Proceso BCD

¿Qué es el proceso BCD?

El proceso BCD es una tecnología de proceso integrado de un solo chip, introducida por primera vez por ST en 1986. Esta tecnología permite fabricar dispositivos bipolares, CMOS y DMOS en un mismo chip. Su diseño reduce considerablemente el área del chip.

Se puede afirmar que el proceso BCD aprovecha al máximo las ventajas de la capacidad de control bipolar, la alta integración y el bajo consumo de energía de CMOS, y la alta tensión y capacidad de flujo de corriente de DMOS. Entre ellas, DMOS es clave para mejorar la potencia y la integración. Con el continuo desarrollo de la tecnología de circuitos integrados, el proceso BCD se ha convertido en la tecnología de fabricación principal de PMIC.

Diagrama de sección transversal del proceso BCD, red de origen, gracias.

Ventajas del proceso BCD

El proceso BCD integra simultáneamente dispositivos bipolares, CMOS y DMOS en un mismo chip, combinando la alta transconductancia y la gran capacidad de manejo de carga de los dispositivos bipolares con la alta integración y el bajo consumo de energía de los CMOS. De esta forma, se complementan entre sí y aprovechan al máximo sus respectivas ventajas. Además, los DMOS pueden operar en modo de conmutación con un consumo de energía extremadamente bajo. En resumen, el bajo consumo, la alta eficiencia energética y la alta integración son algunas de las principales ventajas de BCD. Este proceso reduce significativamente el consumo de energía, mejora el rendimiento del sistema y aumenta su fiabilidad. Las funciones de los productos electrónicos se incrementan día a día, y los requisitos de control de voltaje, protección de condensadores y extensión de la vida útil de la batería son cada vez más importantes. La alta velocidad y el bajo consumo energético de BCD satisfacen los requisitos de procesamiento para chips analógicos y de gestión de energía de alto rendimiento.

Tecnologías clave del proceso BCD

Los dispositivos típicos del proceso BCD incluyen CMOS de bajo voltaje, transistores MOS de alto voltaje, LDMOS con diversos voltajes de ruptura, diodos NPN/PNP verticales y Schottky, entre otros. Algunos procesos también integran dispositivos como JFET y EEPROM, lo que da como resultado una gran variedad de dispositivos en el proceso BCD. Por lo tanto, además de considerar la compatibilidad de los dispositivos de alto y bajo voltaje, los procesos de doble clic y los procesos CMOS, etc., en el diseño, también se debe considerar la tecnología de aislamiento adecuada.

En la tecnología de aislamiento BCD, han surgido sucesivamente diversas técnicas, como el aislamiento de unión, el autoaislamiento y el aislamiento dieléctrico. La tecnología de aislamiento de unión consiste en fabricar el dispositivo sobre la capa epitaxial de tipo N del sustrato de tipo P y utilizar las características de polarización inversa de la unión PN para lograr el aislamiento, ya que la unión PN presenta una resistencia muy alta bajo polarización inversa.

La tecnología de autoaislamiento se basa esencialmente en el aislamiento mediante unión PN, que aprovecha las características naturales de la unión PN entre las regiones de fuente y drenaje del dispositivo y el sustrato para lograr el aislamiento. Cuando el transistor MOS está encendido, la región de fuente, la región de drenaje y el canal están rodeados por la región de agotamiento, lo que crea un aislamiento del sustrato. Cuando está apagado, la unión PN entre la región de drenaje y el sustrato se polariza inversamente, y la región de agotamiento aísla la alta tensión de la región de fuente.

El aislamiento dieléctrico utiliza medios aislantes como el óxido de silicio para lograr el aislamiento. A partir del aislamiento dieléctrico y el aislamiento de unión, se ha desarrollado el aislamiento cuasi-dieléctrico combinando las ventajas de ambos. Mediante la adopción selectiva de esta tecnología de aislamiento, se puede lograr la compatibilidad con voltajes altos y bajos.

Dirección de desarrollo del proceso BCD

El desarrollo de la tecnología de proceso BCD no es como el proceso CMOS estándar, que siempre ha seguido la ley de Moore para evolucionar hacia un menor ancho de línea y una mayor velocidad. El proceso BCD se diferencia y desarrolla principalmente en tres direcciones: alto voltaje, alta potencia y alta densidad.

1. Dirección BCD de alto voltaje

La tecnología BCD de alto voltaje permite fabricar simultáneamente circuitos de control de bajo voltaje de alta fiabilidad y circuitos DMOS de ultra alto voltaje en el mismo chip, y posibilita la producción de dispositivos de alto voltaje de 500 a 700 V. Sin embargo, en general, la tecnología BCD sigue siendo adecuada para productos con requisitos relativamente altos para dispositivos de potencia, especialmente transistores bipolares (BJT) o dispositivos DMOS de alta corriente, y puede utilizarse para el control de potencia en iluminación electrónica y aplicaciones industriales.

La tecnología actual para la fabricación de BCD de alto voltaje es la tecnología RESURF propuesta por Appel et al. en 1979. El dispositivo se fabrica utilizando una capa epitaxial ligeramente dopada para hacer que la distribución del campo eléctrico superficial sea más plana, mejorando así las características de ruptura superficial, de modo que la ruptura ocurre en el cuerpo en lugar de la superficie, aumentando así la tensión de ruptura del dispositivo. El dopaje ligero es otro método para aumentar la tensión de ruptura del BCD. Principalmente utiliza drenaje de doble difusión DDD (doble dopaje de drenaje) y drenaje ligeramente dopado LDD (ligeramente dopado de drenaje). En la región de drenaje DMOS, se agrega una región de deriva de tipo N para cambiar el contacto original entre el drenaje N+ y el sustrato de tipo P al contacto entre el drenaje N- y el sustrato de tipo P, aumentando así la tensión de ruptura.

2. Dirección BCD de alta potencia

El rango de voltaje de los BCD de alta potencia es de 40 a 90 V, y se utilizan principalmente en electrónica automotriz que requiere alta capacidad de conducción de corriente, voltaje medio y circuitos de control sencillos. Sus características principales son alta capacidad de conducción de corriente, voltaje medio y un circuito de control generalmente sencillo.

3. Dirección BCD de alta densidad

El chip BCD de alta densidad tiene un rango de voltaje de 5 a 50 V, y algunos componentes electrónicos para automóviles alcanzan los 70 V. Permite integrar funciones cada vez más complejas y diversas en un mismo chip. El diseño modular del BCD de alta densidad facilita la diversificación del producto y se utiliza principalmente en aplicaciones de electrónica automotriz.

Principales aplicaciones del proceso BCD

El proceso BCD se utiliza ampliamente en la gestión de energía (control de alimentación y batería), controladores de pantallas, electrónica automotriz, control industrial, etc. El chip de gestión de energía (PMIC) es uno de los tipos más importantes de chips analógicos. La combinación del proceso BCD y la tecnología SOI es también una característica clave del desarrollo del proceso BCD.

VET-China puede suministrar piezas de grafito, fieltro blando-rígido, piezas de carburo de silicio, piezas de carburo de silicio CVD y piezas recubiertas de SiC/Tac en un plazo de 30 días.
Si está interesado en los productos semiconductores mencionados anteriormente, no dude en ponerse en contacto con nosotros lo antes posible.

Teléfono: +86-1891 1596 392
WhatsApp: 86-18069021720
Correo electrónico:yeah@china-vet.com