Quy trình BCD

Quy trình BCD là gì?

Công nghệ BCD là công nghệ xử lý tích hợp đơn chip được ST giới thiệu lần đầu vào năm 1986. Công nghệ này có thể sản xuất các thiết bị lưỡng cực, CMOS và DMOS trên cùng một chip. Sự xuất hiện của nó giúp giảm đáng kể diện tích của chip.

Có thể nói rằng quy trình BCD tận dụng tối đa ưu điểm của khả năng điều khiển lưỡng cực, tính tích hợp cao và tiêu thụ điện năng thấp của CMOS, cũng như khả năng chịu điện áp cao và dòng điện lớn của DMOS. Trong đó, DMOS là chìa khóa để cải thiện hiệu suất và tính tích hợp. Với sự phát triển hơn nữa của công nghệ mạch tích hợp, quy trình BCD đã trở thành công nghệ sản xuất chủ đạo cho PMIC.

Sơ đồ mặt cắt ngang quy trình BCD, mạng nguồn, cảm ơn.

Ưu điểm của quy trình BCD

Công nghệ BCD cho phép tích hợp các thiết bị lưỡng cực, thiết bị CMOS và thiết bị công suất DMOS trên cùng một chip, kết hợp khả năng dẫn điện cao và khả năng chịu tải mạnh mẽ của thiết bị lưỡng cực với tính tích hợp cao và tiêu thụ điện năng thấp của CMOS, nhờ đó chúng có thể bổ sung cho nhau và phát huy tối đa ưu điểm của từng loại; đồng thời, DMOS có thể hoạt động ở chế độ chuyển mạch với mức tiêu thụ điện năng cực thấp. Tóm lại, tiêu thụ điện năng thấp, hiệu suất năng lượng cao và tính tích hợp cao là một trong những ưu điểm chính của BCD. Công nghệ BCD có thể giảm đáng kể mức tiêu thụ điện năng, cải thiện hiệu suất hệ thống và có độ tin cậy tốt hơn. Chức năng của các sản phẩm điện tử ngày càng tăng, và các yêu cầu về thay đổi điện áp, bảo vệ tụ điện và kéo dài tuổi thọ pin ngày càng trở nên quan trọng. Đặc tính tốc độ cao và tiết kiệm năng lượng của BCD đáp ứng các yêu cầu về quy trình sản xuất chip quản lý nguồn/tương tự hiệu suất cao.

Các công nghệ chủ chốt của quy trình BCD

Các thiết bị điển hình của quy trình BCD bao gồm CMOS điện áp thấp, ống MOS điện áp cao, LDMOS với các điện áp đánh thủng khác nhau, NPN/PNP thẳng đứng và điốt Schottky, v.v. Một số quy trình cũng tích hợp các thiết bị như JFET và EEPROM, dẫn đến sự đa dạng lớn về các thiết bị trong quy trình BCD. Do đó, ngoài việc xem xét khả năng tương thích giữa các thiết bị điện áp cao và điện áp thấp, quy trình BCD và quy trình CMOS, v.v. trong thiết kế, công nghệ cách ly phù hợp cũng cần được xem xét.

Trong công nghệ cách ly BCD, nhiều công nghệ như cách ly mối nối, tự cách ly và cách ly điện môi đã lần lượt xuất hiện. Công nghệ cách ly mối nối là chế tạo thiết bị trên lớp màng mỏng N-type của chất nền P-type và sử dụng đặc tính phân cực ngược của mối nối PN để đạt được sự cách ly, bởi vì mối nối PN có điện trở rất cao dưới phân cực ngược.

Công nghệ tự cách ly về cơ bản là cách ly bằng mối nối PN, dựa vào đặc tính tự nhiên của mối nối PN giữa vùng nguồn và vùng thoát của thiết bị và chất nền để đạt được sự cách ly. Khi ống MOS được bật, vùng nguồn, vùng thoát và kênh được bao quanh bởi vùng suy giảm, tạo thành sự cách ly với chất nền. Khi tắt, mối nối PN giữa vùng thoát và chất nền được phân cực ngược, và điện áp cao của vùng nguồn được cách ly bởi vùng suy giảm.

