תהליך BCD

מהו תהליך BCD?

תהליך BCD הוא טכנולוגיית תהליך משולבת על שבב יחיד שהוצגה לראשונה על ידי ST בשנת 1986. טכנולוגיה זו יכולה לייצר התקני CMOS, DMOS ו- דו-קוטביים על אותו שבב. הופעתה מצמצמת משמעותית את שטח השבב.

ניתן לומר שתהליך BCD מנצל באופן מלא את היתרונות של יכולת הנעה דו-קוטבית, אינטגרציה גבוהה של CMOS וצריכת חשמל נמוכה, וקיבולת זרימת זרם גבוהה של מתח גבוה של DMOS. ביניהם, DMOS הוא המפתח לשיפור ההספק והאינטגרציה. עם הפיתוח הנוסף של טכנולוגיית מעגלים משולבים, תהליך BCD הפך לטכנולוגיית הייצור המרכזית של PMIC.

דיאגרמת חתך של תהליך BCD, רשת מקור, תודה

יתרונות תהליך BCD

תהליך BCD מייצר התקנים דו-קוטביים, התקני CMOS והתקני הספקת DMOS באותו שבב בו זמנית, תוך שילוב מוליכות גבוהה ויכולת הנעת עומס חזקה של התקנים דו-קוטביים יחד עם האינטגרציה הגבוהה וצריכת החשמל הנמוכה של CMOS, כך שהם יכולים להשלים זה את זה ולממש את מלוא היתרונות שלהם; יחד עם זאת, DMOS יכול לעבוד במצב מיתוג עם צריכת חשמל נמוכה ביותר. בקיצור, צריכת חשמל נמוכה, יעילות אנרגיה גבוהה ואינטגרציה גבוהה הם אחד היתרונות העיקריים של BCD. תהליך BCD יכול להפחית משמעותית את צריכת החשמל, לשפר את ביצועי המערכת ולהיות בעל אמינות טובה יותר. הפונקציות של מוצרים אלקטרוניים עולות מיום ליום, והדרישות לשינויי מתח, הגנה על קבלים והארכת חיי סוללה הופכות חשובות יותר ויותר. המאפיינים המהירים וחיסכון באנרגיה של BCD עומדים בדרישות התהליך עבור שבבי אנלוגיים/ניהול הספק בעלי ביצועים גבוהים.

טכנולוגיות מפתח של תהליך BCD

התקנים אופייניים בתהליך BCD כוללים CMOS במתח נמוך, צינורות MOS במתח גבוה, LDMOS עם מתחי פריצה שונים, דיודות NPN/PNP ו-Schottky אנכיות וכו'. תהליכים מסוימים משלבים גם התקנים כגון JFET ו-EEPROM, וכתוצאה מכך נוצר מגוון רחב של התקנים בתהליך BCD. לכן, בנוסף להתחשבות בתאימות של התקני מתח גבוה והתקני מתח נמוך, תהליכי לחיצה כפולה ותהליכי CMOS וכו' בתכנון, יש לקחת בחשבון גם טכנולוגיית בידוד מתאימה.

בטכנולוגיית בידוד BCD, צצו בזו אחר זו טכנולוגיות רבות כגון בידוד צומתים, בידוד עצמי ובידוד דיאלקטרי. טכנולוגיית בידוד צומתים היא לייצר את ההתקן על שכבת האפיטקסיאלית מסוג N של מצע מסוג P ולנצל את מאפייני ההטיה הפוכה של צומת PN כדי להשיג בידוד, מכיוון שלצומת PN יש התנגדות גבוהה מאוד תחת הטיה הפוכה.

טכנולוגיית בידוד עצמי היא למעשה בידוד צומת PN, המסתמך על מאפייני צומת ה-PN הטבעיים בין אזורי המקור והניקוז של המכשיר לבין המצע כדי להשיג בידוד. כאשר צינור ה-MOS מופעל, אזור המקור, אזור הניקוז והערוץ מוקפים באזור הדלדול, ויוצרים בידוד מהמצע. כאשר הוא כבוי, צומת ה-PN בין אזור הניקוז למצע מוטה לאחור, והמתח הגבוה של אזור המקור מבודד על ידי אזור הדלדול.

