ઉત્પાદન માહિતી અને પરામર્શ માટે અમારી વેબસાઇટ પર આપનું સ્વાગત છે.
અમારી વેબસાઇટ:https://www.vet-china.com/
સેમિકન્ડક્ટર મેન્યુફેક્ચરિંગ પ્રક્રિયાઓ સતત પ્રગતિ કરતી રહે છે, ઉદ્યોગમાં "મૂરેનો કાયદો" નામનું પ્રખ્યાત વિધાન પ્રચલિત થઈ રહ્યું છે. તે 1965 માં ઇન્ટેલના સ્થાપકોમાંના એક ગોર્ડન મૂરે દ્વારા પ્રસ્તાવિત કરવામાં આવ્યું હતું. તેની મુખ્ય સામગ્રી છે: સંકલિત સર્કિટ પર સમાવી શકાય તેવા ટ્રાન્ઝિસ્ટરની સંખ્યા દર 18 થી 24 મહિનામાં લગભગ બમણી થશે. આ કાયદો માત્ર ઉદ્યોગના વિકાસના વલણનું વિશ્લેષણ અને અનુમાન નથી, પણ સેમિકન્ડક્ટર ઉત્પાદન પ્રક્રિયાઓના વિકાસ માટે પ્રેરક બળ પણ છે - બધું નાના કદ અને સ્થિર કામગીરી સાથે ટ્રાન્ઝિસ્ટર બનાવવાનું છે. 1950 થી અત્યાર સુધી, લગભગ 70 વર્ષોમાં, કુલ BJT, MOSFET, CMOS, DMOS અને હાઇબ્રિડ BiCMOS અને BCD પ્રક્રિયા તકનીકો વિકસાવવામાં આવી છે.
1. BJT
બાયપોલર જંકશન ટ્રાન્ઝિસ્ટર (BJT), સામાન્ય રીતે ટ્રાયોડ તરીકે ઓળખાય છે. ટ્રાંઝિસ્ટરમાં ચાર્જ ફ્લો મુખ્યત્વે PN જંકશન પર વાહકોના પ્રસરણ અને ડ્રિફ્ટ ગતિને કારણે છે. કારણ કે તેમાં ઇલેક્ટ્રોન અને છિદ્રો બંનેનો પ્રવાહ સામેલ છે, તેને દ્વિધ્રુવી ઉપકરણ કહેવામાં આવે છે.
તેના જન્મના ઈતિહાસ પર નજર કરીએ. શૂન્યાવકાશ ટ્રાયોડ્સને નક્કર એમ્પ્લીફાયર સાથે બદલવાના વિચારને કારણે, શોકલીએ 1945ના ઉનાળામાં સેમિકન્ડક્ટર્સ પર મૂળભૂત સંશોધન હાથ ધરવાનો પ્રસ્તાવ મૂક્યો હતો. 1945ના ઉત્તરાર્ધમાં, બેલ લેબ્સે શૉકલીના નેતૃત્વમાં ઘન-સ્થિતિ ભૌતિકશાસ્ત્ર સંશોધન જૂથની સ્થાપના કરી હતી. આ જૂથમાં, માત્ર ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ જ નહીં, પરંતુ સર્કિટ એન્જિનિયરો અને રસાયણશાસ્ત્રીઓ પણ છે, જેમાં બાર્ડીન, એક સૈદ્ધાંતિક ભૌતિકશાસ્ત્રી અને બ્રેટેન, એક પ્રાયોગિક ભૌતિકશાસ્ત્રી છે. ડિસેમ્બર 1947 માં, પછીની પેઢીઓ દ્વારા એક સીમાચિહ્નરૂપ ગણાતી ઘટના તેજસ્વી રીતે બની - બાર્ડીન અને બ્રેટટેને વર્તમાન એમ્પ્લીફિકેશન સાથે વિશ્વના પ્રથમ જર્મેનિયમ પોઈન્ટ-કોન્ટેક્ટ ટ્રાન્ઝિસ્ટરની સફળતાપૂર્વક શોધ કરી.
