Бүтээгдэхүүний мэдээлэл болон зөвлөгөө авахыг хүсвэл манай вэбсайтад тавтай морилно уу.
Манай вэбсайт:https://www.vet-china.com/
Хагас дамжуулагч үйлдвэрлэлийн процессууд нээлт хийсээр байгаа тул салбарт "Мүүрийн хууль" хэмээх алдарт мэдэгдэл тархаж байна. Үүнийг Intel-ийн үүсгэн байгуулагчдын нэг Гордон Мур 1965 онд санал болгосон. Үүний гол агуулга нь: нэгдсэн хэлхээнд байрлуулж болох транзисторын тоо 18-24 сар тутамд ойролцоогоор хоёр дахин нэмэгдэнэ. Энэ хууль нь зөвхөн салбарын хөгжлийн чиг хандлагын дүн шинжилгээ, урьдчилсан мэдээ төдийгүй хагас дамжуулагч үйлдвэрлэлийн процессыг хөгжүүлэх хөдөлгөгч хүч юм - бүх зүйл жижиг хэмжээтэй, тогтвортой гүйцэтгэлтэй транзистор үйлдвэрлэхэд чиглэгддэг. 1950-иад оноос өнөөг хүртэл, ойролцоогоор 70 жилийн хугацаанд нийт BJT, MOSFET, CMOS, DMOS, эрлийз BiCMOS болон BCD процессын технологийг боловсруулсан.
1. BJT
Хоёр туйлт уулзвар транзистор (BJT), ерөнхийдөө триод гэгддэг. Транзисторын цэнэгийн урсгал нь голчлон PN уулзвар дээрх зөөгчдийн диффузи ба шилжилтийн хөдөлгөөнөөс үүдэлтэй байдаг. Энэ нь электрон ба нүхний аль алиных нь урсгалыг хамардаг тул үүнийг хоёр туйлт төхөөрөмж гэж нэрлэдэг.
Үүссэн түүхийг нь эргэн харвал. Вакуум триодыг хатуу өсгөгчөөр солих санаанаас болж Шокли 1945 оны зун хагас дамжуулагчийн талаар үндсэн судалгаа хийх санал тавьсан. 1945 оны хоёрдугаар хагаст Белл Лаборатори нь Шоклигийн удирдсан хатуу төлөвт физикийн судалгааны бүлгийг байгуулсан. Энэ бүлэгт зөвхөн физикчид төдийгүй онолын физикч Бардин, туршилтын физикч Браттейн зэрэг хэлхээний инженер, химич нар багтдаг. 1947 оны 12-р сард хожим үеийнхний түүхэн үйл явдал гэж тооцогддог нэгэн үйл явдал гайхалтайгаар болсон - Бардин, Браттейн нар гүйдлийн өсгөгчтэй дэлхийн анхны германий цэгийн холбоо барих транзисторыг амжилттай зохион бүтээжээ.
Бардин болон Браттейн нарын анхны цэгэн холбоот транзистор
Үүний дараахан Шокли 1948 онд хоёр туйлт уулзвар транзисторыг зохион бүтээжээ. Тэрээр транзисторыг хоёр pn уулзвараас бүрдэх боломжтой гэж санал болгож, нэг нь урагш чиглэсэн, нөгөө нь урвуу чиглэлтэй гэж үзэж, 1948 оны 6-р сард патент авчээ. 1949 онд тэрээр уулзвар транзисторын ажиллагааны нарийвчилсан онолыг нийтэлжээ. Хоёр жил гаруйн дараа Белл Лабораторийн эрдэмтэд, инженерүүд уулзвар транзисторыг олноор үйлдвэрлэх процессыг боловсруулсан (1951 онд гарсан түүхэн үйл явдал) бөгөөд энэ нь электрон технологийн шинэ эрин үеийг нээсэн юм. Транзисторын зохион бүтээхэд оруулсан хувь нэмрийг нь үнэлж Шокли, Бардин, Браттейн нар хамтран 1956 онд Физикийн Нобелийн шагнал хүртжээ.
