बीसीडी प्रक्रिया

बीसीडी प्रक्रिया क्या है?

बीसीडी प्रक्रिया एक एकल-चिप एकीकृत प्रक्रिया प्रौद्योगिकी है जिसे पहली बार 1986 में एसटी द्वारा पेश किया गया था। यह तकनीक एक ही चिप पर द्विध्रुवी, सीएमओएस और डीएमओएस डिवाइस बना सकती है। इसकी उपस्थिति चिप के क्षेत्र को बहुत कम कर देती है।

यह कहा जा सकता है कि बीसीडी प्रक्रिया द्विध्रुवी ड्राइविंग क्षमता, सीएमओएस उच्च एकीकरण और कम बिजली की खपत, और डीएमओएस उच्च वोल्टेज और उच्च वर्तमान प्रवाह क्षमता के लाभों का पूरी तरह से उपयोग करती है। उनमें से, डीएमओएस शक्ति और एकीकरण में सुधार करने की कुंजी है। एकीकृत सर्किट प्रौद्योगिकी के आगे विकास के साथ, बीसीडी प्रक्रिया पीएमआईसी की मुख्यधारा की विनिर्माण तकनीक बन गई है।

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बीसीडी प्रक्रिया के लाभ

BCD प्रक्रिया द्विध्रुवी उपकरणों, CMOS उपकरणों और DMOS पावर उपकरणों को एक ही समय में एक ही चिप पर बनाती है, द्विध्रुवी उपकरणों की उच्च ट्रांसकंडक्टेंस और मजबूत लोड ड्राइविंग क्षमता और CMOS के उच्च एकीकरण और कम बिजली की खपत को एकीकृत करती है, ताकि वे एक-दूसरे के पूरक बन सकें और अपने-अपने फायदे को पूरा निभा सकें; साथ ही, DMOS बेहद कम बिजली की खपत के साथ स्विचिंग मोड में काम कर सकता है। संक्षेप में, कम बिजली की खपत, उच्च ऊर्जा दक्षता और उच्च एकीकरण BCD के मुख्य लाभों में से एक हैं। BCD प्रक्रिया बिजली की खपत को काफी कम कर सकती है, सिस्टम के प्रदर्शन में सुधार कर सकती है और बेहतर विश्वसनीयता रख सकती है। इलेक्ट्रॉनिक उत्पादों के कार्य दिन-प्रतिदिन बढ़ रहे हैं, और वोल्टेज परिवर्तन, कैपेसिटर सुरक्षा और बैटरी जीवन विस्तार की आवश्यकताएं तेजी से महत्वपूर्ण होती जा रही हैं।

बीसीडी प्रक्रिया की प्रमुख प्रौद्योगिकियां

बीसीडी प्रक्रिया के विशिष्ट उपकरणों में कम वोल्टेज सीएमओएस, उच्च वोल्टेज एमओएस ट्यूब, विभिन्न ब्रेकडाउन वोल्टेज के साथ एलडीएमओएस, वर्टिकल एनपीएन/पीएनपी और शॉटकी डायोड आदि शामिल हैं। कुछ प्रक्रियाएं जेएफईटी और ईईपीरोम जैसे उपकरणों को भी एकीकृत करती हैं, जिसके परिणामस्वरूप बीसीडी प्रक्रिया में उपकरणों की एक बड़ी विविधता होती है। इसलिए, डिजाइन में उच्च वोल्टेज उपकरणों और कम वोल्टेज उपकरणों, डबल-क्लिक प्रक्रियाओं और सीएमओएस प्रक्रियाओं आदि की संगतता पर विचार करने के अलावा, उपयुक्त अलगाव तकनीक पर भी विचार किया जाना चाहिए।

बीसीडी आइसोलेशन तकनीक में जंक्शन आइसोलेशन, सेल्फ आइसोलेशन और डाइइलेक्ट्रिक आइसोलेशन जैसी कई तकनीकें एक के बाद एक उभर कर सामने आई हैं। जंक्शन आइसोलेशन तकनीक डिवाइस को पी-टाइप सब्सट्रेट की एन-टाइप एपिटैक्सियल परत पर बनाना और आइसोलेशन को प्राप्त करने के लिए पीएन जंक्शन की रिवर्स बायस विशेषताओं का उपयोग करना है, क्योंकि रिवर्स बायस के तहत पीएन जंक्शन का प्रतिरोध बहुत अधिक होता है।

स्व-अलगाव तकनीक अनिवार्य रूप से पीएन जंक्शन अलगाव है, जो अलगाव को प्राप्त करने के लिए डिवाइस और सब्सट्रेट के स्रोत और नाली क्षेत्रों के बीच प्राकृतिक पीएन जंक्शन विशेषताओं पर निर्भर करता है। जब MOS ट्यूब चालू होती है, तो स्रोत क्षेत्र, नाली क्षेत्र और चैनल कमी क्षेत्र से घिरे होते हैं, जो सब्सट्रेट से अलगाव बनाते हैं। जब इसे बंद कर दिया जाता है, तो नाली क्षेत्र और सब्सट्रेट के बीच पीएन जंक्शन रिवर्स बायस्ड होता है, और स्रोत क्षेत्र का उच्च वोल्टेज कमी क्षेत्र द्वारा अलग हो जाता है।

