Welkom by ons webwerf vir produkinligting en konsultasie.
Ons webwerf:https://www.vet-china.com/
Namate halfgeleiervervaardigingsprosesse voortgaan om deurbrake te maak, het 'n bekende stelling genaamd "Moore se Wet" in die bedryf sirkuleer. Dit is in 1965 deur Gordon Moore, een van die stigters van Intel, voorgestel. Die kerninhoud daarvan is: die aantal transistors wat op 'n geïntegreerde stroombaan gehuisves kan word, sal ongeveer elke 18 tot 24 maande verdubbel. Hierdie wet is nie net 'n analise en voorspelling van die ontwikkelingstendens van die bedryf nie, maar ook 'n dryfkrag vir die ontwikkeling van halfgeleiervervaardigingsprosesse - alles is om transistors met kleiner grootte en stabiele werkverrigting te maak. Van die 1950's tot die hede, ongeveer 70 jaar, is 'n totaal van BJT-, MOSFET-, CMOS-, DMOS- en hibriede BiCMOS- en BCD-prosestegnologieë ontwikkel.
1. BJT
Bipolêre aansluitingstransistor (BJT), algemeen bekend as 'n triode. Die ladingvloei in die transistor is hoofsaaklik te wyte aan die diffusie- en dryfbeweging van draers by die PN-aansluiting. Aangesien dit die vloei van beide elektrone en gate behels, word dit 'n bipolêre toestel genoem.
Terugskouend na die geskiedenis van sy ontstaan. As gevolg van die idee om vakuumtriodes met soliede versterkers te vervang, het Shockley voorgestel om basiese navorsing oor halfgeleiers in die somer van 1945 uit te voer. In die tweede helfte van 1945 het Bell Labs 'n vastetoestandfisika-navorsingsgroep onder leiding van Shockley gestig. In hierdie groep is daar nie net fisici nie, maar ook stroombaaningenieurs en chemici, insluitend Bardeen, 'n teoretiese fisikus, en Brattain, 'n eksperimentele fisikus. In Desember 1947 het 'n gebeurtenis wat deur latere geslagte as 'n mylpaal beskou is, briljant plaasgevind - Bardeen en Brattain het die wêreld se eerste germanium-puntkontaktransistor met stroomversterking suksesvol uitgevind.
Bardeen en Brattain se eerste puntkontaktransistor
Kort daarna het Shockley die bipolêre aansluitingstransistor in 1948 uitgevind. Hy het voorgestel dat die transistor uit twee pn-aansluitings kan bestaan, een voorwaarts bevooroordeeld en die ander terugwaarts bevooroordeeld, en het in Junie 1948 'n patent verkry. In 1949 het hy die gedetailleerde teorie van die werking van die aansluitingstransistor gepubliseer. Meer as twee jaar later het wetenskaplikes en ingenieurs by Bell Labs 'n proses ontwikkel om massaproduksie van aansluitingstransistors te bereik (mylpaal in 1951), wat 'n nuwe era van elektroniese tegnologie ingelui het. Ter erkenning van hul bydraes tot die uitvinding van transistors, het Shockley, Bardeen en Brattain gesamentlik die 1956 Nobelprys vir Fisika gewen.
Eenvoudige strukturele diagram van NPN bipolêre verbindingstransistor
Wat die struktuur van bipolêre aansluitingstransistors betref, is algemene BJT's NPN en PNP. Die gedetailleerde interne struktuur word in die figuur hieronder getoon. Die onsuiwerheidshalfgeleiergebied wat ooreenstem met die emitter, is die emittergebied, wat 'n hoë doteringskonsentrasie het; die onsuiwerheidshalfgeleiergebied wat ooreenstem met die basis, is die basisgebied, wat 'n baie dun breedte en 'n baie lae doteringskonsentrasie het; die onsuiwerheidshalfgeleiergebied wat ooreenstem met die kollektor, is die kollektorgebied, wat 'n groot area en 'n baie lae doteringskonsentrasie het.
Die voordele van BJT-tegnologie is hoë reaksiespoed, hoë transkonduktansie (insetspanningveranderinge stem ooreen met groot uitsetstroomveranderinge), lae geraas, hoë analoog akkuraatheid en sterk stroomaandrywingsvermoë; die nadele is lae integrasie (vertikale diepte kan nie verminder word met laterale grootte nie) en hoë kragverbruik.
