Что такое процесс BCD?
Технология BCD — это технология производства однокристальных интегральных схем, впервые представленная компанией ST в 1986 году. Эта технология позволяет создавать биполярные, CMOS и DMOS-устройства на одном кристалле. Ее применение значительно уменьшает площадь кристалла.
Можно сказать, что BCD-процесс в полной мере использует преимущества биполярного управления, высокой степени интеграции и низкого энергопотребления CMOS-технологии, а также высокой токовой и вольт-амперной способности DMOS-транзисторов. При этом DMOS-технология является ключевым фактором повышения энергоэффективности и интеграции. С дальнейшим развитием технологии интегральных схем BCD-процесс стал основной технологией производства PMIC.
Схема поперечного сечения процесса BCD, исходная сеть, спасибо.
Преимущества процесса BCD
Технология BCD позволяет одновременно размещать на одном кристалле биполярные, КМОП и ДМОП силовые устройства, объединяя высокую крутизну характеристики и мощную способность управления нагрузкой биполярных устройств с высокой степенью интеграции и низким энергопотреблением КМОП, что позволяет им дополнять друг друга и в полной мере использовать свои преимущества; при этом ДМОП могут работать в импульсном режиме с чрезвычайно низким энергопотреблением. Вкратце, низкое энергопотребление, высокая энергоэффективность и высокая степень интеграции являются одними из главных преимуществ BCD. Технология BCD позволяет значительно снизить энергопотребление, улучшить производительность системы и повысить надежность. Функциональность электронных изделий постоянно растет, и требования к управлению напряжением, защите конденсаторов и продлению срока службы батарей становятся все более важными. Высокоскоростные и энергосберегающие характеристики BCD соответствуют технологическим требованиям к высокопроизводительным аналоговым/управляющим силовым микросхемам.
Ключевые технологии процесса BCD
Типичные устройства, изготавливаемые по технологии BCD, включают низковольтные CMOS-транзисторы, высоковольтные MOS-транзисторы, LDMOS-транзисторы с различными напряжениями пробоя, вертикальные NPN/PNP-транзисторы и диоды Шоттки и т. д. Некоторые технологические процессы также интегрируют такие устройства, как JFET-транзисторы и EEPROM, что приводит к большому разнообразию устройств, изготавливаемых по технологии BCD. Поэтому, помимо учета совместимости высоковольтных и низковольтных устройств, технологий двойного щелчка и CMOS-технологий и т. д. при проектировании, необходимо также учитывать соответствующую технологию изоляции.
В технологии изоляции BCD последовательно появились многие технологии, такие как изоляция перехода, самоизоляция и диэлектрическая изоляция. Технология изоляции перехода заключается в создании устройства на эпитаксиальном слое N-типа подложки P-типа и использовании характеристик обратного смещения PN-перехода для достижения изоляции, поскольку PN-переход обладает очень высоким сопротивлением при обратном смещении.
Технология самоизоляции по сути представляет собой изоляцию PN-перехода, основанную на естественных характеристиках PN-перехода между истоком и стоком устройства и подложкой. Когда МОП-транзистор включен, исток, сток и канал окружены обедненной областью, образуя изоляцию от подложки. Когда он выключен, PN-переход между стоком и подложкой смещен в обратном направлении, и высокое напряжение истока изолируется обедненной областью.
Диэлектрическая изоляция использует изоляционные среды, такие как оксид кремния, для достижения изоляции. На основе диэлектрической изоляции и изоляции переходов была разработана квазидиэлектрическая изоляция, сочетающая в себе преимущества обеих технологий. Путем выборочного применения вышеуказанных технологий изоляции может быть достигнута совместимость с высокими и низкими напряжениями.
Направление развития процесса BCD
Развитие технологии BCD-процессов отличается от стандартного CMOS-процесса, который всегда следовал закону Мура и развивался в направлении уменьшения ширины линии и повышения скорости. Технология BCD-процессов условно различается и развивается в трех направлениях: высокое напряжение, высокая мощность и высокая плотность.
1. Направление высоковольтного BCD
Высоковольтные BCD-чипы позволяют одновременно производить высоконадежные низковольтные схемы управления и сверхвысоковольтные схемы на базе DMOS-транзисторов, а также обеспечивают производство высоковольтных устройств на 500-700 В. Однако в целом BCD-чипы по-прежнему подходят для изделий с относительно высокими требованиями к силовым устройствам, особенно к биполярным транзисторам или сильноточным DMOS-транзисторам, и могут использоваться для управления питанием в электронном освещении и промышленных приложениях.
Современная технология производства высоковольтных BCD-транзисторов — это технология RESURF, предложенная Аппелем и др. в 1979 году. Устройство изготавливается с использованием слаболегированного эпитаксиального слоя, что делает распределение электрического поля на поверхности более равномерным, улучшая тем самым характеристики поверхностного пробоя, так что пробой происходит в теле, а не на поверхности, тем самым увеличивая напряжение пробоя устройства. Слаболегированное легирование — ещё один метод увеличения напряжения пробоя BCD-транзисторов. В основном используются двойной диффузионный сток DDD (double Doping Drain) и слаболегированный сток LDD (lightly Doping Drain). В области стока DMOS добавляется дрейфовая область N-типа, чтобы изменить исходный контакт между стоком N+ и подложкой P-типа на контакт между стоком N- и подложкой P-типа, тем самым увеличивая напряжение пробоя.
2. Направление BCD высокой мощности
Диапазон напряжения мощных BCD-чипов составляет 40-90 В, и они в основном используются в автомобильной электронике, требующей высокой токовой нагрузочной способности, среднего напряжения и простых схем управления. К их характеристикам относятся высокая токовая нагрузочная способность, среднее напряжение и зачастую относительно простая схема управления.
3. Направление BCD высокой плотности
Высокоплотные BCD-чипы работают в диапазоне напряжений 5-50 В, а в некоторых автомобильных электронных устройствах этот диапазон достигает 70 В. На одном чипе можно интегрировать все более сложные и разнообразные функции. Высокоплотные BCD-чипы используют модульную конструкцию для расширения ассортимента продукции и в основном применяются в автомобильной электронике.
Основные области применения процесса BCD
Технология BCD широко используется в системах управления питанием (управление питанием и батареями), в системах управления дисплеями, автомобильной электронике, промышленном управлении и т. д. Микросхемы управления питанием (PMIC) являются одним из важных типов аналоговых микросхем. Сочетание технологии BCD и технологии SOI также является важной особенностью развития технологии BCD.
Компания VET-China может поставлять графитовые детали, мягкий жесткий войлок, детали из карбида кремния, детали из карбида кремния с покрытием CVD, а также детали с покрытием SIC/TAC в течение 30 дней.
Если вас заинтересовала вышеуказанная полупроводниковая продукция, пожалуйста, свяжитесь с нами как можно скорее.
Тел.: +86-1891 1596 392
WhatsApp: 86-18069021720
Электронная почта:yeah@china-vet.com
Дата публикации: 18 сентября 2024 г.