בידוד דיאלקטרי משתמש במדיה מבודדת כגון תחמוצת סיליקון כדי להשיג בידוד. בידוד קוואזי-דיאלקטרי, המבוסס על בידוד דיאלקטרי ובידוד צומת, פותח על ידי שילוב היתרונות של שניהם. על ידי אימוץ סלקטיבי של טכנולוגיית הבידוד הנ"ל, ניתן להשיג תאימות למתח גבוה ולמתח נמוך.

כיוון פיתוח תהליך BCD

פיתוח טכנולוגיית תהליך BCD אינו דומה לתהליך CMOS הסטנדרטי, שתמיד עקב אחר חוק מור והתפתח לכיוון רוחב קו קטן יותר ומהירות גבוהה יותר. תהליך BCD מובחן באופן גס ומתפתח בשלושה כיוונים: מתח גבוה, הספק גבוה וצפיפות גבוהה.

1. כיוון BCD במתח גבוה

BCD במתח גבוה יכול לייצר מעגלי בקרה במתח נמוך ואמינים במיוחד ומעגלי DMOS במתח גבוה במיוחד על אותו שבב בו זמנית, ויכול לממש את ייצורם של התקני מתח גבוה של 500-700 וולט. עם זאת, באופן כללי, BCD עדיין מתאים למוצרים עם דרישות גבוהות יחסית להתקני הספק, במיוחד התקני BJT או DMOS בזרם גבוה, וניתן להשתמש בו לבקרת הספק בתאורה אלקטרונית וביישומים תעשייתיים.

הטכנולוגיה הנוכחית לייצור BCD במתח גבוה היא טכנולוגיית RESURF שהוצעה על ידי אפל ואחרים בשנת 1979. המכשיר מיוצר באמצעות שכבה אפיטקסיאלית מסוממת קלות כדי להפוך את פיזור השדה החשמלי על פני השטח לשטוח יותר, ובכך לשפר את מאפייני הפריצה על פני השטח, כך שהפריצה מתרחשת בגוף במקום על פני השטח, ובכך להגדיל את מתח הפריצה של המכשיר. סימום קל הוא שיטה נוספת להגדלת מתח הפריצה של BCD. היא משתמשת בעיקר ב-DDD ניקוז מפוזר כפול (Double Doping Drain) וב-LDD ניקוז מסומם קלות (Lightly Doping Drain). באזור הניקוז של DMOS, נוסף אזור סחיפה מסוג N כדי לשנות את המגע המקורי בין הניקוז N+ למצע מסוג P למגע בין הניקוז N- למצע מסוג P, ובכך להגדיל את מתח הפריצה.

2. כיוון BCD בעל הספק גבוה

טווח המתחים של BCD בעל הספק גבוה הוא 40-90 וולט, והוא משמש בעיקר באלקטרוניקה לרכב הדורשת יכולת הנעת זרם גבוה, מתח בינוני ומעגלי בקרה פשוטים. מאפייני הביקוש שלו הם יכולת הנעת זרם גבוה, מתח בינוני, ומעגל הבקרה לרוב פשוט יחסית.

3. כיוון BCD בצפיפות גבוהה

BCD בצפיפות גבוהה, טווח המתח הוא 5-50 וולט, וחלק מאלקטרוניקת הרכב מגיעה ל-70 וולט. ניתן לשלב יותר ויותר פונקציות מורכבות ומגוונות באותו שבב. BCD בצפיפות גבוהה מאמץ כמה רעיונות עיצוב מודולריים כדי להשיג גיוון מוצרים, ומשמש בעיקר ביישומי אלקטרוניקה לרכב.

יישומים עיקריים של תהליך BCD

תהליך BCD נמצא בשימוש נרחב בניהול צריכת חשמל (בקרת צריכת חשמל וסוללות), כונני תצוגה, אלקטרוניקה לרכב, בקרה תעשייתית וכו'. שבב ניהול צריכת חשמל (PMIC) הוא אחד הסוגים החשובים של שבבים אנלוגיים. השילוב של תהליך BCD וטכנולוגיית SOI הוא גם מאפיין מרכזי בפיתוח תהליך BCD.

VET-China יכולה לספק חלקי גרפיט, לבד רך וקשיח, חלקי סיליקון קרביד, חלקי סיליקון קרביד CVD וחלקים מצופים sic/Tac תוך 30 יום.
אם אתם מעוניינים במוצרי המוליכים למחצה הנ"ל, אנא אל תהססו לפנות אלינו בפעם הראשונה.

טלפון: 86-1891 1596 392+
וואטסאפ: 86-18069021720
אֶלֶקטרוֹנִי:yeah@china-vet.com