2. MOS
Metaaloksied-halfgeleier-veldeffektransistor (Metaaloksied-halfgeleier-FET), dit wil sê 'n veldeffektransistor wat die skakelaar van die halfgeleier (S) geleidende kanaal beheer deur spanning op die hek van die metaallaag (M-metaalaluminium) en die bron deur die oksiedlaag (O-isolerende laag SiO2) toe te pas om die effek van die elektriese veld te genereer. Aangesien die hek en die bron, en die hek en die drein deur die SiO2-isolerende laag geïsoleer word, word MOSFET ook 'n geïsoleerde hek-veldeffektransistor genoem. In 1962 het Bell Labs amptelik die suksesvolle ontwikkeling aangekondig, wat een van die belangrikste mylpale in die geskiedenis van halfgeleierontwikkeling geword het en direk die tegniese grondslag gelê het vir die koms van halfgeleiergeheue.
MOSFET kan verdeel word in P-kanaal en N-kanaal volgens die geleidende kanaaltipe. Volgens die hekspanningsamplitude kan dit verdeel word in: uitputtingstipe - wanneer die hekspanning nul is, is daar 'n geleidende kanaal tussen die drein en die bron; verbeteringstipe - vir N (P) kanaaltoestelle is daar slegs 'n geleidende kanaal wanneer die hekspanning groter as (minder as) nul is, en 'n krag-MOSFET is hoofsaaklik 'n N-kanaalverbeteringstipe.
Die belangrikste verskille tussen MOS en triode sluit in, maar is nie beperk tot, die volgende punte nie:
-Triodes is bipolêre toestelle omdat beide meerderheids- en minderheidsdraers gelyktydig aan geleiding deelneem; terwyl MOS slegs elektrisiteit deur meerderheidsdraers in halfgeleiers gelei, en ook 'n unipolêre transistor genoem word.
-Triodes is stroombeheerde toestelle met relatief hoë kragverbruik; terwyl MOSFET's spanningsbeheerde toestelle met lae kragverbruik is.
-Triodes het 'n groot aan-weerstand, terwyl MOS-buise 'n klein aan-weerstand het, slegs 'n paar honderd milliohm. In huidige elektriese toestelle word MOS-buise gewoonlik as skakelaars gebruik, hoofsaaklik omdat die doeltreffendheid van MOS relatief hoog is in vergelyking met triodes.
-Triodes het 'n relatief voordelige koste, en MOS-buise is relatief duur.
-Deesdae word MOS-buise in die meeste scenario's gebruik om triodes te vervang. Slegs in sommige lae-krag of krag-onsensitiewe scenario's sal ons triodes gebruik as gevolg van die prysvoordeel.
3. CMOS
Aanvullende Metaaloksied Halfgeleier: CMOS-tegnologie gebruik komplementêre p-tipe en n-tipe metaaloksied halfgeleiertransistors (MOSFET's) om elektroniese toestelle en logikastroombane te bou. Die volgende figuur toon 'n algemene CMOS-omskakelaar, wat gebruik word vir "1→0" of "0→1" omskakeling.
Die volgende figuur is 'n tipiese CMOS-dwarssnit. Die linkerkant is NMS, en die regterkant is PMOS. Die G-pole van die twee MOS is aan mekaar gekoppel as 'n gemeenskaplike hekinvoer, en die D-pole is aan mekaar gekoppel as 'n gemeenskaplike dreinuitvoer. VDD is aan die bron van PMOS gekoppel, en VSS is aan die bron van NMOS gekoppel.
In 1963 het Wanlass en Sah van Fairchild Semiconductor die CMOS-stroombaan uitgevind. In 1968 het die American Radio Corporation (RCA) die eerste CMOS-geïntegreerde stroombaanproduk ontwikkel, en sedertdien het die CMOS-stroombaan groot ontwikkeling beleef. Die voordele daarvan is lae kragverbruik en hoë integrasie (die STI/LOCOS-proses kan integrasie verder verbeter); die nadeel daarvan is die bestaan van 'n sluiteffek (PN-voegpunt-omgekeerde voorspanning word gebruik as isolasie tussen MOS-buise, en interferensie kan maklik 'n verbeterde lus vorm en die stroombaan verbrand).
