კეთილი იყოს თქვენი მობრძანება ჩვენს ვებგვერდზე პროდუქტის შესახებ ინფორმაციისა და კონსულტაციისთვის.
ჩვენი საიტი:https://www.vet-china.com/
იმის გამო, რომ ნახევარგამტარების წარმოების პროცესები აგრძელებს გარღვევას, ინდუსტრიაში გავრცელებულია ცნობილი განცხადება სახელწოდებით "მურის კანონი". იგი შემოგვთავაზა გორდონ მურმა, Intel-ის ერთ-ერთმა დამფუძნებელმა, 1965 წელს. მისი ძირითადი შინაარსია: ტრანზისტორების რაოდენობა, რომლებიც შეიძლება განთავსდეს ინტეგრირებულ წრეში, გაორმაგდება დაახლოებით ყოველ 18-24 თვეში. ეს კანონი არა მხოლოდ ინდუსტრიის განვითარების ტენდენციის ანალიზი და პროგნოზია, არამედ ნახევარგამტარების წარმოების პროცესების განვითარების მამოძრავებელი ძალაა - ყველაფერი არის ტრანზისტორების დამზადება უფრო მცირე ზომის და სტაბილური მუშაობისთვის. 1950-იანი წლებიდან დღემდე, დაახლოებით 70 წლის განმავლობაში, სულ BJT, MOSFET, CMOS, DMOS და ჰიბრიდული BiCMOS და BCD პროცესის ტექნოლოგიები შემუშავდა.
1. BJT
ბიპოლარული შეერთების ტრანზისტორი (BJT), საყოველთაოდ ცნობილი, როგორც ტრიოდი. ტრანზისტორში მუხტის ნაკადი ძირითადად განპირობებულია მატარებლების დიფუზიით და დრიფტით მოძრაობით PN შეერთებაზე. ვინაიდან იგი მოიცავს როგორც ელექტრონების, ასევე ხვრელების დინებას, მას ბიპოლარული მოწყობილობა ეწოდება.
ვიხსენებთ მისი დაბადების ისტორიას. ვაკუუმური ტრიოდების მყარი გამაძლიერებლებით ჩანაცვლების იდეის გამო, შოკლიმ შესთავაზა ნახევარგამტარებზე საბაზისო კვლევების ჩატარება 1945 წლის ზაფხულში. 1945 წლის მეორე ნახევარში Bell Labs-მა შექმნა მყარი მდგომარეობის ფიზიკის კვლევის ჯგუფი, რომელსაც ხელმძღვანელობდა შოკლი. ამ ჯგუფში არიან არა მხოლოდ ფიზიკოსები, არამედ წრიული ინჟინრები და ქიმიკოსები, მათ შორის ბარდინი, თეორიული ფიზიკოსი და ბრატეინი, ექსპერიმენტული ფიზიკოსი. 1947 წლის დეკემბერში, მოვლენა, რომელიც შემდგომ თაობებმა ეტაპად მიიჩნიეს, ბრწყინვალედ მოხდა - ბარდინმა და ბრატეინმა წარმატებით გამოიგონეს მსოფლიოში პირველი გერმანიუმის წერტილოვანი კონტაქტის ტრანზისტორი მიმდინარე გაძლიერებით.
ბარდინისა და ბრატეინის პირველი წერტილოვანი კონტაქტის ტრანზისტორი
ცოტა ხნის შემდეგ, შოკლიმ გამოიგონა ბიპოლარული შეერთების ტრანზისტორი 1948 წელს. მან შესთავაზა, რომ ტრანზისტორი შეიძლება შედგებოდეს ორი pn შეერთებისგან, ერთი წინ მიკერძოებული და მეორე უკანა მიკერძოებული, და მიიღო პატენტი 1948 წლის ივნისში. 1949 წელს მან გამოაქვეყნა დეტალური თეორია. შეერთების ტრანზისტორის მუშაობის შესახებ. ორ წელზე მეტი ხნის შემდეგ, Bell Labs-ის მეცნიერებმა და ინჟინრებმა შეიმუშავეს პროცესი, რათა მიაღწიონ შეერთების ტრანზისტორების მასობრივ წარმოებას (ეტაპი 1951 წელს), გახსნა ელექტრონული ტექნოლოგიების ახალი ერა. ტრანზისტორების გამოგონებაში შეტანილი წვლილისთვის შოკლიმ, ბარდინმა და ბრატეინმა ერთობლივად მოიპოვეს 1956 წლის ნობელის პრემია ფიზიკაში.
NPN ბიპოლარული შეერთების ტრანზისტორის მარტივი სტრუქტურული დიაგრამა
ბიპოლარული შეერთების ტრანზისტორების სტრუქტურასთან დაკავშირებით, ჩვეულებრივი BJT არის NPN და PNP. დეტალური შიდა სტრუქტურა ნაჩვენებია ქვემოთ მოცემულ ფიგურაში. ემიტერის შესაბამისი მინარევების ნახევარგამტარული რეგიონი არის ემიტერის რეგიონი, რომელსაც აქვს დოპინგის მაღალი კონცენტრაცია; მინარევების ნახევარგამტარული უბანი, რომელიც შეესაბამება ბაზას, არის ბაზის რეგიონი, რომელსაც აქვს ძალიან თხელი სიგანე და ძალიან დაბალი დოპინგის კონცენტრაცია; კოლექტორის შესაბამისი მინარევების ნახევარგამტარული რეგიონი არის კოლექტორის რეგიონი, რომელსაც აქვს დიდი ფართობი და ძალიან დაბალი დოპინგის კონცენტრაცია.
