उत्पादन जानकारी र परामर्शको लागि हाम्रो वेबसाइटमा स्वागत छ।
हाम्रो वेबसाइट:https://www.vet-china.com/
अर्धचालक उत्पादन प्रक्रियाहरूले निरन्तर प्रगति गर्दै जाँदा, उद्योगमा "मूरको नियम" नामक एउटा प्रसिद्ध भनाइ फैलिएको छ। यो १९६५ मा इन्टेलका संस्थापकहरू मध्ये एक गोर्डन मूरले प्रस्ताव गरेका थिए। यसको मुख्य विषयवस्तु हो: एकीकृत सर्किटमा राख्न सकिने ट्रान्जिस्टरहरूको संख्या लगभग प्रत्येक १८ देखि २४ महिनामा दोब्बर हुनेछ। यो कानून उद्योगको विकास प्रवृत्तिको विश्लेषण र भविष्यवाणी मात्र होइन, तर अर्धचालक उत्पादन प्रक्रियाहरूको विकासको लागि एक प्रेरक शक्ति पनि हो - सबै कुरा सानो आकार र स्थिर प्रदर्शनका साथ ट्रान्जिस्टरहरू बनाउनु हो। १९५० देखि हालसम्म, लगभग ७० वर्षमा, कुल BJT, MOSFET, CMOS, DMOS, र हाइब्रिड BiCMOS र BCD प्रक्रिया प्रविधिहरू विकास गरिएका छन्।
१. बिजेटी
द्विध्रुवीय जंक्शन ट्रान्जिस्टर (BJT), जसलाई सामान्यतया ट्रायोड भनिन्छ। ट्रान्जिस्टरमा चार्ज प्रवाह मुख्यतया PN जंक्शनमा वाहकहरूको प्रसार र बहाव गतिको कारणले हुन्छ। किनकि यसमा इलेक्ट्रोन र प्वाल दुवैको प्रवाह समावेश हुन्छ, यसलाई द्विध्रुवीय उपकरण भनिन्छ।
यसको जन्मको इतिहासलाई फर्केर हेर्दा। ठोस एम्पलीफायरहरूले भ्याकुम ट्रायोडहरू प्रतिस्थापन गर्ने विचारको कारण, शकलीले १९४५ को गर्मीमा अर्धचालकहरूमा आधारभूत अनुसन्धान गर्ने प्रस्ताव राखे। १९४५ को दोस्रो आधामा, बेल ल्याब्सले शकलीको नेतृत्वमा एक ठोस-अवस्था भौतिकशास्त्र अनुसन्धान समूह स्थापना गर्यो। यस समूहमा, भौतिकशास्त्रीहरू मात्र होइन, सर्किट इन्जिनियरहरू र रसायनशास्त्रीहरू पनि छन्, जसमा एक सैद्धान्तिक भौतिकशास्त्री बार्डिन र एक प्रयोगात्मक भौतिकशास्त्री ब्राटेन पनि छन्। डिसेम्बर १९४७ मा, पछिल्ला पुस्ताहरूले कोसेढुङ्गा मानेको घटना शानदार रूपमा भयो - बार्डिन र ब्राटेनले वर्तमान प्रवर्धनको साथ विश्वको पहिलो जर्मेनियम पोइन्ट-सम्पर्क ट्रान्जिस्टर सफलतापूर्वक आविष्कार गरे।
बार्डिन र ब्राटेनको पहिलो पोइन्ट-सम्पर्क ट्रान्जिस्टर
त्यसको केही समयपछि, शक्लीले १९४८ मा बाइपोलर जंक्शन ट्रान्जिस्टरको आविष्कार गरे। उनले ट्रान्जिस्टर दुई pn जंक्शनहरू मिलेर बनेको हुन सक्छ भन्ने प्रस्ताव गरे, एउटा अगाडि पक्षपाती र अर्को उल्टो पक्षपाती, र जुन १९४८ मा पेटेन्ट प्राप्त गरे। १९४९ मा, उनले जंक्शन ट्रान्जिस्टरको कामको विस्तृत सिद्धान्त प्रकाशित गरे। दुई वर्षभन्दा बढी समय पछि, बेल ल्याब्सका वैज्ञानिक र इन्जिनियरहरूले जंक्शन ट्रान्जिस्टरहरूको ठूलो उत्पादन (१९५१ मा माइलस्टोन) प्राप्त गर्न एक प्रक्रिया विकास गरे, जसले इलेक्ट्रोनिक प्रविधिको नयाँ युगको सुरुवात गर्यो। ट्रान्जिस्टरहरूको आविष्कारमा उनीहरूको योगदानको मान्यतामा, शक्ली, बार्डिन र ब्राटेनले संयुक्त रूपमा १९५६ को भौतिकशास्त्रमा नोबेल पुरस्कार जिते।