બાર્ડીન અને બ્રેટેનનું પ્રથમ બિંદુ-સંપર્ક ટ્રાન્ઝિસ્ટર
તેના થોડા સમય પછી, શોકલેએ 1948માં બાયપોલર જંકશન ટ્રાન્ઝિસ્ટરની શોધ કરી. તેમણે પ્રસ્તાવ મૂક્યો કે ટ્રાન્ઝિસ્ટર બે pn જંકશનથી બનેલું હોઈ શકે છે, એક ફોરવર્ડ બાયસ્ડ અને બીજું રિવર્સ બાયસ્ડ, અને જૂન 1948માં પેટન્ટ મેળવ્યું હતું. 1949માં, તેમણે ડિટેઈલને પ્રકાશિત કર્યું હતું. જંકશન ટ્રાંઝિસ્ટરની કામગીરી. બે વર્ષ કરતાં વધુ સમય પછી, બેલ લેબ્સના વૈજ્ઞાનિકો અને એન્જિનિયરોએ જંકશન ટ્રાન્ઝિસ્ટર (1951 માં સીમાચિહ્નરૂપ) નું મોટા પાયે ઉત્પાદન હાંસલ કરવા માટે એક પ્રક્રિયા વિકસાવી, જે ઇલેક્ટ્રોનિક ટેક્નોલોજીના નવા યુગની શરૂઆત કરી. ટ્રાન્ઝિસ્ટરની શોધમાં તેમના યોગદાનની માન્યતામાં, શોકલી, બાર્ડીન અને બ્રેટેન સંયુક્ત રીતે 1956નું ભૌતિકશાસ્ત્રનું નોબેલ પુરસ્કાર જીત્યું.
NPN બાયપોલર જંકશન ટ્રાન્ઝિસ્ટરનું સરળ માળખાકીય રેખાકૃતિ
બાયપોલર જંકશન ટ્રાન્ઝિસ્ટરની રચના અંગે, સામાન્ય BJT એ NPN અને PNP છે. વિગતવાર આંતરિક માળખું નીચેની આકૃતિમાં બતાવવામાં આવ્યું છે. ઉત્સર્જકને અનુરૂપ અશુદ્ધતા સેમિકન્ડક્ટર ક્ષેત્ર એ ઉત્સર્જક પ્રદેશ છે, જેમાં ઉચ્ચ ડોપિંગ સાંદ્રતા છે; પાયાને અનુરૂપ અશુદ્ધતા સેમિકન્ડક્ટર ક્ષેત્ર એ આધાર ક્ષેત્ર છે, જેની પહોળાઈ ખૂબ જ પાતળી છે અને ખૂબ ઓછી ડોપિંગ સાંદ્રતા છે; કલેક્ટરને અનુરૂપ અશુદ્ધતા સેમિકન્ડક્ટર ક્ષેત્ર એ કલેક્ટર ક્ષેત્ર છે, જે વિશાળ વિસ્તાર અને ખૂબ જ ઓછી ડોપિંગ સાંદ્રતા ધરાવે છે.
BJT ટેક્નોલોજીના ફાયદાઓ છે ઉચ્ચ પ્રતિભાવ ગતિ, ઉચ્ચ ટ્રાન્સકન્ડક્ટન્સ (ઇનપુટ વોલ્ટેજ ફેરફારો મોટા આઉટપુટ વર્તમાન ફેરફારોને અનુરૂપ છે), ઓછો અવાજ, ઉચ્ચ એનાલોગ ચોકસાઈ અને મજબૂત વર્તમાન ડ્રાઇવિંગ ક્ષમતા; ગેરફાયદામાં નીચા એકીકરણ (પાર્શ્વીય કદ સાથે ઊભી ઊંડાઈ ઘટાડી શકાતી નથી) અને ઉચ્ચ પાવર વપરાશ છે.
2. એમઓએસ
મેટલ ઓક્સાઈડ સેમિકન્ડક્ટર ફીલ્ડ ઈફેક્ટ ટ્રાન્ઝિસ્ટર (મેટલ ઓક્સાઈડ સેમિકન્ડક્ટર FET), એટલે કે ફીલ્ડ ઈફેક્ટ ટ્રાન્ઝિસ્ટર જે મેટલ લેયર (M-મેટલ એલ્યુમિનિયમ) ના ગેટ પર વોલ્ટેજ લગાવીને સેમિકન્ડક્ટર (S) વાહક ચેનલના સ્વિચને નિયંત્રિત કરે છે. વિદ્યુત ક્ષેત્રની અસર પેદા કરવા માટે ઓક્સાઇડ સ્તર (O-ઇન્સ્યુલેટીંગ સ્તર SiO2) દ્વારા સ્ત્રોત. ગેટ અને સ્ત્રોત, અને ગેટ અને ડ્રેઇન SiO2 ઇન્સ્યુલેટીંગ લેયર દ્વારા અલગ હોવાથી, MOSFET ને ઇન્સ્યુલેટેડ ગેટ ફીલ્ડ ઇફેક્ટ ટ્રાન્ઝિસ્ટર પણ કહેવામાં આવે છે. 1962 માં, બેલ લેબ્સે સત્તાવાર રીતે સફળ વિકાસની જાહેરાત કરી, જે સેમિકન્ડક્ટર વિકાસના ઇતિહાસમાં સૌથી મહત્વપૂર્ણ સીમાચિહ્નરૂપ બની ગયું અને સેમિકન્ડક્ટર મેમરીના આગમન માટે સીધી રીતે તકનીકી પાયો નાખ્યો.