NPN хоёр туйлт уулзвар транзисторын энгийн бүтцийн диаграмм
Хоёр туйлт уулзвар транзисторын бүтцийн хувьд түгээмэл BJT нь NPN ба PNP юм. Дэлгэрэнгүй дотоод бүтцийг доорх зурагт үзүүлэв. Эмиттерт харгалзах хольцын хагас дамжуулагчийн бүс нь эмиттерийн бүс бөгөөд өндөр хольцын концентрацитай; суурьт харгалзах хольцын хагас дамжуулагчийн бүс нь маш нимгэн өргөнтэй, маш бага хольцын концентрацитай суурь бүс юм; коллекторт харгалзах хольцын хагас дамжуулагчийн бүс нь том талбайтай, маш бага хольцын концентрацитай коллекторын бүс юм.
BJT технологийн давуу талууд нь өндөр хариу үйлдэл үзүүлэх хурд, өндөр дамжуулалт (оролтын хүчдэлийн өөрчлөлт нь гаралтын гүйдлийн их өөрчлөлттэй тохирч байна), бага дуу чимээ, өндөр аналог нарийвчлал, хүчтэй гүйдэл дамжуулах чадвар юм; сул талууд нь бага интеграцчилал (босоо гүнийг хажуугийн хэмжээгээр багасгаж чадахгүй) болон өндөр эрчим хүчний хэрэглээ юм.
2. MOS
Металл Исэл Хагас Дамжуулагчтай Талбайн Эффектийн Транзистор (Металл Исэл Хагас Дамжуулагч FET), өөрөөр хэлбэл хагас дамжуулагч (S) дамжуулагч сувгийн унтраалгыг хянадаг талбарын эффектийн транзистор бөгөөд металл давхаргын хаалга (M-металл хөнгөн цагаан) болон эх үүсвэрт исэл давхарга (O-тусгаарлагч давхарга SiO2)-аар дамжуулан хүчдэл өгч цахилгаан орны эффект үүсгэдэг. Хаалга болон эх үүсвэр, хаалга болон ус зайлуулах хоолой нь SiO2 тусгаарлагч давхаргаар тусгаарлагдсан тул MOSFET-ийг тусгаарлагдсан хаалганы талбарын эффектийн транзистор гэж нэрлэдэг. 1962 онд Bell Labs компани амжилттай хөгжүүлэлтээ албан ёсоор зарласан бөгөөд энэ нь хагас дамжуулагчийн хөгжлийн түүхэн дэх хамгийн чухал үйл явдлуудын нэг болж, хагас дамжуулагч санах ойн үүсэх техникийн үндэс суурийг шууд тавьсан юм.
MOSFET-ийг дамжуулагч сувгийн төрлөөс хамааран P суваг болон N суваг гэж хувааж болно. Хаалганы хүчдэлийн далайцын дагуу үүнийг дараахь байдлаар хувааж болно: хомсдолын төрөл - хаалганы хүчдэл тэг байх үед ус зайлуулах хоолой болон эх үүсвэрийн хооронд дамжуулагч суваг байдаг; сайжруулалтын төрөл - N (P) сувгийн төхөөрөмжүүдийн хувьд хаалганы хүчдэл тэгээс их (бага) байх үед л дамжуулагч суваг байдаг бөгөөд чадлын MOSFET нь голчлон N сувгийн сайжруулалтын төрөл юм.
MOS болон триодын хоорондох гол ялгаанууд нь дараахь зүйлийг багтаасан боловч үүгээр хязгаарлагдахгүй.
-Триодууд нь хоёр туйлт төхөөрөмж юм, учир нь олонх болон цөөнх зөөгч хоёулаа дамжуулалтад нэгэн зэрэг оролцдог; харин MOS нь хагас дамжуулагч дахь олонх зөөгчөөр дамжуулан цахилгаан дамжуулдаг бөгөөд үүнийг нэг туйлт транзистор гэж нэрлэдэг.
-Триодууд нь харьцангуй өндөр эрчим хүчний хэрэглээтэй, гүйдлийн хяналттай төхөөрөмжүүд; харин MOSFETүүд нь бага эрчим хүчний хэрэглээтэй, хүчдэлийн хяналттай төхөөрөмжүүд юм.