NPN द्विध्रुवी जंक्शन ट्रान्जिस्टरको सरल संरचनात्मक रेखाचित्र
द्विध्रुवी जंक्शन ट्रान्जिस्टरहरूको संरचनाको सन्दर्भमा, सामान्य BJT हरू NPN र PNP हुन्। विस्तृत आन्तरिक संरचना तलको चित्रमा देखाइएको छ। उत्सर्जकसँग मिल्दोजुल्दो अशुद्धता अर्धचालक क्षेत्र उत्सर्जक क्षेत्र हो, जसमा उच्च डोपिङ सांद्रता हुन्छ; आधारसँग मिल्दोजुल्दो अशुद्धता अर्धचालक क्षेत्र आधार क्षेत्र हो, जसको चौडाइ धेरै पातलो र डोपिङ सांद्रता धेरै कम हुन्छ; कलेक्टरसँग मिल्दोजुल्दो अशुद्धता अर्धचालक क्षेत्र कलेक्टर क्षेत्र हो, जसको क्षेत्रफल ठूलो र डोपिङ सांद्रता धेरै कम हुन्छ।
BJT प्रविधिका फाइदाहरू उच्च प्रतिक्रिया गति, उच्च ट्रान्सकन्डक्टेन्स (इनपुट भोल्टेज परिवर्तनहरू ठूलो आउटपुट करेन्ट परिवर्तनहरूसँग मेल खान्छ), कम आवाज, उच्च एनालग शुद्धता, र बलियो करेन्ट ड्राइभिङ क्षमता हुन्; बेफाइदाहरू कम एकीकरण (पार्श्व आकारको साथ ठाडो गहिराइ घटाउन सकिँदैन) र उच्च पावर खपत हुन्।
२. राज्यमन्त्री
मेटल अक्साइड सेमीकन्डक्टर फिल्ड इफेक्ट ट्रान्जिस्टर (मेटल अक्साइड सेमीकन्डक्टर FET), अर्थात्, एक फिल्ड इफेक्ट ट्रान्जिस्टर जसले सेमीकन्डक्टर (S) कन्डक्टिव्ह च्यानलको स्विचलाई धातु तह (M-मेटल एल्युमिनियम) को गेटमा भोल्टेज लागू गरेर र अक्साइड तह (O-इन्सुलेटिंग तह SiO2) मार्फत स्रोतलाई विद्युतीय क्षेत्रको प्रभाव उत्पन्न गर्न नियन्त्रण गर्दछ। गेट र स्रोत, र गेट र ड्रेन SiO2 इन्सुलेट तहद्वारा अलग गरिएको हुनाले, MOSFET लाई इन्सुलेटेड गेट फिल्ड इफेक्ट ट्रान्जिस्टर पनि भनिन्छ। १९६२ मा, बेल ल्याब्सले आधिकारिक रूपमा सफल विकासको घोषणा गर्यो, जुन अर्धचालक विकासको इतिहासमा सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण कोसेढुङ्गाहरू मध्ये एक बन्यो र अर्धचालक मेमोरीको आगमनको लागि प्रत्यक्ष रूपमा प्राविधिक जग बसाल्यो।
MOSFET लाई प्रवाहकीय च्यानल प्रकार अनुसार P च्यानल र N च्यानलमा विभाजन गर्न सकिन्छ। गेट भोल्टेज एम्प्लिच्युड अनुसार, यसलाई निम्नमा विभाजन गर्न सकिन्छ: डिप्लेशन प्रकार - जब गेट भोल्टेज शून्य हुन्छ, ड्रेन र स्रोत बीच एक प्रवाहकीय च्यानल हुन्छ; वृद्धि प्रकार - N (P) च्यानल उपकरणहरूको लागि, गेट भोल्टेज शून्य भन्दा बढी (कम) हुँदा मात्र प्रवाहकीय च्यानल हुन्छ, र पावर MOSFET मुख्यतया N च्यानल वृद्धि प्रकार हो।
MOS र ट्रायोड बीचको मुख्य भिन्नताहरूमा निम्न बुँदाहरू समावेश छन् तर सीमित छैनन्:
-ट्रायोडहरू द्विध्रुवीय उपकरणहरू हुन् किनभने बहुमत र अल्पसंख्यक वाहकहरू दुवै एकै समयमा चालनमा भाग लिन्छन्; जबकि MOS ले अर्धचालकहरूमा बहुमत वाहकहरू मार्फत मात्र बिजुली सञ्चालन गर्दछ, र यसलाई एकध्रुवीय ट्रान्जिस्टर पनि भनिन्छ।
