عملية BCD

ما هي عملية BCD؟

تُعدّ عملية BCD تقنية معالجة متكاملة أحادية الشريحة، طُرحت لأول مرة من قِبل شركة ST عام 1986. تُمكّن هذه التقنية من تصنيع أجهزة ثنائية القطب، وأجهزة CMOS، وأجهزة DMOS على نفس الشريحة، مما يُقلل بشكل كبير من مساحة الشريحة.

يمكن القول إن عملية BCD تستغل بشكل كامل مزايا قدرة القيادة ثنائية القطب، والتكامل العالي لتقنية CMOS واستهلاكها المنخفض للطاقة، وقدرة تقنية DMOS على تحمل الجهد العالي وتدفق التيار العالي. ومن بين هذه المزايا، تُعد تقنية DMOS المفتاح لتحسين كفاءة الطاقة والتكامل. ومع التطور المستمر لتكنولوجيا الدوائر المتكاملة، أصبحت عملية BCD هي تقنية التصنيع الرئيسية لدوائر إدارة الطاقة المتكاملة (PMIC).

مخطط مقطعي لعملية BCD، شبكة المصادر، شكرًا لك

مزايا عملية BCD

تُتيح عملية BCD دمج أجهزة ثنائية القطب، وأجهزة CMOS، وأجهزة طاقة DMOS على شريحة واحدة في آنٍ واحد، مُستفيدةً من ناقلية النقل العالية وقدرة القيادة القوية للأحمال في الأجهزة ثنائية القطب، ومن التكامل العالي واستهلاك الطاقة المنخفض في أجهزة CMOS، ما يُعزز تكاملها ويُتيح الاستفادة القصوى من مزاياها. في الوقت نفسه، يُمكن لتقنية DMOS العمل في وضع التبديل باستهلاك طاقة منخفض للغاية. باختصار، يُعد انخفاض استهلاك الطاقة، وكفاءة الطاقة العالية، والتكامل العالي من أهم مزايا BCD. تُساهم عملية BCD في خفض استهلاك الطاقة بشكل ملحوظ، وتحسين أداء النظام، وتعزيز موثوقيته. تتزايد وظائف المنتجات الإلكترونية يومًا بعد يوم، وتزداد أهمية متطلبات تغييرات الجهد، وحماية المكثفات، وإطالة عمر البطارية. تُلبي خصائص BCD عالية السرعة والموفرة للطاقة متطلبات تصنيع رقائق إدارة الطاقة/التناظرية عالية الأداء.

التقنيات الرئيسية لعملية BCD

تشمل الأجهزة النموذجية لعملية BCD ترانزستورات CMOS منخفضة الجهد، وأنابيب MOS عالية الجهد، وترانزستورات LDMOS ذات جهود انهيار متنوعة، وثنائيات NPN/PNP وثنائيات شوتكي عمودية، وغيرها. كما تتضمن بعض العمليات دمج أجهزة مثل JFET وEEPROM، مما ينتج عنه تنوع كبير في الأجهزة ضمن عملية BCD. لذلك، بالإضافة إلى مراعاة توافق الأجهزة عالية الجهد مع الأجهزة منخفضة الجهد، وعمليات النقر المزدوج وعمليات CMOS، وغيرها، في التصميم، يجب أيضًا مراعاة تقنية العزل المناسبة.

في تقنية عزل BCD، ظهرت العديد من التقنيات تباعًا، مثل عزل الوصلات، والعزل الذاتي، والعزل العازل. تعتمد تقنية عزل الوصلات على تصنيع الجهاز على طبقة من النوع N فوق ركيزة من النوع P، واستخدام خصائص الانحياز العكسي لوصلة PN لتحقيق العزل، نظرًا لمقاومة وصلة PN العالية جدًا تحت الانحياز العكسي.

تعتمد تقنية العزل الذاتي أساسًا على عزل وصلة PN، مستغلةً خصائص وصلة PN الطبيعية بين منطقتي المصدر والمصب في الجهاز والركيزة لتحقيق العزل. عند تشغيل أنبوب MOS، تُحاط منطقة المصدر والمصب والقناة بمنطقة الاستنزاف، مما يُشكل عزلًا عن الركيزة. وعند إيقاف تشغيله، تُصبح وصلة PN بين منطقة المصب والركيزة منحازة عكسيًا، ويتم عزل الجهد العالي لمنطقة المصدر بواسطة منطقة الاستنزاف.

تستخدم تقنية العزل العازل مواد عازلة مثل أكسيد السيليكون لتحقيق العزل. وبناءً على العزل العازل وعزل الوصلات، تم تطوير تقنية العزل شبه العازل من خلال الجمع بين مزايا كليهما. ومن خلال اعتماد تقنية العزل المذكورة أعلاه بشكل انتقائي، يمكن تحقيق التوافق مع الجهد العالي والجهد المنخفض.