Cách ly điện môi sử dụng môi trường cách điện như oxit silic để đạt được sự cách ly. Dựa trên cách ly điện môi và cách ly mối nối, cách ly bán điện môi đã được phát triển bằng cách kết hợp các ưu điểm của cả hai. Bằng cách lựa chọn áp dụng công nghệ cách ly trên, có thể đạt được khả năng tương thích điện áp cao và điện áp thấp.

Hướng phát triển của quy trình BCD

Sự phát triển của công nghệ xử lý BCD không giống như quy trình CMOS tiêu chuẩn, vốn luôn tuân theo định luật Moore để phát triển theo hướng giảm chiều rộng đường dẫn và tăng tốc độ. Quy trình BCD được phân hóa và phát triển theo ba hướng chính: điện áp cao, công suất cao và mật độ cao.

1. Hướng BCD điện áp cao

Công nghệ BCD điện áp cao có thể sản xuất đồng thời các mạch điều khiển điện áp thấp độ tin cậy cao và các mạch DMOS điện áp cực cao trên cùng một chip, và có thể hiện thực hóa việc sản xuất các thiết bị điện áp cao 500-700V. Tuy nhiên, nhìn chung, BCD vẫn phù hợp với các sản phẩm có yêu cầu tương đối cao đối với các linh kiện điện tử công suất, đặc biệt là các thiết bị BJT hoặc DMOS dòng điện cao, và có thể được sử dụng để điều khiển nguồn trong chiếu sáng điện tử và các ứng dụng công nghiệp.

Công nghệ hiện tại để sản xuất BCD điện áp cao là công nghệ RESURF do Appel và cộng sự đề xuất năm 1979. Thiết bị được chế tạo bằng cách sử dụng lớp màng mỏng pha tạp nhẹ để làm cho sự phân bố điện trường bề mặt phẳng hơn, từ đó cải thiện đặc tính đánh thủng bề mặt, khiến sự đánh thủng xảy ra trong thân thiết bị thay vì trên bề mặt, nhờ đó tăng điện áp đánh thủng của thiết bị. Pha tạp nhẹ là một phương pháp khác để tăng điện áp đánh thủng của BCD. Phương pháp này chủ yếu sử dụng cực thoát khuếch tán kép DDD (Doping Drain kép) và cực thoát pha tạp nhẹ LDD (Doping Drain nhẹ). Trong vùng cực thoát DMOS, một vùng trôi loại N được thêm vào để thay đổi tiếp xúc ban đầu giữa cực thoát N+ và chất nền loại P thành tiếp xúc giữa cực thoát N- và chất nền loại P, từ đó tăng điện áp đánh thủng.

2. Hướng BCD công suất cao

Dải điện áp của BCD công suất cao là 40-90V, chủ yếu được sử dụng trong các thiết bị điện tử ô tô yêu cầu khả năng dẫn dòng cao, điện áp trung bình và mạch điều khiển đơn giản. Đặc điểm yêu cầu của nó là khả năng dẫn dòng cao, điện áp trung bình và mạch điều khiển thường tương đối đơn giản.

3. Hướng BCD mật độ cao

BCD mật độ cao, dải điện áp từ 5-50V, và một số thiết bị điện tử ô tô có thể đạt đến 70V. Ngày càng nhiều chức năng phức tạp và đa dạng có thể được tích hợp trên cùng một chip. BCD mật độ cao áp dụng một số ý tưởng thiết kế dạng mô-đun để đạt được sự đa dạng hóa sản phẩm, chủ yếu được sử dụng trong các ứng dụng điện tử ô tô.

Các ứng dụng chính của quy trình BCD

Công nghệ BCD được sử dụng rộng rãi trong quản lý nguồn (điều khiển nguồn và pin), điều khiển màn hình, điện tử ô tô, điều khiển công nghiệp, v.v. Chip quản lý nguồn (PMIC) là một trong những loại chip analog quan trọng. Sự kết hợp giữa công nghệ BCD và công nghệ SOI cũng là một đặc điểm chính trong sự phát triển của công nghệ BCD.

VET-China có thể cung cấp các bộ phận bằng than chì, nỉ mềm cứng, các bộ phận silicon carbide, các bộ phận silicon carbide CVD và các bộ phận phủ SIC/TAC trong vòng 30 ngày.
Nếu bạn quan tâm đến các sản phẩm bán dẫn nêu trên, vui lòng liên hệ với chúng tôi ngay lập tức.

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