-Триодууд нь өндөр эсэргүүцэлтэй байдаг бол MOS хоолойнууд нь бага эсэргүүцэлтэй, ердөө хэдэн зуун миллиомтой байдаг. Одоогийн цахилгаан төхөөрөмжүүдэд MOS хоолойг ерөнхийдөө унтраалга болгон ашигладаг бөгөөд голчлон MOS-ийн үр ашиг нь триодуудтай харьцуулахад харьцангуй өндөр байдагтай холбоотой юм.
-Триодууд харьцангуй давуу талтай бөгөөд MOS хоолойнууд харьцангуй үнэтэй байдаг.
-Өнөө үед MOS лампыг ихэнх тохиолдолд триодыг орлуулахад ашигладаг. Зөвхөн бага чадлын эсвэл цахилгаанд мэдрэмтгий бус зарим тохиолдолд л бид үнийн давуу талыг харгалзан триодыг ашиглах болно.
3. CMOS
Нэмэлт металл исэл хагас дамжуулагч: CMOS технологи нь электрон төхөөрөмж болон логик хэлхээг бүтээхэд нэмэлт p төрлийн болон n төрлийн металл исэл хагас дамжуулагч транзистор (MOSFET) ашигладаг. Дараах зурагт "1→0" эсвэл "0→1" хувиргалтад ашиглагддаг нийтлэг CMOS инвертерийг харуулав.
Дараах зураг нь ердийн CMOS хөндлөн огтлол юм. Зүүн тал нь NMS, баруун тал нь PMOS юм. Хоёр MOS-ийн G туйлууд нь нийтлэг хаалганы оролт, D туйлууд нь нийтлэг ус зайлуулах гаралт болж холбогдсон. VDD нь PMOS-ийн эх үүсвэртэй, VSS нь NMOS-ийн эх үүсвэртэй холбогдсон.
1963 онд Fairchild Semiconductor-ийн Ванласс, Сах нар CMOS хэлхээг зохион бүтээжээ. 1968 онд Америкийн Радио Корпораци (RCA) анхны CMOS интеграл хэлхээний бүтээгдэхүүнийг боловсруулсан бөгөөд түүнээс хойш CMOS хэлхээ нь маш их хөгжсөн. Үүний давуу талууд нь бага эрчим хүчний хэрэглээ, өндөр интеграцчилал юм (STI/LOCOS процесс нь интеграцчиллыг улам сайжруулж чадна); сул тал нь түгжих эффект байдаг (PN уулзварын урвуу хазайлтыг MOS хоолойн хооронд тусгаарлалт болгон ашигладаг бөгөөд хөндлөнгийн оролцоо нь сайжруулсан гогцоо үүсгэж, хэлхээг шатааж болно).
4. DMOS
Давхар тархсан металл исэл хагас дамжуулагч: Ердийн MOSFET төхөөрөмжүүдийн бүтэцтэй төстэй, эх үүсвэр, ус зайлуулах хоолой, хаалга болон бусад электродуудтай боловч ус зайлуулах төгсгөлийн эвдрэлийн хүчдэл өндөр байдаг. Давхар тархалтын процессыг ашигладаг.
Доорх зурагт стандарт N сувгийн DMOS-ийн хөндлөн огтлолыг харуулав. Энэ төрлийн DMOS төхөөрөмжийг ихэвчлэн MOSFET-ийн эх үүсвэрийг газардуулгатай холбосон нам талын шилжүүлэгч програмуудад ашигладаг. Үүнээс гадна P сувгийн DMOS байдаг. Энэ төрлийн DMOS төхөөрөмжийг ихэвчлэн MOSFET-ийн эх үүсвэрийг эерэг хүчдэлд холбосон өндөр талын шилжүүлэгч програмуудад ашигладаг. CMOS-той адил нэмэлт DMOS төхөөрөмжүүд нь нэмэлт шилжүүлэгч функцийг хангахын тулд нэг чип дээр N суваг болон P сувгийн MOSFET ашигладаг.
