BCD-proces

Wat is het BCD-proces?

Het BCD-proces is een geïntegreerde procestechnologie voor één chip, die in 1986 voor het eerst door ST werd geïntroduceerd. Met deze technologie kunnen bipolaire, CMOS- en DMOS-componenten op dezelfde chip worden geproduceerd. De technologie zorgt voor een aanzienlijke verkleining van het chipoppervlak.

Het BCD-proces benut optimaal de voordelen van bipolaire aansturing, de hoge integratie en het lage stroomverbruik van CMOS, en de hoge spanning en stroomcapaciteit van DMOS. DMOS speelt hierbij een cruciale rol in de verbetering van het stroomverbruik en de integratie. Met de verdere ontwikkeling van geïntegreerde schakelingen is het BCD-proces uitgegroeid tot de belangrijkste productietechnologie voor PMIC's.

BCD-procesdoorsnedediagram, bronnennetwerk, dank u wel

Voordelen van het BCD-proces

Het BCD-proces maakt het mogelijk om bipolaire, CMOS- en DMOS-vermogenscomponenten tegelijkertijd op één chip te integreren. Het combineert de hoge transconductantie en het sterke vermogen om belastingen aan te sturen van bipolaire componenten met de hoge integratie en het lage energieverbruik van CMOS, waardoor ze elkaar aanvullen en hun respectievelijke voordelen volledig benutten. Tegelijkertijd kan DMOS in schakelmodus werken met een extreem laag energieverbruik. Kortom, een laag energieverbruik, een hoge energie-efficiëntie en een hoge integratie zijn een van de belangrijkste voordelen van BCD. Het BCD-proces kan het energieverbruik aanzienlijk verlagen, de systeemprestaties verbeteren en een hogere betrouwbaarheid bieden. De functionaliteit van elektronische producten neemt dagelijks toe en de eisen ten aanzien van spanningsveranderingen, condensatorbeveiliging en een langere levensduur van de batterij worden steeds belangrijker. De hoge snelheid en energiebesparende eigenschappen van BCD voldoen aan de proceseisen voor hoogwaardige analoge/energiebeheerchips.

Kerntechnologieën van het BCD-proces

Typische componenten van het BCD-proces zijn onder andere laagspannings-CMOS, hoogspannings-MOS-buizen, LDMOS met verschillende doorslagspanningen, verticale NPN/PNP- en Schottky-diodes, enzovoort. Sommige processen integreren ook componenten zoals JFET's en EEPROM's, wat resulteert in een grote verscheidenheid aan componenten binnen het BCD-proces. Daarom moet, naast de compatibiliteit van hoogspannings- en laagspanningscomponenten, dubbelklikprocessen en CMOS-processen, enzovoort, ook rekening worden gehouden met geschikte isolatietechnologie bij het ontwerp.

In de BCD-isolatietechnologie zijn veel technologieën, zoals junctie-isolatie, zelfisolatie en diëlektrische isolatie, de een na de ander ontstaan. Junctie-isolatietechnologie maakt gebruik van de eigenschappen van de PN-junctie onder omgekeerde polarisatie om isolatie te realiseren, omdat de PN-junctie een zeer hoge weerstand heeft onder omgekeerde polarisatie.

Zelfisolatietechnologie is in essentie PN-junctie-isolatie, die gebruikmaakt van de natuurlijke PN-junctie-eigenschappen tussen de source- en drain-gebieden van het apparaat en het substraat om isolatie te realiseren. Wanneer de MOS-buis is ingeschakeld, worden het source-gebied, het drain-gebied en het kanaal omgeven door het depletiegebied, waardoor isolatie van het substraat ontstaat. Wanneer de buis is uitgeschakeld, wordt de PN-junctie tussen het drain-gebied en het substraat in sperrichting geschakeld en wordt de hoge spanning van het source-gebied geïsoleerd door het depletiegebied.

Diëlektrische isolatie maakt gebruik van isolerende materialen zoals siliciumoxide om isolatie te realiseren. Gebaseerd op diëlektrische isolatie en junctie-isolatie is quasi-diëlektrische isolatie ontwikkeld door de voordelen van beide te combineren. Door selectief gebruik te maken van de bovengenoemde isolatietechnologieën kan compatibiliteit met zowel hoge als lage spanningen worden bereikt.