BJT ტექნოლოგიის უპირატესობებია მაღალი რეაგირების სიჩქარე, მაღალი გამტარობა (შეყვანის ძაბვის ცვლილებები შეესაბამება გამომავალი დენის დიდ ცვლილებებს), დაბალი ხმაური, მაღალი ანალოგური სიზუსტე და ძლიერი დენის მართვის შესაძლებლობა; ნაკლოვანებები არის დაბალი ინტეგრაცია (ვერტიკალური სიღრმე არ შეიძლება შემცირდეს გვერდითი ზომით) და ენერგიის მაღალი მოხმარება.
2. MOS
Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor (Metal Oxide Semiconductor FET), ანუ ველის ეფექტის ტრანზისტორი, რომელიც აკონტროლებს ნახევარგამტარული (S) გამტარ არხის გადართვას ლითონის ფენის კარიბჭეზე ძაბვის გამოყენებით (M-ლითონის ალუმინი) და წყარო ოქსიდის შრის მეშვეობით (O-საიზოლაციო ფენა SiO2) ელექტრული ველის ეფექტის წარმოქმნით. ვინაიდან კარიბჭე და წყარო, კარიბჭე და დრენაჟი იზოლირებულია SiO2 საიზოლაციო ფენით, MOSFET-ს ასევე უწოდებენ იზოლირებული კარიბჭის ველის ეფექტის ტრანზისტორი. 1962 წელს Bell Labs-მა ოფიციალურად გამოაცხადა წარმატებული განვითარება, რომელიც გახდა ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი ეტაპი ნახევარგამტარების განვითარების ისტორიაში და უშუალოდ ჩაუყარა ტექნიკური საფუძველი ნახევარგამტარული მეხსიერების გამოჩენას.
MOSFET შეიძლება დაიყოს P არხად და N არხად გამტარ არხის ტიპის მიხედვით. კარიბჭის ძაბვის ამპლიტუდის მიხედვით ის შეიძლება დაიყოს: ამოწურვის ტიპად - როცა კარიბჭის ძაბვა ნულის ტოლია, დრენაჟსა და წყაროს შორის არის გამტარი არხი; გამაძლიერებელი ტიპი - N (P) არხის მოწყობილობებისთვის, გამტარი არხი არსებობს მხოლოდ მაშინ, როდესაც კარიბჭის ძაბვა არის ნულზე (ნაკლები) და სიმძლავრე MOSFET ძირითადად N არხის გამაძლიერებელი ტიპია.
MOS-სა და ტრიოდს შორის ძირითადი განსხვავებები მოიცავს, მაგრამ არ შემოიფარგლება შემდეგი პუნქტებით:
-ტრიოდები ბიპოლარული მოწყობილობებია, რადგან უმრავლესობის და უმცირესობის მატარებლები ერთდროულად მონაწილეობენ გამტარებლობაში; მაშინ როდესაც MOS ატარებს ელექტროენერგიას მხოლოდ ნახევარგამტარების უმეტესი მატარებლების მეშვეობით და მას ასევე უწოდებენ ცალპოლარულ ტრანზისტორი.
-ტრიოდები არის დენით კონტროლირებადი მოწყობილობები შედარებით მაღალი ენერგიის მოხმარებით; ხოლო MOSFET-ები არის ძაბვით კონტროლირებადი მოწყობილობები დაბალი ენერგიის მოხმარებით.
- ტრიოდებს აქვთ დიდი წინააღმდეგობა, ხოლო MOS მილებს აქვთ მცირე წინააღმდეგობა, მხოლოდ რამდენიმე ასეული მილიოჰმი. მიმდინარე ელექტრო მოწყობილობებში MOS მილები ძირითადად გამოიყენება როგორც გადამრთველები, ძირითადად იმიტომ, რომ MOS-ის ეფექტურობა შედარებით მაღალია ტრიოდებთან შედარებით.
-ტრიოდებს შედარებით მომგებიანი ღირებულება აქვთ, MOS მილები კი შედარებით ძვირია.
-დღესდღეობით, MOS მილები გამოიყენება ტრიოდების ჩასანაცვლებლად უმეტეს სცენარებში. მხოლოდ ზოგიერთ მცირე სიმძლავრის ან დენისადმი მგრძნობიარე სცენარებში, ჩვენ გამოვიყენებთ ტრიოდებს ფასის უპირატესობის გათვალისწინებით.
3. CMOS
დამატებითი ლითონის ოქსიდის ნახევარგამტარი: CMOS ტექნოლოგია იყენებს დამატებით p და n ტიპის ლითონის ოქსიდის ნახევარგამტარულ ტრანზისტორებს (MOSFET) ელექტრონული მოწყობილობებისა და ლოგიკური სქემების შესაქმნელად. შემდეგი სურათი გვიჩვენებს საერთო CMOS ინვერტორს, რომელიც გამოიყენება "1→0" ან "0→1" კონვერტაციისთვის.