التوجه التطويري لعملية BCD

يختلف تطوير تقنية معالجة BCD عن عملية CMOS القياسية، التي لطالما اتبعت قانون مور في التطور نحو تقليل عرض الخط وزيادة السرعة. تتميز عملية BCD بتطويرها وتطورها في ثلاثة اتجاهات رئيسية: الجهد العالي، والطاقة العالية، والكثافة العالية.

1. اتجاه BCD عالي الجهد

تتيح تقنية BCD عالية الجهد تصنيع دوائر تحكم منخفضة الجهد عالية الموثوقية ودوائر DMOS فائقة الجهد على نفس الشريحة في آن واحد، كما تُمكن من إنتاج أجهزة عالية الجهد تتراوح بين 500 و700 فولت. ومع ذلك، تُعد تقنية BCD مناسبة بشكل عام للمنتجات ذات متطلبات الطاقة العالية نسبيًا، لا سيما أجهزة BJT أو DMOS عالية التيار، ويمكن استخدامها للتحكم في الطاقة في تطبيقات الإضاءة الإلكترونية والتطبيقات الصناعية.

تُعدّ تقنية RESURF، التي اقترحها أبيل وآخرون عام 1979، التقنية الحالية لتصنيع ترانزستورات BCD عالية الجهد. يُصنع هذا الجهاز باستخدام طبقة رقيقة مُطعّمة بشكل خفيف لجعل توزيع المجال الكهربائي السطحي أكثر استواءً، مما يُحسّن خصائص الانهيار السطحي، بحيث يحدث الانهيار في جسم الجهاز بدلاً من سطحه، وبالتالي يزيد من جهد الانهيار. يُعدّ التطعيم الخفيف طريقة أخرى لزيادة جهد الانهيار في ترانزستورات BCD، وتعتمد بشكل أساسي على استخدام مُصرّف مزدوج الانتشار (DDD) ومُصرّف مُطعّم بشكل خفيف (LDD). في منطقة مُصرّف DMOS، تُضاف منطقة انجراف من النوع N لتغيير التلامس الأصلي بين مُصرّف N+ والركيزة من النوع P إلى التلامس بين مُصرّف N- والركيزة من النوع P، مما يزيد من جهد الانهيار.

2. اتجاه BCD عالي الطاقة

يتراوح جهد دوائر التحكم الإلكترونية عالية القدرة (BCD) بين 40 و90 فولت، وتُستخدم بشكل أساسي في إلكترونيات السيارات التي تتطلب قدرة عالية على تشغيل التيار، وجهدًا متوسطًا، ودوائر تحكم بسيطة. وتتميز هذه الدوائر بقدرتها العالية على تشغيل التيار، وجهدها المتوسط، وبساطة دائرة التحكم فيها.

3. اتجاه BCD عالي الكثافة

تتميز شريحة BCD عالية الكثافة بنطاق جهد يتراوح بين 5 و50 فولت، وقد يصل جهد بعض الإلكترونيات المستخدمة في السيارات إلى 70 فولت. ويمكن دمج وظائف أكثر تعقيدًا وتنوعًا على نفس الشريحة. وتعتمد شريحة BCD عالية الكثافة على بعض أفكار التصميم المعياري لتحقيق تنويع المنتجات، وتُستخدم بشكل أساسي في تطبيقات الإلكترونيات الخاصة بالسيارات.

التطبيقات الرئيسية لعملية BCD

تُستخدم عملية BCD على نطاق واسع في إدارة الطاقة (التحكم في الطاقة والبطارية)، وشاشات العرض، وإلكترونيات السيارات، والتحكم الصناعي، وغيرها. تُعد شريحة إدارة الطاقة (PMIC) أحد أهم أنواع الشرائح التناظرية. كما يُعد دمج عملية BCD مع تقنية SOI سمة رئيسية لتطوير عملية BCD.

يمكن لشركة VET-China توفير أجزاء الجرافيت، واللباد الصلب الناعم، وأجزاء كربيد السيليكون، وأجزاء كربيد السيليكون بتقنية الترسيب الكيميائي للبخار، والأجزاء المطلية بـ SIC/Tac في غضون 30 يومًا.
إذا كنت مهتمًا بمنتجات أشباه الموصلات المذكورة أعلاه، فلا تتردد في الاتصال بنا في أقرب وقت.

الهاتف: +86-1891 1596 392
واتساب: 86-18069021720
بريد إلكتروني:yeah@china-vet.com