Ontwikkelingsrichting van het BCD-proces

De ontwikkeling van BCD-procestechnologie is anders dan die van het standaard CMOS-proces, dat altijd de wet van Moore heeft gevolgd en zich ontwikkelde in de richting van kleinere lijnbreedtes en hogere snelheden. BCD-processen onderscheiden zich grofweg door en ontwikkelen zich in drie richtingen: hoge spanning, hoog vermogen en hoge dichtheid.

1. Hoogspannings-BCD-richting

Hoogspannings-BCD kan tegelijkertijd zeer betrouwbare laagspanningsregelcircuits en ultrahoogspannings-DMOS-circuits op dezelfde chip produceren, en maakt de productie van hoogspanningscomponenten van 500-700V mogelijk. Over het algemeen is BCD echter nog steeds geschikt voor producten met relatief hoge eisen aan vermogenscomponenten, met name BJT's of DMOS-componenten met hoge stroomsterkte, en kan het worden gebruikt voor vermogensregeling in elektronische verlichting en industriële toepassingen.

De huidige technologie voor de productie van hoogspannings-BCD's is de RESURF-technologie, voorgesteld door Appel et al. in 1979. Het apparaat wordt gemaakt met behulp van een licht gedoteerde epitaxiale laag om de elektrische veldverdeling aan het oppervlak vlakker te maken, waardoor de doorslagkarakteristieken aan het oppervlak verbeteren. Hierdoor vindt de doorslag plaats in het lichaam in plaats van aan het oppervlak, wat de doorslagspanning van het apparaat verhoogt. Lichte dotering is een andere methode om de doorslagspanning van BCD's te verhogen. Hierbij wordt voornamelijk gebruikgemaakt van een dubbel gediffundeerde drain (DDD, Double Doping Drain) en een licht gedoteerde drain (LDD, Light Doping Drain). In het DMOS-draingebied wordt een N-type driftgebied toegevoegd om het oorspronkelijke contact tussen de N+-drain en het P-type substraat te veranderen in een contact tussen de N--drain en het P-type substraat, waardoor de doorslagspanning toeneemt.

2. Krachtige BCD-richting

Het spanningsbereik van krachtige BCD's ligt tussen de 40 en 90 V. Ze worden voornamelijk gebruikt in auto-elektronica die een hoog stroomaanstuurvermogen, een gemiddelde spanning en een relatief eenvoudig besturingscircuit vereisen. De eisen die eraan worden gesteld zijn een hoog stroomaanstuurvermogen, een gemiddelde spanning en een vaak relatief eenvoudig besturingscircuit.

3. BCD-richting met hoge dichtheid

High-density BCD's hebben een spanningsbereik van 5-50V, en sommige automotive elektronica kan zelfs tot 70V gaan. Steeds complexere en uiteenlopende functies kunnen op dezelfde chip worden geïntegreerd. High-density BCD's maken gebruik van modulaire ontwerpprincipes om productdiversificatie te realiseren en worden voornamelijk gebruikt in automotive elektronica.

Belangrijkste toepassingen van het BCD-proces

Het BCD-proces wordt veel gebruikt in energiebeheer (stroom- en batterijregeling), beeldschermaansturing, auto-elektronica, industriële besturing, enzovoort. De energiebeheerchip (PMIC) is een belangrijk type analoge chip. De combinatie van het BCD-proces en SOI-technologie is ook een belangrijk kenmerk van de ontwikkeling van het BCD-proces.

VET-China kan binnen 30 dagen grafietonderdelen, zacht-stijf vilt, siliciumcarbideonderdelen, CVD-siliciumcarbideonderdelen en SIC/TAC-gecoate onderdelen leveren.
Mocht u interesse hebben in de bovengenoemde halfgeleiderproducten, neem dan gerust direct contact met ons op.

Tel: +86-1891 1596 392
WhatsApp: 86-18069021720
E-mail:yeah@china-vet.com