MOSFET ને વાહક ચેનલ પ્રકાર અનુસાર P ચેનલ અને N ચેનલમાં વિભાજિત કરી શકાય છે. ગેટ વોલ્ટેજ કંપનવિસ્તાર અનુસાર, તેને વિભાજિત કરી શકાય છે: અવક્ષય પ્રકાર-જ્યારે ગેટ વોલ્ટેજ શૂન્ય હોય છે, ત્યારે ડ્રેઇન અને સ્ત્રોત વચ્ચે વાહક ચેનલ હોય છે; એનહાન્સમેન્ટ પ્રકાર- N (P) ચેનલ ઉપકરણો માટે, ગેટ વોલ્ટેજ શૂન્ય કરતા (ઓછું) કરતા વધારે હોય ત્યારે જ વાહક ચેનલ હોય છે, અને પાવર MOSFET મુખ્યત્વે N ચેનલ ઉન્નતીકરણ પ્રકાર છે.
એમઓએસ અને ટ્રાયોડ વચ્ચેના મુખ્ય તફાવતોમાં નીચેના મુદ્દાઓનો સમાવેશ થાય છે પરંતુ તે તેના સુધી મર્યાદિત નથી:
-ટ્રાયોડ્સ દ્વિધ્રુવી ઉપકરણો છે કારણ કે બહુમતી અને લઘુમતી બંને વાહકો એક જ સમયે વહનમાં ભાગ લે છે; જ્યારે MOS માત્ર સેમિકન્ડક્ટર્સમાં બહુમતી વાહકો દ્વારા વીજળીનું સંચાલન કરે છે, અને તેને યુનિપોલર ટ્રાંઝિસ્ટર પણ કહેવાય છે.
-ટ્રાયોડ્સ પ્રમાણમાં ઉચ્ચ પાવર વપરાશ સાથે વર્તમાન-નિયંત્રિત ઉપકરણો છે; જ્યારે MOSFET એ ઓછા પાવર વપરાશ સાથે વોલ્ટેજ-નિયંત્રિત ઉપકરણો છે.
-ટ્રાયોડ્સમાં મોટી ઓન-રેઝિસ્ટન્સ હોય છે, જ્યારે MOS ટ્યુબમાં નાની ઓન-રેઝિસ્ટન્સ હોય છે, માત્ર થોડાક સો મિલિઓહમ્સ. વર્તમાન વિદ્યુત ઉપકરણોમાં, એમઓએસ ટ્યુબનો સામાન્ય રીતે સ્વીચ તરીકે ઉપયોગ થાય છે, મુખ્યત્વે કારણ કે એમઓએસની કાર્યક્ષમતા ટ્રાયોડ્સની તુલનામાં પ્રમાણમાં ઊંચી છે.
-Triodes પ્રમાણમાં ફાયદાકારક ખર્ચ ધરાવે છે, અને MOS ટ્યુબ પ્રમાણમાં ખર્ચાળ છે.
-આજકાલ, એમઓએસ ટ્યુબનો ઉપયોગ મોટાભાગની પરિસ્થિતિઓમાં ટ્રાયોડ્સને બદલવા માટે થાય છે. માત્ર અમુક નીચા-પાવર અથવા પાવર-અસંવેદનશીલ પરિસ્થિતિઓમાં, અમે કિંમતના ફાયદાને ધ્યાનમાં રાખીને ટ્રાયોડ્સનો ઉપયોગ કરીશું.
3. CMOS
પૂરક મેટલ ઓક્સાઇડ સેમિકન્ડક્ટર: CMOS ટેક્નોલોજી ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણો અને લોજિક સર્કિટ બનાવવા માટે પૂરક પી-ટાઇપ અને એન-ટાઇપ મેટલ ઓક્સાઇડ સેમિકન્ડક્ટર ટ્રાન્ઝિસ્ટર (MOSFETs) નો ઉપયોગ કરે છે. નીચેનો આંકડો સામાન્ય CMOS ઇન્વર્ટર દર્શાવે છે, જેનો ઉપયોગ "1→0" અથવા "0→1" રૂપાંતરણ માટે થાય છે.