डाइइलेक्ट्रिक आइसोलेशन अलगाव को प्राप्त करने के लिए सिलिकॉन ऑक्साइड जैसे इन्सुलेटिंग मीडिया का उपयोग करता है। डाइइलेक्ट्रिक आइसोलेशन और जंक्शन आइसोलेशन के आधार पर, दोनों के लाभों को मिलाकर अर्ध-डाइइलेक्ट्रिक आइसोलेशन विकसित किया गया है। उपर्युक्त आइसोलेशन तकनीक को चुनिंदा रूप से अपनाकर, उच्च-वोल्टेज और निम्न-वोल्टेज संगतता प्राप्त की जा सकती है।

बीसीडी प्रक्रिया की विकास दिशा

बीसीडी प्रक्रिया प्रौद्योगिकी का विकास मानक CMOS प्रक्रिया की तरह नहीं है, जिसने हमेशा छोटी लाइन चौड़ाई और तेज़ गति की दिशा में विकास करने के लिए मूर के नियम का पालन किया है। बीसीडी प्रक्रिया मोटे तौर पर तीन दिशाओं में विभेदित और विकसित होती है: उच्च वोल्टेज, उच्च शक्ति और उच्च घनत्व।

1. उच्च-वोल्टेज बीसीडी दिशा

उच्च-वोल्टेज बीसीडी एक ही समय में एक ही चिप पर उच्च-विश्वसनीयता वाले कम-वोल्टेज नियंत्रण सर्किट और अल्ट्रा-हाई-वोल्टेज डीएमओएस-स्तर सर्किट का निर्माण कर सकता है, और 500-700V उच्च-वोल्टेज उपकरणों के उत्पादन का एहसास कर सकता है। हालांकि, सामान्य तौर पर, बीसीडी अभी भी बिजली उपकरणों, विशेष रूप से बीजेटी या उच्च-वर्तमान डीएमओएस उपकरणों के लिए अपेक्षाकृत उच्च आवश्यकताओं वाले उत्पादों के लिए उपयुक्त है, और इसका उपयोग इलेक्ट्रॉनिक प्रकाश व्यवस्था और औद्योगिक अनुप्रयोगों में बिजली नियंत्रण के लिए किया जा सकता है।

उच्च-वोल्टेज BCD के निर्माण की वर्तमान तकनीक 1979 में Appel एट अल द्वारा प्रस्तावित RESURF तकनीक है। उपकरण को सतह के विद्युत क्षेत्र वितरण को सपाट बनाने के लिए हल्के से डोप किए गए एपीटैक्सियल परत का उपयोग करके बनाया गया है, जिससे सतह के टूटने की विशेषताओं में सुधार होता है, ताकि सतह के बजाय शरीर में ब्रेकडाउन हो, जिससे उपकरण का ब्रेकडाउन वोल्टेज बढ़ जाता है। BCD के ब्रेकडाउन वोल्टेज को बढ़ाने के लिए लाइट डोपिंग एक और तरीका है। यह मुख्य रूप से डबल डिफ्यूज्ड ड्रेन DDD (डबल डोपिंग ड्रेन) और हल्के से डोप किए गए ड्रेन LDD (हल्के से डोपिंग ड्रेन) का उपयोग करता है। DMOS ड्रेन क्षेत्र में, N-टाइप ड्रिफ्ट क्षेत्र को N+ ड्रेन और P-टाइप सब्सट्रेट के बीच के मूल संपर्क को N- ड्रेन और P-टाइप सब्सट्रेट के बीच के संपर्क में बदलने के लिए जोड़ा जाता है

2. उच्च शक्ति बीसीडी दिशा

उच्च शक्ति बीसीडी की वोल्टेज रेंज 40-90V है, और इसका उपयोग मुख्य रूप से ऑटोमोटिव इलेक्ट्रॉनिक्स में किया जाता है, जिसमें उच्च वर्तमान ड्राइविंग क्षमता, मध्यम वोल्टेज और सरल नियंत्रण सर्किट की आवश्यकता होती है। इसकी मांग विशेषताएँ उच्च वर्तमान ड्राइविंग क्षमता, मध्यम वोल्टेज हैं, और नियंत्रण सर्किट अक्सर अपेक्षाकृत सरल होता है।

3. उच्च घनत्व बीसीडी दिशा

उच्च घनत्व बीसीडी, वोल्टेज रेंज 5-50V है, और कुछ ऑटोमोटिव इलेक्ट्रॉनिक्स 70V तक पहुंच जाएंगे। अधिक से अधिक जटिल और विविध कार्यों को एक ही चिप पर एकीकृत किया जा सकता है। उच्च घनत्व बीसीडी उत्पाद विविधीकरण को प्राप्त करने के लिए कुछ मॉड्यूलर डिजाइन विचारों को अपनाता है, जिसका उपयोग मुख्य रूप से ऑटोमोटिव इलेक्ट्रॉनिक्स अनुप्रयोगों में किया जाता है।

बीसीडी प्रक्रिया के मुख्य अनुप्रयोग

बीसीडी प्रक्रिया का व्यापक रूप से पावर मैनेजमेंट (पावर और बैटरी नियंत्रण), डिस्प्ले ड्राइव, ऑटोमोटिव इलेक्ट्रॉनिक्स, औद्योगिक नियंत्रण आदि में उपयोग किया जाता है। पावर मैनेजमेंट चिप (पीएमआईसी) एनालॉग चिप्स के महत्वपूर्ण प्रकारों में से एक है। बीसीडी प्रक्रिया और एसओआई प्रौद्योगिकी का संयोजन भी बीसीडी प्रक्रिया के विकास की एक प्रमुख विशेषता है।

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