فرآیند BCD

فرآیند BCD چیست؟

فرآیند BCD یک فناوری فرآیند یکپارچه تک تراشه است که برای اولین بار توسط ST در سال 1986 معرفی شد. این فناوری می تواند دستگاه های دوقطبی، CMOS و DMOS را روی یک تراشه بسازد. ظاهر آن تا حد زیادی مساحت تراشه را کاهش می دهد.

می توان گفت که فرآیند BCD به طور کامل از مزایای قابلیت رانندگی دوقطبی، یکپارچگی بالا و مصرف انرژی کم CMOS و ظرفیت جریان بالا و ولتاژ بالا DMOS استفاده می کند. در میان آنها، DMOS کلید بهبود قدرت و یکپارچگی است. با توسعه بیشتر فناوری مدارهای مجتمع، فرآیند BCD به فناوری اصلی تولید PMIC تبدیل شده است.

نمودار مقطعی فرآیند BCD، شبکه منبع، با تشکر

مزایای فرآیند BCD

فرآیند BCD باعث می‌شود که دستگاه‌های دوقطبی، دستگاه‌های CMOS و دستگاه‌های قدرت DMOS روی یک تراشه به طور همزمان بر روی یک تراشه قرار گیرند، و رسانایی بالا و قابلیت هدایت بار قوی دستگاه‌های دوقطبی و یکپارچگی بالا و مصرف انرژی کم CMOS را ادغام می‌کند تا بتوانند مکمل باشند. یکدیگر را به نمایش بگذارند و به مزایای مربوطه خود بازی کامل بدهند. در عین حال، DMOS می تواند در حالت سوئیچینگ با مصرف انرژی بسیار کم کار کند. به طور خلاصه، مصرف انرژی کم، راندمان انرژی بالا و یکپارچگی بالا یکی از مزایای اصلی BCD است. فرآیند BCD می تواند به طور قابل توجهی مصرف برق را کاهش دهد، عملکرد سیستم را بهبود بخشد و قابلیت اطمینان بهتری داشته باشد. عملکرد محصولات الکترونیکی روز به روز در حال افزایش است و الزامات مربوط به تغییرات ولتاژ، حفاظت از خازن و افزایش طول عمر باتری اهمیت فزاینده ای پیدا می کند. ویژگی های سرعت بالا و صرفه جویی در انرژی BCD نیازمندی های فرآیند را برای تراشه های آنالوگ/مدیریت توان با کارایی بالا برآورده می کند.

فن آوری های کلیدی فرآیند BCD

دستگاه‌های معمول فرآیند BCD شامل CMOS ولتاژ پایین، لوله‌های MOS ولتاژ بالا، LDMOS با ولتاژهای شکست مختلف، دیودهای عمودی NPN/PNP و شاتکی و غیره هستند. برخی از فرآیندها نیز دستگاه‌هایی مانند JFET و EEPROM را ادغام می‌کنند که در نتیجه انواع زیادی از دستگاه ها در فرآیند BCD بنابراین علاوه بر در نظر گرفتن سازگاری دستگاه های فشار قوی و دستگاه های ولتاژ پایین، فرآیندهای دوبار کلیک و فرآیندهای CMOS و ... در طراحی، باید فناوری ایزولاسیون مناسب نیز در نظر گرفته شود.

در فناوری جداسازی BCD، بسیاری از فناوری‌ها مانند جداسازی اتصال، خود ایزوله‌سازی و جداسازی دی الکتریک یکی پس از دیگری پدید آمده‌اند. فناوری جداسازی اتصال به این صورت است که دستگاه را بر روی لایه همپایی نوع N از بستر نوع P ساخته می شود و از ویژگی های بایاس معکوس اتصال PN برای دستیابی به ایزوله استفاده می کند، زیرا اتصال PN در تحت بایاس معکوس مقاومت بسیار بالایی دارد.

فناوری خود ایزوله سازی اساساً جداسازی اتصال PN است که برای رسیدن به ایزوله بر ویژگی های اتصال PN طبیعی بین مناطق منبع و تخلیه دستگاه و زیرلایه متکی است. هنگامی که لوله MOS روشن می شود، منطقه منبع، منطقه تخلیه و کانال توسط ناحیه تخلیه احاطه شده و جداسازی از بستر را تشکیل می دهد. هنگامی که خاموش می شود، اتصال PN بین منطقه تخلیه و بستر بایاس معکوس می شود و ولتاژ بالای منطقه منبع توسط منطقه تخلیه جدا می شود.