નીચેનો આંકડો એક લાક્ષણિક CMOS ક્રોસ-સેક્શન છે. ડાબી બાજુ NMS છે, અને જમણી બાજુ PMOS છે. બે MOS ના G ધ્રુવો એક સામાન્ય ગેટ ઇનપુટ તરીકે એકસાથે જોડાયેલા છે, અને D ધ્રુવો એકસાથે સામાન્ય ડ્રેઇન આઉટપુટ તરીકે જોડાયેલા છે. VDD PMOS ના સ્ત્રોત સાથે જોડાયેલ છે, અને VSS NMOS ના સ્ત્રોત સાથે જોડાયેલ છે.
1963 માં, ફેરચાઇલ્ડ સેમિકન્ડક્ટરના વાનલાસ અને સાહે CMOS સર્કિટની શોધ કરી. 1968 માં, અમેરિકન રેડિયો કોર્પોરેશન (આરસીએ) એ પ્રથમ CMOS ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ ઉત્પાદન વિકસાવ્યું હતું, અને ત્યારથી, CMOS સર્કિટએ ખૂબ વિકાસ પ્રાપ્ત કર્યો છે. તેના ફાયદા ઓછા પાવર વપરાશ અને ઉચ્ચ એકીકરણ છે (STI/LOCOS પ્રક્રિયા એકીકરણને વધુ સુધારી શકે છે); તેનો ગેરલાભ એ લૉક ઇફેક્ટનું અસ્તિત્વ છે (PN જંકશન રિવર્સ બાયસનો ઉપયોગ MOS ટ્યુબ વચ્ચે અલગતા તરીકે થાય છે, અને દખલ સરળતાથી ઉન્નત લૂપ બનાવી શકે છે અને સર્કિટને બાળી શકે છે).
4. ડીએમઓએસ
ડબલ-ડિફ્યુઝ્ડ મેટલ ઑક્સાઈડ સેમિકન્ડક્ટર: સામાન્ય MOSFET ઉપકરણોના બંધારણની જેમ, તેમાં સ્ત્રોત, ડ્રેઇન, ગેટ અને અન્ય ઇલેક્ટ્રોડ પણ હોય છે, પરંતુ ડ્રેઇન એન્ડનું બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ વધારે હોય છે. ડબલ પ્રસરણ પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ થાય છે.
નીચેની આકૃતિ પ્રમાણભૂત N-ચેનલ DMOS નો ક્રોસ-સેક્શન બતાવે છે. આ પ્રકારના DMOS ઉપકરણનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે લો-સાઇડ સ્વિચિંગ એપ્લિકેશન્સમાં થાય છે, જ્યાં MOSFET નો સ્ત્રોત જમીન સાથે જોડાયેલ હોય છે. આ ઉપરાંત, પી-ચેનલ ડીએમઓએસ છે. આ પ્રકારના DMOS ઉપકરણનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે હાઇ-સાઇડ સ્વિચિંગ એપ્લિકેશન્સમાં થાય છે, જ્યાં MOSFET નો સ્ત્રોત હકારાત્મક વોલ્ટેજ સાથે જોડાયેલ હોય છે. CMOS ની જેમ, પૂરક DMOS ઉપકરણો પૂરક સ્વિચિંગ કાર્યો પ્રદાન કરવા માટે સમાન ચિપ પર N-ચેનલ અને P-ચેનલ MOSFET નો ઉપયોગ કરે છે.
ચેનલની દિશાના આધારે, DMOS ને બે પ્રકારમાં વિભાજિત કરી શકાય છે, એટલે કે વર્ટિકલ ડબલ-ડિફ્યુઝ્ડ મેટલ ઓક્સાઇડ સેમિકન્ડક્ટર ફીલ્ડ ઇફેક્ટ ટ્રાન્ઝિસ્ટર VDMOS (વર્ટિકલ ડબલ-ડિફ્યુઝ્ડ MOSFET) અને લેટરલ ડબલ-ડિફ્યુઝ્ડ મેટલ ઓક્સાઇડ સેમિકન્ડક્ટર ફિલ્ડ ઇફેક્ટ ટ્રાન્ઝિસ્ટર LDMOS (લેટરલ ડબલ-ડિફ્યુઝ્ડ MOSFET) -વિખરાયેલ MOSFET).
