Tecnología de proceso BiCMOS

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BiCMOS (contracción de Bipolar-CMOS) es el nombre de una tecnología de fabricación de circuitos integrados que combina las ventajas de las tecnologías bipolar y CMOS integrándolas juntas en un mismo wafer.

Se usa en analógica para la fabricación de amplificadores y en digital para algunos componentes discretos.

Tecnología de proceso BiCMOS

En la actualidad, en todos los dispositivos eléctricos y electrónicos que utilizamos en nuestra vida cotidiana, se compone 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 el silicio y otros compuestos semiconductores , con múltiples pasos que involucran la litografía fotográfica y los procesos químicos. El proceso de fabricación de semiconductores se inició en Texas a principios de los años 60 y luego se extendió a 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 transistor CMOS en un solo circuito integrado moderno. Entonces, para el mejor uso de esta tecnología, podemos echar un vistazo a la tecnología CMOS y la tecnología bipolar en breve.

Tecnología CMOS

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

Tecnología bipolar

Los transistores bipolares forman parte de los circuitos integrados y su funcionamiento se basa en dos tipos de material semiconductor o depende de ambos tipos de agujeros de carga y electrones. Estos se clasifican generalmente en dos tipos como PNP y NPN , según el 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.

Lógica BiCMOS

Es una tecnología de procesamiento complejo que proporciona tecnologías NMOS y PMOS amalgamadas entre sí con las ventajas de tener una tecnología bipolar de muy bajo consumo y una alta velocidad sobre la tecnología CMOS. Los MOSFET ofrecen 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 simplemente la variación es una realización de la base. Los siguientes pasos muestran el proceso de fabricación de BiCMOS. Paso 1: P-sustrato Paso 2: El sustrato p se cubre con la capa de óxido. Paso 3: Se hace una pequeña abertura en la capa de óxido. Paso 4: las impurezas de tipo N se dopan fuertemente a través de la abertura Paso 5: la capa P - Epitaxy se cultiva en toda la superficie Paso 6 : De nuevo, toda la capa se cubre con la capa de óxido y se hacen dos aberturas a través de esta 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 Paso 8: Se hacen tres aberturas a través de la capa de óxido para formar tres dispositivos activos. Paso 9: Los terminales de compuerta de NMOS y PMOS se forman cubriendo y modelando toda la superficie con Thinox y Polisilicio. Paso 10: Las impurezas P se agregan para formar el terminal base de BJT y similares, las impurezas de tipo N están fuertemente dopadas para formar un terminal emisor de BJT, fuente y drenaje de NMOS y para fines de contacto, las impurezas de tipo N se dopan en la N -Bien coleccionista. Paso 11: Para formar las regiones de la fuente y el drenaje de PMOS y hacer contacto en la región de la base P, las impurezas de tipo P están fuertemente dopadas. Paso 12: Entonces toda la superficie se cubre con la capa de óxido espeso. Paso 13: A través de la capa gruesa de óxido, los cortes se modelan para formar los contactos metálicos. Paso 14 : Los contactos de metal se hacen a través de los cortes hechos en la capa de óxido. 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 implantes de parada de canal, oxidación de capa gruesa y anillos de guarda. La fabricación será teóricamente difícil para incluir tanto las tecnologías CMOS como las bipolares. Los transistores bipolares parásitos que se producen inadvertidamente son un problema de fabricación al procesar p-well y n-well CMOS. Para la fabricación de BiCMOS se agregaron muchos pasos adicionales para el ajuste fino de los componentes bipolares y CMOS. Por lo tanto, el costo de la fabricación total aumenta. El tope del canal se implanta en dispositivos semiconductores, como se muestra en la figura anterior, utilizando la implantación o difusión u otros métodos para limitar la propagación del área del canal o para evitar la formación de canales parásitos. Los nodos de alta impedancia, si los hay, pueden provocar corrientes de fuga en la 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 utilizando un circuito CMOS de alta impedancia, ya que la entrada y el resto se realizan mediante el uso de transistores bipolares.
  • BiCMOS es esencialmente vigoroso para las variaciones de temperatura y proceso que ofrecen buenas consideraciones económicas (alto porcentaje de unidades primarias) con menos variabilidad en los parámetros eléctricos.
  • Los dispositivos BiCMOS pueden proporcionar sumideros y suministros de alta carga de corriente según el requisito.
  • 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 altas cargas de capacitancia con un tiempo de ciclo reducido.
  • Tiene una baja disipación de potencia que la tecnología bipolar sola.
  • Esta tecnología encontró aplicaciones frecuentes en circuitos analógicos de administración de potencia y amplificadores, como el amplificador BiCMOS.
  • Es adecuado 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.
  • Lume la invulnerabilidad.
  • Tiene la capacidad bidireccional (la fuente y el drenaje se pueden intercambiar según el requisito).

Desventajas de la tecnología BiCMOS

  • El proceso de fabricación de esta tecnología comprende las tecnologías CMOS y bipolar que aumentan 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 de los bipolares, ECL y CMOS anteriores en el mercado.
  • En algunas aplicaciones (en las que hay un presupuesto limitado para la potencia), el rendimiento de la velocidad de BiCMOS es mejor que el de la bipolar.
  • Esta tecnología es adecuada para las aplicaciones intensivas de entrada / salida.
  • Las aplicaciones de BiCMOS fueron inicialmente en microprocesadores RISC en lugar de microprocesadores CISC tradicionales.
  • Esta tecnología sobresale de sus aplicaciones, principalmente en dos áreas de microprocesadores como la memoria y la entrada / salida.
  • Tiene una serie de aplicaciones en sistemas analógicos y digitales, lo que da como resultado que el chip único que abarca el límite analógico-digital.
  • Sobrepasa la brecha que permite el curso de la acción y los márgenes del circuito a ser cruzados.
  • Puede usarse para aplicaciones de muestreo y retención ya que proporciona entradas de alta impedancia.
  • Esto también se usa en aplicaciones tales como sumadores, mezcladores, ADC y DAC.
  • Para superar las limitaciones de los amplificadores operacionales bipolares y CMOS , los procesos de BiCMOS se utilizan en el diseño de 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.

Fuentes

scielo

El procus