Tecnología BiCMOS: fabricación y aplicaciones

Tecnología BiCMOS: fabricación y aplicaciones

En la actualidad, todos los dispositivos eléctricos y electrónicos que utilizamos en nuestra vida diaria constan de circuitos integrados que se fabrican utilizando el proceso de fabricación de dispositivos semiconductores. los circuitos electrónicos se crean en una oblea compuesta de materiales semiconductores puros como silicio y otros semiconductores compuestos con múltiples etapas que involucran fotolitografía y procesos químicos.

El proceso de fabricación de semiconductores se inició en Texas a principios de la década de 1960 y luego se extendió por todo el mundo.




Tecnología BiCMOS

Esta es una de las principales tecnologías de semiconductores y es una tecnología altamente desarrollada, en la década de 1990 incorporando dos tecnologías separadas, a saber, transistor de unión bipolar y CMOS. transistor en un solo circuito integrado moderno. Entonces, para el mejor placer de esta tecnología, podemos echar un vistazo a la tecnología CMOS y la tecnología Bipolar en breve.



BiCMOS CME8000

BiCMOS CME8000

La figura que se muestra es la primera analógico / digital receptor IC y es un receptor integrado BiCMOS con muy alta sensibilidad.



Tecnología CMOS

Es un complemento de la tecnología MOS o CSG (Commodore Semiconductor Group) que se inició como fuente para la fabricación de calculadoras electrónicas. Después de que la tecnología complementaria de MOS llamada tecnología CMOS se utiliza para desarrollar los circuitos integrados como digital circuitos lógicos junto con microcontrolador sy microprocesadores. La tecnología CMOS ofrece el beneficio de una menor disipación de energía y un bajo margen de ruido con una alta densidad de empaque.

CMOS CD74HC4067

CMOS CD74HC4067

La figura muestra la utilización de la tecnología CMOS en la fabricación de dispositivos de conmutación controlados digitalmente.




Tecnología bipolar

Los transistores bipolares forman parte de circuitos integrados y su funcionamiento se basa en dos tipos de material semiconductor o depende de ambos tipos de portadores de carga, huecos y electrones, generalmente clasificados en dos tipos como PNP y NPN , clasificado en base al dopaje de sus tres terminales y sus polaridades. Ofrece una alta conmutación, así como una velocidad de entrada / salida con un buen rendimiento de ruido.

Bipolar AM2901CPC

Bipolar AM2901CPC

La figura muestra la utilización de la tecnología bipolar en el procesador RISC AM2901CPC.

Lógica BiCMOS

Es una tecnología de procesamiento compleja que proporciona tecnologías NMOS y PMOS fusionadas entre sí con las ventajas de tener una tecnología bipolar de muy bajo consumo de energía y alta velocidad sobre la tecnología CMOS.Los MOSFET otorgan puertas lógicas de alta impedancia de entrada y los transistores bipolares proporcionan una alta ganancia de corriente.

14 pasos para la fabricación de BiCMOS

La fabricación de BiCMOS combina el proceso de fabricación de BJT y CMOS, pero la mera variación es una realización de la base. Los siguientes pasos muestran el proceso de fabricación de BiCMOS.

Paso 1: El sustrato P se toma como se muestra en la siguiente figura

Sustrato P

Sustrato P

Paso 2: El sustrato p está cubierto con la capa de óxido

Sustrato P con capa de óxido

Sustrato P con capa de óxido

Paso 3: Se hace una pequeña abertura en la capa de óxido.

La apertura se realiza sobre la capa de óxido.

La apertura se realiza sobre la capa de óxido.

Paso 4: Las impurezas de tipo N están fuertemente dopadas a través de la abertura.

Las impurezas de tipo N están fuertemente dopadas a través de la abertura.

Las impurezas de tipo N están fuertemente dopadas a través de la abertura.

Paso 5: La capa P - Epitaxy crece en toda la superficie.

La capa de epitaxia crece en toda la superficie.

La capa de epitaxia crece en toda la superficie.

Paso 6 : Nuevamente, toda la capa se cubre con la capa de óxido y se hacen dos aberturas a través de esta capa de óxido.

se hacen dos aberturas a través de la capa de óxido

se hacen dos aberturas a través de la capa de óxido

Paso 7 : Desde las aberturas hechas a través de la capa de óxido, las impurezas de tipo n se difunden para formar n-pozos

Las impurezas de tipo n se difunden para formar n-pozos

Las impurezas de tipo n se difunden para formar n-pozos

Paso 8: Se hacen tres aberturas a través de la capa de óxido para formar tres dispositivos activos.

Se hacen tres aberturas a través de la capa de óxido para formar tres dispositivos activos

Se hacen tres aberturas a través de la capa de óxido para formar tres dispositivos activos

Paso 9: Los terminales de puerta de NMOS y PMOS se forman cubriendo y modelando toda la superficie con Thinox y Polysilicon.

Los terminales de puerta de NMOS y PMOS están formados con Thinox y Polysilicon

Los terminales de puerta de NMOS y PMOS están formados con Thinox y Polysilicon

Paso 10: Las impurezas P se agregan para formar el terminal base de BJT y las impurezas similares de tipo N están fuertemente dopadas para formar el terminal emisor de BJT, fuente y drenaje de NMOS y, para fines de contacto, las impurezas de tipo N se dopan en el pozo N. coleccionista.

Se agregan impurezas P para formar el terminal base de BJT

Se agregan impurezas P para formar el terminal base de BJT

Paso 11: Para formar regiones de origen y drenaje de PMOS y hacer contacto en la región de base P, las impurezas de tipo P están fuertemente dopadas.