VDMOS ઉપકરણોને ઊભી ચેનલ સાથે ડિઝાઇન કરવામાં આવે છે. લેટરલ ડીએમઓએસ ઉપકરણોની તુલનામાં, તેઓ ઉચ્ચ બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ અને વર્તમાન હેન્ડલિંગ ક્ષમતાઓ ધરાવે છે, પરંતુ ઓન-રેઝિસ્ટન્સ હજુ પણ પ્રમાણમાં મોટી છે.
LDMOS ઉપકરણોને બાજુની ચેનલ સાથે ડિઝાઇન કરવામાં આવે છે અને તે અસમપ્રમાણ શક્તિ MOSFET ઉપકરણો છે. વર્ટિકલ ડીએમઓએસ ઉપકરણોની તુલનામાં, તેઓ ઓછી ઓન-રેઝિસ્ટન્સ અને ઝડપી સ્વિચિંગ ઝડપને મંજૂરી આપે છે.
પરંપરાગત MOSFETs ની સરખામણીમાં, DMOSમાં ઊંચી ક્ષમતા અને ઓછી પ્રતિકાર હોય છે, તેથી તે પાવર સ્વિચ, પાવર ટૂલ્સ અને ઇલેક્ટ્રિક વાહન ડ્રાઇવ જેવા ઉચ્ચ-પાવર ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણોમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે.
5. BiCMOS
બાયપોલર સીએમઓએસ એ એક તકનીક છે જે એક જ સમયે એક જ ચિપ પર CMOS અને બાયપોલર ઉપકરણોને એકીકૃત કરે છે. તેનો મૂળભૂત વિચાર મુખ્ય એકમ સર્કિટ તરીકે CMOS ઉપકરણોનો ઉપયોગ કરવાનો છે, અને દ્વિધ્રુવી ઉપકરણો અથવા સર્કિટ ઉમેરવાનો છે જ્યાં મોટા કેપેસિટીવ લોડને ચલાવવાની જરૂર હોય છે. તેથી, BiCMOS સર્કિટમાં CMOS સર્કિટના ઉચ્ચ સંકલન અને ઓછા પાવર વપરાશના ફાયદા છે, અને BJT સર્કિટની ઊંચી ઝડપ અને મજબૂત વર્તમાન ડ્રાઇવિંગ ક્ષમતાઓના ફાયદા છે.
STMicroelectronics' BiCMOS SiGe (સિલિકોન જર્મેનિયમ) ટેક્નોલોજી એક જ ચિપ પર RF, એનાલોગ અને ડિજિટલ ભાગોને એકીકૃત કરે છે, જે બાહ્ય ઘટકોની સંખ્યાને નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડી શકે છે અને પાવર વપરાશને ઑપ્ટિમાઇઝ કરી શકે છે.
6. BCD
બાયપોલર-સીએમઓએસ-ડીએમઓએસ, આ ટેક્નોલોજી બાયપોલર, સીએમઓએસ અને ડીએમઓએસ ઉપકરણોને સમાન ચિપ પર બનાવી શકે છે, જેને BCD પ્રક્રિયા કહેવાય છે, જે સૌપ્રથમ 1986માં STMicroelectronics (ST) દ્વારા સફળતાપૂર્વક વિકસાવવામાં આવી હતી.
બાયપોલર એનાલોગ સર્કિટ માટે યોગ્ય છે, CMOS ડિજિટલ અને લોજિક સર્કિટ્સ માટે યોગ્ય છે, અને DMOS પાવર અને ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ ઉપકરણો માટે યોગ્ય છે. BCD ત્રણના ફાયદાઓને જોડે છે. સતત સુધારણા પછી, પાવર મેનેજમેન્ટ, એનાલોગ ડેટા એક્વિઝિશન અને પાવર એક્ટ્યુએટર્સના ક્ષેત્રોમાં ઉત્પાદનોમાં BCDનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે. STની અધિકૃત વેબસાઈટ મુજબ, BCD માટેની પરિપક્વ પ્રક્રિયા હજુ પણ 100nm ની આસપાસ છે, 90nm હજુ પ્રોટોટાઈપ ડિઝાઇનમાં છે, અને 40nmBCD ટેક્નોલોજી તેના વિકાસ હેઠળની આગામી પેઢીના ઉત્પાદનોની છે.
પોસ્ટ સમય: સપ્ટે-10-2024