Сувгийн чиглэлээс хамааран DMOS-ийг босоо давхар тархсан металл исэл хагас дамжуулагч талбарын эффект транзистор VDMOS (Босоо давхар тархсан MOSFET) болон хажуугийн давхар тархсан металл исэл хагас дамжуулагч талбарын эффект транзистор LDMOS (Хажуугийн давхар тархсан MOSFET) гэсэн хоёр төрөлд хувааж болно.
VDMOS төхөөрөмжүүдийг босоо сувагтайгаар зохион бүтээсэн. Хажуугийн DMOS төхөөрөмжүүдтэй харьцуулахад тэдгээр нь эвдрэлийн хүчдэл болон гүйдлийг зохицуулах чадвар өндөр боловч асаах эсэргүүцэл харьцангуй өндөр хэвээр байна.
LDMOS төхөөрөмжүүд нь хажуугийн сувагтайгаар бүтээгдсэн бөгөөд тэгш бус тэжээлийн MOSFET төхөөрөмжүүд юм. Босоо DMOS төхөөрөмжүүдтэй харьцуулахад тэдгээр нь бага эсэргүүцэлтэй, илүү хурдан шилжих хурдтай байдаг.
Уламжлалт MOSFET-тэй харьцуулахад DMOS нь өндөр багтаамжтай, бага эсэргүүцэлтэй тул цахилгаан унтраалга, цахилгаан хэрэгсэл, цахилгаан тээврийн хэрэгслийн хөтлөгч зэрэг өндөр хүчин чадалтай электрон төхөөрөмжүүдэд өргөн хэрэглэгддэг.
5. BiCMOS
Хоёр туйлт CMOS нь CMOS болон хоёр туйлт төхөөрөмжүүдийг нэг чип дээр нэгэн зэрэг нэгтгэдэг технологи юм. Үүний үндсэн санаа нь CMOS төхөөрөмжийг үндсэн нэгж хэлхээ болгон ашиглах, их хэмжээний багтаамжийн ачааллыг жолоодох шаардлагатай хоёр туйлт төхөөрөмж эсвэл хэлхээг нэмэх явдал юм. Тиймээс BiCMOS хэлхээ нь CMOS хэлхээний өндөр интеграцчилал, бага эрчим хүчний хэрэглээ, мөн BJT хэлхээний өндөр хурдтай, хүчтэй гүйдэл жолоодох чадварын давуу талуудтай.
STMicroelectronics-ийн BiCMOS SiGe (цахиурын германий) технологи нь RF, аналог болон дижитал эд ангиудыг нэг чип дээр нэгтгэдэг бөгөөд энэ нь гадаад эд ангиудын тоог мэдэгдэхүйц бууруулж, эрчим хүчний хэрэглээг оновчтой болгодог.
6. BCD
Bipolar-CMOS-DMOS, энэхүү технологи нь хоёр туйлт, CMOS болон DMOS төхөөрөмжүүдийг нэг чип дээр үйлдвэрлэх боломжийг олгодог бөгөөд үүнийг BCD процесс гэж нэрлэдэг бөгөөд үүнийг анх 1986 онд STMicroelectronics (ST) амжилттай боловсруулсан.
Биполяр нь аналог хэлхээнд, CMOS нь дижитал болон логик хэлхээнд, DMOS нь цахилгаан болон өндөр хүчдэлийн төхөөрөмжүүдэд тохиромжтой. BCD нь гурвын давуу талыг хослуулсан. Тасралтгүй сайжруулалтын дараа BCD нь цахилгаан удирдлага, аналог өгөгдөл цуглуулах, цахилгаан хөдөлгүүрийн чиглэлээр өргөн хэрэглэгддэг. ST-ийн албан ёсны вэбсайтын мэдээлснээр BCD-ийн боловсорсон процесс нь 100 нм орчим хэвээр байгаа бол 90 нм нь туршилтын загварт байгаа бөгөөд 40 нм BCD технологи нь хөгжүүлэлтийн шатандаа явж буй дараагийн үеийн бүтээгдэхүүнүүдэд хамаарна.
Нийтэлсэн цаг: 2024 оны 9-р сарын 10