Las impurezas de tipo P están fuertemente dopadas para formar regiones de origen y drenaje de PMOS

Las impurezas de tipo P están fuertemente dopadas para formar regiones de origen y drenaje de PMOS

Paso 12: Luego, toda la superficie se cubre con la capa gruesa de óxido.

Toda la superficie está cubierta con una gruesa capa de óxido.

Toda la superficie está cubierta con una gruesa capa de óxido.

Paso 13: A través de la gruesa capa de óxido, los cortes se modelan para formar los contactos de metal.

Los cortes están modelados para formar los contactos de metal.

Los cortes están modelados para formar los contactos de metal.

Paso 14 : Los contactos de metal se realizan a través de los cortes realizados en la capa de óxido y los terminales se nombran como se muestra en la figura siguiente.

Los contactos metálicos se hacen a través de los cortes y los terminales se nombran

Los contactos metálicos se hacen a través de los cortes y los terminales se nombran

La fabricación de BICMOS se muestra en la figura anterior con una combinación de NMOS, PMOS y BJT. En el proceso de fabricación se utilizan algunas capas como el implante de tope de canal, la oxidación de capa gruesa y los anillos de protección.

La fabricación será teóricamente difícil para incluir tanto las tecnologías CMOS como bipolar. Parasitario transistores bipolares se producen inadvertidamente es un problema de fabricación mientras se procesan CMOS de pozos p y n-pozos. Para la fabricación de BiCMOS se agregaron muchos pasos adicionales para el ajuste fino de los componentes bipolares y CMOS. Por lo tanto, aumenta el costo de fabricación total.

El tapón de canal se implanta en dispositivos semiconductores como se muestra en la figura anterior mediante el uso de implantación o difusión u otros métodos para limitar la extensión del área del canal o evitar la formación de canales parásitos.

Los nodos de alta impedancia, si los hay, pueden causar las corrientes de fuga de superficie y para evitar el flujo de corriente en lugares donde el flujo de corriente está restringido, se utilizan estos anillos de protección.

Ventajas de la tecnología BiCMOS

  • El diseño del amplificador analógico se facilita y mejora mediante el uso de un circuito CMOS de alta impedancia como entrada y el resto se realiza mediante el uso de transistores bipolares.
  • BiCMOS es esencialmente resistente a las variaciones de temperatura y proceso, lo que ofrece buenas consideraciones económicas (alto porcentaje de unidades primarias) con menos variabilidad en los parámetros eléctricos.
  • Los dispositivos BiCMOS pueden proporcionar fuentes y sumideros de corriente de alta carga según los requisitos.
  • Dado que es una agrupación de tecnologías bipolares y CMOS, podemos usar BJT si la velocidad es un parámetro crítico y podemos usar MOS si la potencia es un parámetro crítico y puede impulsar cargas de alta capacitancia con un tiempo de ciclo reducido.
  • Tiene una disipación de baja potencia que la tecnología bipolar sola.
  • Esta tecnología encontró aplicaciones frecuentes en circuitos de gestión de potencia analógica y circuitos amplificadores como el amplificador BiCMOS.
  • Es muy apropiado para aplicaciones intensivas de entrada / salida, ofrece entradas / salidas flexibles (TTL, CMOS y ECL).
  • Tiene la ventaja de un rendimiento de velocidad mejorado en comparación con la tecnología CMOS sola.
  • Cierra la invulnerabilidad.
  • Tiene la capacidad bidireccional (la fuente y el drenaje se pueden intercambiar según el requisito).

Inconvenientes de la tecnología BiCMOS

  • El proceso de fabricación de esta tecnología se compone de tecnologías CMOS y bipolar, lo que aumenta la complejidad.
  • Debido al aumento en la complejidad del proceso de fabricación, el costo de fabricación también aumenta.
  • Como hay más dispositivos, por lo tanto, menos litografía.

Tecnología y aplicaciones BiCMOS

  • Se puede analizar como función Y de alta densidad y velocidad.
  • Esta tecnología se utiliza como alternativa a las anteriores bipolar, ECL y CMOS en el mercado.
  • En algunas aplicaciones (en las que hay un presupuesto limitado de energía), el rendimiento de velocidad de BiCMOS es mejor que el de bipolar.
  • Esta tecnología es adecuada para aplicaciones intensivas de entrada / salida.
  • Las aplicaciones de BiCMOS estaban inicialmente en microprocesadores RISC en lugar de en microprocesadores CISC tradicionales.
  • Esta tecnología sobresale en sus aplicaciones, principalmente en dos áreas de microprocesadores como son la memoria y la entrada / salida.
  • Tiene una serie de aplicaciones en sistemas analógicos y digitales, lo que da como resultado un chip único que abarca el límite analógico-digital.
  • Sobrepasa la brecha permitiendo cruzar el curso de acción y los márgenes del circuito.
  • Se puede utilizar para aplicaciones de muestreo y retención, ya que proporciona entradas de alta impedancia.
  • También se utiliza en aplicaciones como sumadores, mezcladores, ADC y DAC.
  • Para conquistar las limitaciones de bipolar y CMOS amplificadores operacionales los procesos BiCMOS se utilizan para diseñar los amplificadores operacionales. En los amplificadores operacionales, se desean características de alta ganancia y alta frecuencia. Todas estas características deseadas se pueden obtener utilizando estos amplificadores BiCMOS.

La tecnología BiCMOS junto con su fabricación, ventajas, desventajas y aplicaciones se analizan brevemente en este artículo. Para comprender mejor esta tecnología, publique sus consultas como comentarios a continuación.

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