-ट्रायोडहरू अपेक्षाकृत उच्च पावर खपत भएका वर्तमान-नियन्त्रित उपकरणहरू हुन्; जबकि MOSFET हरू कम पावर खपत भएका भोल्टेज-नियन्त्रित उपकरणहरू हुन्।
-ट्रायोडहरूमा ठूलो अन-रेजिस्टेन्स हुन्छ, जबकि MOS ट्यूबहरूमा सानो अन-रेजिस्टेन्स हुन्छ, केवल केही सय मिलिओम। हालको विद्युतीय उपकरणहरूमा, MOS ट्यूबहरू सामान्यतया स्विचको रूपमा प्रयोग गरिन्छ, मुख्यतया किनभने MOS को दक्षता ट्रायडहरूको तुलनामा अपेक्षाकृत उच्च हुन्छ।
-ट्रायोडहरूको लागत तुलनात्मक रूपमा लाभदायक हुन्छ, र MOS ट्यूबहरू तुलनात्मक रूपमा महँगो हुन्छन्।
-आजकल, धेरैजसो परिदृश्यहरूमा ट्रायोडहरू प्रतिस्थापन गर्न MOS ट्यूबहरू प्रयोग गरिन्छ। केही कम-शक्ति वा पावर-असंवेदनशील परिदृश्यहरूमा मात्र, हामी मूल्य फाइदालाई विचार गर्दै ट्रायोडहरू प्रयोग गर्नेछौं।
३. CMOS
पूरक धातु अक्साइड अर्धचालक: CMOS प्रविधिले इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरू र तर्क सर्किटहरू निर्माण गर्न पूरक p-प्रकार र n-प्रकार धातु अक्साइड अर्धचालक ट्रान्जिस्टरहरू (MOSFETs) प्रयोग गर्दछ। निम्न चित्रले "1→0" वा "0→1" रूपान्तरणको लागि प्रयोग गरिने सामान्य CMOS इन्भर्टर देखाउँछ।
निम्न चित्र एक विशिष्ट CMOS क्रस-सेक्शन हो। बायाँ तर्फ NMS छ, र दायाँ तर्फ PMOS छ। दुई MOS को G पोलहरू एक साझा गेट इनपुटको रूपमा एकसाथ जोडिएका छन्, र D पोलहरू एक साझा ड्रेन आउटपुटको रूपमा एकसाथ जोडिएका छन्। VDD PMOS को स्रोतसँग जोडिएको छ, र VSS NMOS को स्रोतसँग जोडिएको छ।
१९६३ मा, फेयरचाइल्ड सेमीकन्डक्टरका वानलास र साहले CMOS सर्किट आविष्कार गरे। १९६८ मा, अमेरिकन रेडियो कर्पोरेशन (RCA) ले पहिलो CMOS एकीकृत सर्किट उत्पादन विकास गर्यो, र त्यसबेलादेखि, CMOS सर्किटले ठूलो विकास हासिल गरेको छ। यसको फाइदाहरू कम पावर खपत र उच्च एकीकरण हुन् (STI/LOCOS प्रक्रियाले एकीकरणलाई अझ सुधार गर्न सक्छ); यसको बेफाइदा लक प्रभावको अस्तित्व हो (PN जंक्शन रिभर्स बायस MOS ट्यूबहरू बीचको अलगावको रूपमा प्रयोग गरिन्छ, र हस्तक्षेपले सजिलैसँग परिष्कृत लूप बनाउन सक्छ र सर्किट जलाउन सक्छ)।
४. डीएमओएस
डबल-डिफ्युज्ड मेटल अक्साइड सेमीकन्डक्टर: साधारण MOSFET उपकरणहरूको संरचना जस्तै, यसमा स्रोत, ड्रेन, गेट र अन्य इलेक्ट्रोडहरू पनि छन्, तर ड्रेन एन्डको ब्रेकडाउन भोल्टेज उच्च छ। डबल डिफ्युज्ड प्रक्रिया प्रयोग गरिन्छ।
तलको चित्रले मानक N-च्यानल DMOS को क्रस-सेक्शन देखाउँछ। यस प्रकारको DMOS उपकरण सामान्यतया कम-साइड स्विचिंग अनुप्रयोगहरूमा प्रयोग गरिन्छ, जहाँ MOSFET को स्रोत जमिनमा जोडिएको हुन्छ। यसको अतिरिक्त, त्यहाँ P-च्यानल DMOS छ। यस प्रकारको DMOS उपकरण सामान्यतया उच्च-साइड स्विचिंग अनुप्रयोगहरूमा प्रयोग गरिन्छ, जहाँ MOSFET को स्रोत सकारात्मक भोल्टेजमा जोडिएको हुन्छ। CMOS जस्तै, पूरक DMOS उपकरणहरूले पूरक स्विचिंग कार्यहरू प्रदान गर्न एउटै चिपमा N-च्यानल र P-च्यानल MOSFET हरू प्रयोग गर्छन्।
