Vad är BCD-processen?
BCD-processen är en integrerad processteknik med ett enda chip som först introducerades av ST 1986. Denna teknik kan tillverka bipolära, CMOS- och DMOS-enheter på samma chip. Dess utseende minskar chipets area avsevärt.
Man kan säga att BCD-processen fullt ut utnyttjar fördelarna med bipolär drivkapacitet, CMOS med hög integration och låg strömförbrukning, samt DMOS med hög spänning och hög strömflödeskapacitet. Bland dessa är DMOS nyckeln till att förbättra effekt och integration. Med den vidare utvecklingen av integrerad kretsteknik har BCD-processen blivit den vanligaste tillverkningstekniken för PMIC.
BCD-processens tvärsnittsdiagram, källnätverk, tack
Fördelar med BCD-processen
BCD-processen tillverkar bipolära enheter, CMOS-enheter och DMOS-strömförsörjningsenheter på samma chip samtidigt, och integrerar den höga transkonduktansen och starka lastdrivningsförmågan hos bipolära enheter med den höga integrationen och låga strömförbrukningen hos CMOS, så att de kan komplettera varandra och utnyttja sina respektive fördelar fullt ut. Samtidigt kan DMOS arbeta i switchläge med extremt låg strömförbrukning. Kort sagt, låg strömförbrukning, hög energieffektivitet och hög integration är en av de viktigaste fördelarna med BCD. BCD-processen kan avsevärt minska strömförbrukningen, förbättra systemprestanda och ha bättre tillförlitlighet. Funktionerna hos elektroniska produkter ökar dag för dag, och kraven på spänningsändringar, kondensatorskydd och förlängning av batterilivslängden blir allt viktigare. BCD:s höghastighets- och energibesparande egenskaper uppfyller processkraven för högpresterande analoga/strömhanteringschip.
Viktiga teknologier i BCD-processen
Typiska komponenter i BCD-processen inkluderar lågspännings-CMOS, högspännings-MOS-rör, LDMOS med olika genombrottsspänningar, vertikala NPN/PNP- och Schottky-dioder, etc. Vissa processer integrerar även komponenter som JFET och EEPROM, vilket resulterar i en stor variation av komponenter i BCD-processen. Därför måste man, förutom att beakta kompatibiliteten mellan högspänningskomponenter och lågspänningskomponenter, dubbelklickprocesser och CMOS-processer, etc. i designen, också beakta lämplig isoleringsteknik.
Inom BCD-isoleringstekniken har många tekniker, såsom korsningsisolering, självisolering och dielektrisk isolering, dykt upp efter varandra. Korsningsisoleringstekniken går ut på att placera enheten på det epitaxiella N-typskiktet av P-typsubstratet och använda PN-övergångens bakåtförspänningsegenskaper för att uppnå isolering, eftersom PN-övergången har en mycket hög resistans under bakåtförspänning.
Självisoleringsteknik är i huvudsak PN-övergångsisolering, som förlitar sig på de naturliga PN-övergångsegenskaperna mellan enhetens käll- och drainregioner och substratet för att uppnå isolering. När MOS-röret är påslaget omges källregionen, drainregionen och kanalen av utarmningsregionen, vilket bildar isolering från substratet. När den är avstängd är PN-övergången mellan drainregionen och substratet backförspänd, och källregionens höga spänning isoleras av utarmningsregionen.
Dielektrisk isolering använder isolerande medier såsom kiseloxid för att uppnå isolering. Baserat på dielektrisk isolering och kopplingsisolering har kvasi-dielektrisk isolering utvecklats genom att kombinera fördelarna med båda. Genom att selektivt använda ovanstående isoleringsteknik kan högspännings- och lågspänningskompatibilitet uppnås.
Utvecklingsriktning för BCD-processen
Utvecklingen av BCD-processtekniken skiljer sig från den vanliga CMOS-processen, som alltid har följt Moores lag och utvecklats i riktning mot mindre linjebredd och snabbare hastighet. BCD-processen är grovt differentierad och utvecklad i tre riktningar: högspänning, hög effekt och hög densitet.
1. Högspännings-BCD-riktning
Högspännings-BCD kan tillverka högtillförlitliga lågspänningsstyrkretsar och ultrahögspännings-DMOS-nivåkretsar på samma chip samtidigt, och kan realisera produktion av 500-700V högspänningsenheter. I allmänhet är BCD dock fortfarande lämplig för produkter med relativt höga krav på kraftenheter, särskilt BJT- eller högströms-DMOS-enheter, och kan användas för effektreglering i elektronisk belysning och industriella applikationer.
Den nuvarande tekniken för tillverkning av högspännings-BCD är RESURF-tekniken som föreslogs av Appel et al. år 1979. Anordningen är tillverkad med ett lätt dopat epitaxiellt lager för att göra ytans elektriska fältfördelning planare, vilket förbättrar ytans genombrottsegenskaper, så att genombrottet sker i kroppen istället för ytan, vilket ökar anordningens genombrottsspänning. Lättdopning är en annan metod för att öka genombrottsspänningen hos BCD. Den använder huvudsakligen dubbeldiffus drain DDD (double Doping Drain) och lätt dopad drain LDD (lätt dopad drain). I DMOS-drainregionen läggs en N-typ driftregion till för att ändra den ursprungliga kontakten mellan N+ drain och P-typ substratet till kontakten mellan N- drain och P-typ substratet, vilket ökar genombrottsspänningen.
2. Högeffekts-BCD-riktning
Spänningsområdet för högeffekts-BCD är 40–90 V, och den används huvudsakligen inom fordonselektronik som kräver hög strömsdrift, mellanspänning och enkla styrkretsar. Dess kravegenskaper är hög strömsdrift, mellanspänning, och styrkretsen är ofta relativt enkel.
3. BCD-riktning med hög densitet
Högdensitets-BCD, spänningsområdet är 5-50V, och en del fordonselektronik når 70V. Fler och fler komplexa och mångsidiga funktioner kan integreras på samma chip. Högdensitets-BCD använder vissa modulära designidéer för att uppnå produktdiversifiering, främst används i fordonselektronikapplikationer.
Huvudsakliga tillämpningar av BCD-processen
BCD-processen används ofta inom energihantering (ström- och batteristyrning), displaydrivning, fordonselektronik, industriell styrning etc. Energihanteringschip (PMIC) är en av de viktigaste typerna av analoga chips. Kombinationen av BCD-processen och SOI-teknik är också en viktig del av utvecklingen av BCD-processen.
VET-China kan leverera grafitdelar, mjuk, styv filt, kiselkarbiddelar, CVD-kiselkarbiddelar och SIC/TAC-belagda delar på 30 dagar.
Om du är intresserad av ovanstående halvledarprodukter, tveka inte att kontakta oss första gången.
Tel: +86-1891 1596 392
WhatsApp: 86-18069021720
E-post:yeah@china-vet.com
Publiceringstid: 18 sep-2024