4. DMOS
Dubbelverspreide metaaloksied-halfgeleier: Soortgelyk aan die struktuur van gewone MOSFET-toestelle, het dit ook bron-, drein-, hek- en ander elektrodes, maar die deurslagspanning van die drein-einde is hoog. Dubbele diffusieproses word gebruik.
Die figuur hieronder toon die deursnit van 'n standaard N-kanaal DMOS. Hierdie tipe DMOS-toestel word gewoonlik in laekant-skakeltoepassings gebruik, waar die bron van die MOSFET aan die grond gekoppel is. Daarbenewens is daar 'n P-kanaal DMOS. Hierdie tipe DMOS-toestel word gewoonlik in hoëkant-skakeltoepassings gebruik, waar die bron van die MOSFET aan 'n positiewe spanning gekoppel is. Soortgelyk aan CMOS, gebruik komplementêre DMOS-toestelle N-kanaal- en P-kanaal-MOSFET's op dieselfde skyfie om komplementêre skakelfunksies te verskaf.
Afhangende van die rigting van die kanaal, kan DMOS in twee tipes verdeel word, naamlik vertikale dubbel-verspreide metaaloksied halfgeleier veldeffektransistor VDMOS (Vertical Double-Diffused MOSFET) en laterale dubbel-verspreide metaaloksied halfgeleier veldeffektransistor LDMOS (Lateral Double-Diffused MOSFET).
VDMOS-toestelle word ontwerp met 'n vertikale kanaal. In vergelyking met laterale DMOS-toestelle, het hulle hoër deurslagspanning en stroomhanteringsvermoëns, maar die aan-weerstand is steeds relatief groot.
LDMOS-toestelle is ontwerp met 'n laterale kanaal en is asimmetriese krag-MOSFET-toestelle. In vergelyking met vertikale DMOS-toestelle, laat hulle laer aan-weerstand en vinniger skakelspoed toe.
In vergelyking met tradisionele MOSFET's, het DMOS hoër aan-kapasitansie en laer weerstand, dus word dit wyd gebruik in hoë-krag elektroniese toestelle soos kragskakelaars, elektriese gereedskap en elektriese voertuigaandrywers.
5. BiCMOS
Bipolêre CMOS is 'n tegnologie wat CMOS en bipolêre toestelle gelyktydig op dieselfde skyfie integreer. Die basiese idee is om CMOS-toestelle as die hoofeenheidskring te gebruik, en bipolêre toestelle of stroombane by te voeg waar groot kapasitiewe laste aangedryf moet word. Daarom het BiCMOS-stroombane die voordele van hoë integrasie en lae kragverbruik van CMOS-stroombane, en die voordele van hoë spoed en sterk stroomaandrywingsvermoëns van BJT-stroombane.
STMicroelectronics se BiCMOS SiGe (silikon germanium) tegnologie integreer RF, analoog en digitale dele op 'n enkele skyfie, wat die aantal eksterne komponente aansienlik kan verminder en kragverbruik kan optimaliseer.
6. BCD
Bipolêre-CMOS-DMOS, hierdie tegnologie kan bipolêre, CMOS- en DMOS-toestelle op dieselfde skyfie maak, genaamd die BCD-proses, wat die eerste keer suksesvol deur STMicroelectronics (ST) in 1986 ontwikkel is.
Bipolêr is geskik vir analoogstroombane, CMOS is geskik vir digitale en logiese stroombane, en DMOS is geskik vir krag- en hoëspanningstoestelle. BCD kombineer die voordele van die drie. Na voortdurende verbetering word BCD wyd gebruik in produkte op die gebied van kragbestuur, analoog data-insameling en kragaanduiders. Volgens ST se amptelike webwerf is die volwasse proses vir BCD steeds rondom 100 nm, 90 nm is steeds in prototipe-ontwerp, en 40 nmBCD-tegnologie behoort tot sy volgende generasie produkte wat onder ontwikkeling is.
Plasingstyd: 10 September 2024