عایق دی الکتریک از مواد عایق مانند اکسید سیلیکون برای دستیابی به ایزوله استفاده می کند. بر اساس جداسازی دی الکتریک و جداسازی اتصال، جداسازی شبه دی الکتریک با ترکیب مزایای هر دو ایجاد شده است. با اتخاذ انتخابی فناوری جداسازی فوق، می توان به سازگاری ولتاژ بالا و ولتاژ پایین دست یافت.

جهت توسعه فرآیند BCD

توسعه فناوری فرآیند BCD مانند فرآیند استاندارد CMOS نیست، که همیشه از قانون مور پیروی می کند تا در جهت عرض خط کمتر و سرعت بیشتر توسعه یابد. فرآیند BCD تقریباً در سه جهت متمایز و توسعه یافته است: ولتاژ بالا، توان بالا و چگالی بالا.

1. جهت BCD ولتاژ بالا

BCD ولتاژ بالا می تواند مدارهای کنترل ولتاژ پایین با قابلیت اطمینان بالا و مدارهای سطح DMOS با ولتاژ فوق العاده بالا را در یک تراشه به طور همزمان تولید کند و می تواند تولید دستگاه های ولتاژ بالا 500-700 ولت را محقق کند. با این حال، به طور کلی، BCD هنوز برای محصولات با نیازهای نسبتاً بالا برای دستگاه های قدرت، به ویژه دستگاه های BJT یا DMOS با جریان بالا، مناسب است و می تواند برای کنترل برق در روشنایی الکترونیکی و کاربردهای صنعتی استفاده شود.

فناوری فعلی برای تولید BCD ولتاژ بالا، فناوری RESURF است که توسط Appel و همکاران پیشنهاد شده است. در سال 1979. این دستگاه با استفاده از یک لایه اپیتاکسیال به آرامی دوپ شده ساخته شد تا توزیع میدان الکتریکی سطح را صاف تر کند، در نتیجه ویژگی های شکست سطح را بهبود بخشد، به طوری که خرابی به جای سطح در بدنه رخ می دهد و در نتیجه ولتاژ شکست دستگاه افزایش می یابد. دوپینگ سبک روش دیگری برای افزایش ولتاژ شکست BCD است. عمدتاً از زهکش دوگانه DDD (درن دوپینگ دوگانه) و تخلیه کم دوپینگ LDD (درن کم دوپینگ) استفاده می کند. در ناحیه تخلیه DMOS، یک ناحیه دریفت نوع N اضافه می شود تا تماس اصلی بین تخلیه N+ و بستر نوع P به تماس بین درین N و بستر نوع P تغییر یابد و در نتیجه ولتاژ شکست افزایش یابد.

2. جهت BCD با قدرت بالا

محدوده ولتاژ BCD با قدرت بالا 40-90 ولت است و عمدتاً در الکترونیک خودروهایی که به قابلیت رانندگی جریان بالا، ولتاژ متوسط ​​و مدارهای کنترل ساده نیاز دارند، استفاده می شود. ویژگی های تقاضای آن عبارتند از: قابلیت هدایت جریان بالا، ولتاژ متوسط، و مدار کنترل اغلب نسبتا ساده است.

3. جهت BCD با چگالی بالا

BCD با چگالی بالا، محدوده ولتاژ 5-50 ولت است و برخی از لوازم الکترونیکی خودرو به 70 ولت می رسند. توابع پیچیده تر و متنوع تری را می توان روی یک تراشه ادغام کرد. BCD با چگالی بالا برخی از ایده‌های طراحی مدولار را برای دستیابی به تنوع محصول اتخاذ می‌کند که عمدتاً در کاربردهای الکترونیک خودرو استفاده می‌شود.

کاربردهای اصلی فرآیند BCD

فرآیند BCD به طور گسترده در مدیریت انرژی (کنترل برق و باتری)، نمایشگر، الکترونیک خودرو، کنترل صنعتی و غیره استفاده می شود. تراشه مدیریت توان (PMIC) یکی از انواع مهم تراشه های آنالوگ است. ترکیب فرآیند BCD و فناوری SOI نیز یکی از ویژگی های اصلی توسعه فرآیند BCD است.

VET-China می تواند قطعات گرافیتی، نمد نرم، قطعات کاربید سیلیکون، قطعات کاربید سیلیکون cvD و قطعات پوشش داده شده sic/Tac را در 30 روز ارائه دهد.
اگر به محصولات نیمه هادی فوق علاقه مند هستید، لطفا در اولین بار با ما تماس بگیرید.

تلفن: +86-1891 1596 392
WhatsAPP: 86-18069021720
ایمیل:yeah@china-vet.com