च्यानलको दिशामा निर्भर गर्दै, DMOS लाई दुई प्रकारमा विभाजन गर्न सकिन्छ, अर्थात् ठाडो डबल-डिफ्युज्ड मेटल अक्साइड सेमीकन्डक्टर फिल्ड इफेक्ट ट्रान्जिस्टर VDMOS (ठाडो डबल-डिफ्युज्ड MOSFET) र पार्श्व डबल-डिफ्युज्ड मेटल अक्साइड सेमीकन्डक्टर फिल्ड इफेक्ट ट्रान्जिस्टर LDMOS (पार्श्व डबल-डिफ्युज्ड MOSFET)।
VDMOS उपकरणहरू ठाडो च्यानलको साथ डिजाइन गरिएका छन्। पार्श्व DMOS उपकरणहरूको तुलनामा, तिनीहरूसँग उच्च ब्रेकडाउन भोल्टेज र वर्तमान ह्यान्डलिङ क्षमताहरू छन्, तर अन-प्रतिरोध अझै पनि अपेक्षाकृत ठूलो छ।
LDMOS उपकरणहरू पार्श्व च्यानलको साथ डिजाइन गरिएका छन् र असममित पावर MOSFET उपकरणहरू हुन्। ठाडो DMOS उपकरणहरूको तुलनामा, तिनीहरूले कम अन-प्रतिरोध र छिटो स्विचिंग गतिलाई अनुमति दिन्छन्।
परम्परागत MOSFET हरूको तुलनामा, DMOS मा उच्च अन-क्यापेसिटन्स र कम प्रतिरोध छ, त्यसैले यो पावर स्विचहरू, पावर उपकरणहरू र विद्युतीय सवारी साधन ड्राइभहरू जस्ता उच्च-शक्ति इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ।
५. BiCMOS
बाइपोलर CMOS एउटा प्रविधि हो जसले CMOS र बाइपोलर उपकरणहरूलाई एउटै चिपमा एकै समयमा एकीकृत गर्दछ। यसको आधारभूत विचार भनेको CMOS उपकरणहरूलाई मुख्य एकाइ सर्किटको रूपमा प्रयोग गर्नु हो, र बाइपोलर उपकरणहरू वा सर्किटहरू थप्नु हो जहाँ ठूला क्यापेसिटिभ लोडहरू चलाउन आवश्यक पर्दछ। त्यसकारण, BiCMOS सर्किटहरूमा CMOS सर्किटहरूको उच्च एकीकरण र कम पावर खपतका फाइदाहरू छन्, र BJT सर्किटहरूको उच्च गति र बलियो वर्तमान ड्राइभिङ क्षमताहरूका फाइदाहरू छन्।
STMicroelectronics को BiCMOS SiGe (सिलिकन जर्मेनियम) प्रविधिले RF, एनालग र डिजिटल भागहरूलाई एउटै चिपमा एकीकृत गर्दछ, जसले बाह्य कम्पोनेन्टहरूको संख्यालाई उल्लेखनीय रूपमा घटाउन र बिजुली खपतलाई अनुकूलन गर्न सक्छ।
६. बीसीडी
बाइपोलर-CMOS-DMOS, यो प्रविधिले BCD प्रक्रिया भनिने एउटै चिपमा बाइपोलर, CMOS र DMOS उपकरणहरू बनाउन सक्छ, जुन पहिलो पटक STMicroelectronics (ST) द्वारा १९८६ मा सफलतापूर्वक विकास गरिएको थियो।
बाइपोलर एनालग सर्किटहरूको लागि उपयुक्त छ, CMOS डिजिटल र तर्क सर्किटहरूको लागि उपयुक्त छ, र DMOS पावर र उच्च-भोल्टेज उपकरणहरूको लागि उपयुक्त छ। BCD ले तीनका फाइदाहरू संयोजन गर्दछ। निरन्तर सुधार पछि, BCD लाई पावर व्यवस्थापन, एनालग डेटा अधिग्रहण र पावर एक्चुएटरहरूको क्षेत्रहरूमा उत्पादनहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ। ST को आधिकारिक वेबसाइटका अनुसार, BCD को लागि परिपक्व प्रक्रिया अझै पनि १००nm को आसपास छ, ९०nm अझै प्रोटोटाइप डिजाइनमा छ, र ४०nmBCD प्रविधि यसको अर्को पुस्ताका उत्पादनहरू विकास अन्तर्गत छ।
पोस्ट समय: सेप्टेम्बर-१०-२०२४