS, PMOS i BJT. En el procés de fabricació s’utilitzen algunes capes com ara l’implant d’aturada del canal, l’oxidació de capa gruixuda i els anells de protecció.

La fabricació serà teòricament difícil per incloure tant les tecnologies CMOS com la bipolar. Paràsit transistors bipolars es produeixen sense voler és un problema de fabricació mentre es processen els CMOS de pou i de pou. Per a la fabricació de BiCMOS es van afegir molts passos addicionals per afinar els components bipolars i CMOS. Per tant, augmenta el cost de la fabricació total.

El tap de canal s’implanta en dispositius semiconductors tal com es mostra a la figura anterior mitjançant la implantació o difusió o altres mètodes per tal de limitar l’extensió de la zona del canal o evitar la formació de canals paràsits.

Els nodes d’alta impedància, si n’hi ha, poden provocar els corrents superficials de fuita i evitar el flux de corrent en llocs on el flux de corrent està restringit, s’utilitzen aquests anells de protecció.

Avantatges de la tecnologia BiCMOS

El disseny de l’amplificador analògic es facilita i millora mitjançant l’ús de circuit CMOS d’alta impedància com a entrada i la resta es realitza mitjançant transistors bipolars.
BiCMOS és essencialment vigorós per a les variacions de temperatura i procés que ofereixen bones consideracions econòmiques (alt percentatge d'unitats primeres) amb menys variabilitat en els paràmetres elèctrics.
Els dispositius BiCMOS poden proporcionar subministrament i abastiment de corrent d’alta càrrega segons el requisit.
Com que és una agrupació de tecnologies bipolars i CMOS, podem utilitzar BJT si la velocitat és un paràmetre crític i podem utilitzar MOS si la potència és un paràmetre crític i pot conduir càrregues d’alta capacitat amb un temps de cicle reduït.
Té poca dissipació de potència que la tecnologia bipolar.
Aquesta tecnologia va trobar aplicacions freqüents en circuits analògics de gestió de potència i circuits d'amplificadors com l'amplificador BiCMOS.
És molt adequat per a aplicacions intensives d’entrada / sortida, ofereix entrades / sortides flexibles (TTL, CMOS i ECL).
Té l'avantatge de millorar el rendiment de la velocitat en comparació amb la tecnologia CMOS.
Aconsegueix invulnerabilitat.
Té la capacitat bidireccional (la font i el drenatge es poden intercanviar segons el requisit).

Inconvenients de la tecnologia BiCMOS

El procés de fabricació d’aquesta tecnologia està format tant per les tecnologies CMOS com per les bipolars que augmenten la complexitat.
A causa de l’augment de la complexitat del procés de fabricació, el cost de fabricació també augmenta.
Com que hi ha més dispositius, per tant, menys litografia.

Tecnologia i aplicacions BiCMOS

Es pot analitzar com a funció AND d'alta densitat i velocitat.
Aquesta tecnologia s'utilitza com a alternativa de l'anterior bipolar, ECL i CMOS del mercat.
En algunes aplicacions (en què hi ha un pressupost finit per a la potència), el rendiment de la velocitat BiCMOS és millor que el del bipolar.
Aquesta tecnologia és molt adequada per a aplicacions d’entrada / sortida intensives.
Les aplicacions de BiCMOS eren inicialment en microprocessadors RISC en lloc de microprocessadors tradicionals CISC.
Aquesta tecnologia destaca per les seves aplicacions, principalment en dues àrees de microprocessadors, com ara la memòria i l’entrada / sortida.
Té diverses aplicacions en sistemes analògics i digitals, cosa que fa que el sol xip abasti el límit analògic-digital.
Supera la bretxa que permet creuar el curs d’acció i els marges del circuit.
Es pot utilitzar per a aplicacions de mostra i retenció, ja que proporciona entrades d’alta impedància.
Això també s’utilitza en aplicacions com ara adders, mescladors, ADC i DAC.
Per conquerir les limitacions del bipolar i del CMOS amplificadors operatius els processos BiCMOS s’utilitzen en el disseny dels amplificadors operatius. En els amplificadors operacionals, es desitgen característiques d’alt guany i alta freqüència. Totes aquestes característiques desitjades es poden obtenir utilitzant aquests amplificadors BiCMOS.

La tecnologia BiCMOS juntament amb la seva fabricació, avantatges, desavantatges i aplicacions es discuteixen breument en aquest article. Per a una millor comprensió d’aquesta tecnologia, envieu les vostres consultes a continuació.

Crèdits fotogràfics: