فرآیند BCD

فرآیند BCD چیست؟

فرآیند BCD یک فناوری فرآیند یکپارچه تک تراشه‌ای است که اولین بار توسط ST در سال ۱۹۸۶ معرفی شد. این فناوری می‌تواند دستگاه‌های دوقطبی، CMOS و DMOS را روی یک تراشه بسازد. ظاهر آن مساحت تراشه را تا حد زیادی کاهش می‌دهد.

می‌توان گفت که فرآیند BCD به طور کامل از مزایای قابلیت رانندگی دوقطبی، ادغام بالای CMOS و مصرف کم برق، و ولتاژ بالای DMOS و ظرفیت جریان بالای آن بهره می‌برد. در میان آنها، DMOS کلید بهبود قدرت و ادغام است. با توسعه بیشتر فناوری مدار مجتمع، فرآیند BCD به فناوری تولید اصلی PMIC تبدیل شده است.

نمودار مقطعی فرآیند BCD، شبکه منبع، متشکرم

مزایای فرآیند BCD

فرآیند BCD باعث می‌شود دستگاه‌های دوقطبی، دستگاه‌های CMOS و دستگاه‌های قدرت DMOS به طور همزمان روی یک تراشه قرار گیرند و رسانایی بالا و قابلیت هدایت بار قوی دستگاه‌های دوقطبی و ادغام بالا و مصرف کم توان CMOS را با هم ادغام کنند، به طوری که بتوانند یکدیگر را تکمیل کنند و از مزایای مربوط به خود به طور کامل استفاده کنند. در عین حال، DMOS می‌تواند در حالت سوئیچینگ با مصرف برق بسیار کم کار کند. به طور خلاصه، مصرف برق کم، راندمان انرژی بالا و ادغام بالا از مزایای اصلی BCD هستند. فرآیند BCD می‌تواند مصرف برق را به طور قابل توجهی کاهش دهد، عملکرد سیستم را بهبود بخشد و قابلیت اطمینان بهتری داشته باشد. عملکردهای محصولات الکترونیکی روز به روز در حال افزایش است و الزامات مربوط به تغییرات ولتاژ، حفاظت از خازن و افزایش عمر باتری به طور فزاینده‌ای اهمیت پیدا می‌کنند. ویژگی‌های سرعت بالا و صرفه‌جویی در مصرف انرژی BCD، الزامات فرآیند برای تراشه‌های مدیریت آنالوگ/قدرت با عملکرد بالا را برآورده می‌کند.

فناوری‌های کلیدی فرآیند BCD

دستگاه‌های معمول فرآیند BCD شامل CMOS ولتاژ پایین، لامپ‌های MOS ولتاژ بالا، LDMOS با ولتاژهای شکست مختلف، دیودهای عمودی NPN/PNP و شاتکی و غیره هستند. برخی فرآیندها همچنین دستگاه‌هایی مانند JFET و EEPROM را ادغام می‌کنند که منجر به تنوع زیادی از دستگاه‌ها در فرآیند BCD می‌شود. بنابراین، علاوه بر در نظر گرفتن سازگاری دستگاه‌های ولتاژ بالا و دستگاه‌های ولتاژ پایین، فرآیندهای دابل کلیک و فرآیندهای CMOS و غیره در طراحی، باید فناوری جداسازی مناسب نیز در نظر گرفته شود.

در فناوری ایزولاسیون BCD، فناوری‌های بسیاری مانند ایزولاسیون اتصال، خودایزولاسیون و ایزولاسیون دی‌الکتریک یکی پس از دیگری ظهور کرده‌اند. فناوری ایزولاسیون اتصال، ساخت قطعه روی لایه اپیتاکسیال نوع N از زیرلایه نوع P و استفاده از ویژگی‌های بایاس معکوس اتصال PN برای دستیابی به ایزولاسیون است، زیرا اتصال PN در بایاس معکوس مقاومت بسیار بالایی دارد.

فناوری خودایزولاسیون اساساً ایزولاسیون اتصال PN است که برای دستیابی به ایزولاسیون به ویژگی‌های طبیعی اتصال PN بین نواحی سورس و درین دستگاه و زیرلایه متکی است. هنگامی که تیوب MOS روشن است، ناحیه سورس، ناحیه درین و کانال توسط ناحیه تخلیه احاطه شده‌اند و ایزولاسیون از زیرلایه را تشکیل می‌دهند. هنگامی که خاموش است، اتصال PN بین ناحیه درین و زیرلایه بایاس معکوس می‌شود و ولتاژ بالای ناحیه سورس توسط ناحیه تخلیه ایزوله می‌شود.

ایزولاسیون دی‌الکتریک از محیط‌های عایق مانند اکسید سیلیکون برای دستیابی به ایزولاسیون استفاده می‌کند. بر اساس ایزولاسیون دی‌الکتریک و ایزولاسیون اتصال، ایزولاسیون شبه دی‌الکتریک با ترکیب مزایای هر دو توسعه یافته است. با اتخاذ انتخابی فناوری ایزولاسیون فوق، می‌توان به سازگاری ولتاژ بالا و ولتاژ پایین دست یافت.

جهت توسعه فرآیند BCD

توسعه فناوری فرآیند BCD مانند فرآیند استاندارد CMOS نیست که همیشه از قانون مور برای توسعه در جهت عرض خط کوچکتر و سرعت بیشتر پیروی کرده است. فرآیند BCD تقریباً در سه جهت متمایز و توسعه یافته است: ولتاژ بالا، توان بالا و چگالی بالا.

۱. جهت BCD ولتاژ بالا

BCD ولتاژ بالا می‌تواند مدارهای کنترل ولتاژ پایین با قابلیت اطمینان بالا و مدارهای سطح DMOS ولتاژ فوق بالا را به طور همزمان روی یک تراشه تولید کند و می‌تواند تولید دستگاه‌های ولتاژ بالای 500 تا 700 ولت را محقق کند. با این حال، به طور کلی، BCD هنوز هم برای محصولاتی با نیازهای نسبتاً بالا برای دستگاه‌های قدرت، به ویژه دستگاه‌های BJT یا DMOS جریان بالا، مناسب است و می‌تواند برای کنترل قدرت در روشنایی الکترونیکی و کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار گیرد.

فناوری فعلی برای ساخت BCD ولتاژ بالا، فناوری RESURF است که توسط اپل و همکارانش در سال ۱۹۷۹ پیشنهاد شد. این دستگاه با استفاده از یک لایه اپیتاکسیال با آلاییدگی کم ساخته شده است تا توزیع میدان الکتریکی سطح را مسطح‌تر کند و در نتیجه ویژگی‌های شکست سطح را بهبود بخشد، به طوری که شکست به جای سطح در بدنه رخ می‌دهد و در نتیجه ولتاژ شکست دستگاه افزایش می‌یابد. آلایش کم روش دیگری برای افزایش ولتاژ شکست BCD است. این روش عمدتاً از درین پخش‌شده دوگانه DDD (درین دوپینگ) و درین آلایش کم LDD (درین با آلایش کم) استفاده می‌کند. در ناحیه درین DMOS، یک ناحیه رانش نوع N اضافه می‌شود تا تماس اصلی بین درین N+ و زیرلایه نوع P را به تماس بین درین N- و زیرلایه نوع P تغییر دهد و در نتیجه ولتاژ شکست را افزایش دهد.

۲. جهت BCD با توان بالا

محدوده ولتاژ BCD توان بالا ۴۰ تا ۹۰ ولت است و عمدتاً در الکترونیک خودرو که به قابلیت راه اندازی جریان بالا، ولتاژ متوسط ​​و مدارهای کنترل ساده نیاز دارند، استفاده می‌شود. ویژگی‌های مورد نیاز آن قابلیت راه اندازی جریان بالا، ولتاژ متوسط ​​و مدار کنترل نسبتاً ساده است.

۳. جهت BCD با چگالی بالا

BCD با چگالی بالا، محدوده ولتاژ ۵ تا ۵۰ ولت است و برخی از قطعات الکترونیکی خودرو به ۷۰ ولت می‌رسند. عملکردهای پیچیده‌تر و متنوع‌تری را می‌توان روی یک تراشه ادغام کرد. BCD با چگالی بالا از برخی ایده‌های طراحی ماژولار برای دستیابی به تنوع محصول استفاده می‌کند که عمدتاً در کاربردهای الکترونیک خودرو مورد استفاده قرار می‌گیرد.

کاربردهای اصلی فرآیند BCD

فرآیند BCD به طور گسترده در مدیریت توان (کنترل توان و باتری)، درایو نمایشگر، الکترونیک خودرو، کنترل صنعتی و غیره استفاده می‌شود. تراشه مدیریت توان (PMIC) یکی از انواع مهم تراشه‌های آنالوگ است. ترکیب فرآیند BCD و فناوری SOI نیز از ویژگی‌های اصلی توسعه فرآیند BCD است.

شرکت VET-China می‌تواند قطعات گرافیتی، نمد نرم و سخت، قطعات کاربید سیلیکون، قطعات کاربید سیلیکون cvD و قطعات روکش‌دار sic/Tac را ظرف 30 روز ارائه دهد.
اگر به محصولات نیمه‌هادی فوق علاقه‌مند هستید، لطفاً در اولین فرصت با ما تماس بگیرید.

تلفن: +86-1891 1596 392
واتس‌اپ: ۸۶-۱۸۰۶۹۰۲۱۷۲۰
ایمیل:yeah@china-vet.com