შემდეგი ფიგურა არის ტიპიური CMOS კვეთა. მარცხენა მხარე არის NMS, ხოლო მარჯვენა მხარე არის PMOS. ორი MOS-ის G პოლუსი ერთმანეთთან არის დაკავშირებული, როგორც საერთო კარიბჭის შესასვლელი, ხოლო D პოლუსები ერთმანეთთან არის დაკავშირებული, როგორც საერთო გადინების გამოსავალი. VDD დაკავშირებულია PMOS-ის წყაროსთან, ხოლო VSS დაკავშირებულია NMOS-ის წყაროსთან.
1963 წელს ვანლასმა და საჰმა Fairchild Semiconductor-მა გამოიგონეს CMOS წრე. 1968 წელს ამერიკის რადიოკორპორაციამ (RCA) შეიმუშავა პირველი CMOS ინტეგრირებული მიკროსქემის პროდუქტი და მას შემდეგ CMOS წრემ მიაღწია დიდ განვითარებას. მისი უპირატესობებია ენერგიის დაბალი მოხმარება და მაღალი ინტეგრაცია (STI/LOCOS პროცესს შეუძლია კიდევ უფრო გააუმჯობესოს ინტეგრაცია); მისი მინუსი არის დაბლოკვის ეფექტის არსებობა (PN შეერთების საპირისპირო მიკერძოება გამოიყენება როგორც იზოლაცია MOS მილებს შორის და ჩარევამ შეიძლება ადვილად შექმნას გაძლიერებული მარყუჟი და დაწვას წრე).
4. DMOS
ორმაგი დიფუზური ლითონის ოქსიდის ნახევარგამტარი: ჩვეულებრივი MOSFET მოწყობილობების სტრუქტურის მსგავსად, მას ასევე აქვს წყარო, დრენაჟი, კარიბჭე და სხვა ელექტროდები, მაგრამ დრენაჟის ბოლოში დაშლის ძაბვა მაღალია. გამოიყენება ორმაგი დიფუზიის პროცესი.
ქვემოთ მოყვანილი სურათი გვიჩვენებს სტანდარტული N-არხის DMOS-ის კვეთას. ამ ტიპის DMOS მოწყობილობა ჩვეულებრივ გამოიყენება დაბალი მხარის გადართვის აპლიკაციებში, სადაც MOSFET-ის წყარო დაკავშირებულია მიწასთან. გარდა ამისა, არსებობს P-არხის DMOS. ამ ტიპის DMOS მოწყობილობა ჩვეულებრივ გამოიყენება მაღალი მხარის გადართვის პროგრამებში, სადაც MOSFET-ის წყარო დაკავშირებულია დადებით ძაბვასთან. CMOS-ის მსგავსად, დამატებითი DMOS მოწყობილობები იყენებენ N-არხის და P-არხის MOSFET-ებს იმავე ჩიპზე, რათა უზრუნველყონ დამატებითი გადართვის ფუნქციები.
არხის მიმართულებიდან გამომდინარე, DMOS შეიძლება დაიყოს ორ ტიპად, კერძოდ, ვერტიკალური ორმაგი დიფუზური ლითონის ოქსიდის ნახევარგამტარული ველის ეფექტის ტრანზისტორი VDMOS (ვერტიკალური ორმაგი დიფუზური MOSFET) და გვერდითი ორმაგი დიფუზური ლითონის ოქსიდის ნახევარგამტარული ველის ეფექტის ტრანზისტორი LDMOS (გვერდითი ორმაგი). - დიფუზური MOSFET).
VDMOS მოწყობილობები შექმნილია ვერტიკალური არხით. გვერდითი DMOS მოწყობილობებთან შედარებით, მათ აქვთ ავარიის ძაბვისა და დენის მართვის უფრო მაღალი შესაძლებლობები, მაგრამ წინააღმდეგობა ჯერ კიდევ შედარებით დიდია.
LDMOS მოწყობილობები შექმნილია გვერდითი არხით და არის ასიმეტრიული სიმძლავრის MOSFET მოწყობილობები. ვერტიკალურ DMOS მოწყობილობებთან შედარებით, ისინი იძლევიან დაბალ წინააღმდეგობას და უფრო სწრაფ გადართვის სიჩქარეს.
ტრადიციულ MOSFET-ებთან შედარებით, DMOS-ს აქვს უფრო მაღალი ტევადობა და დაბალი წინააღმდეგობა, ამიტომ იგი ფართოდ გამოიყენება მაღალი სიმძლავრის ელექტრონულ მოწყობილობებში, როგორიცაა დენის გადამრთველები, ელექტრული ხელსაწყოები და ელექტრო სატრანსპორტო საშუალებების ძრავები.
5. BiCMOS
Bipolar CMOS არის ტექნოლოგია, რომელიც აერთიანებს CMOS და ბიპოლარულ მოწყობილობებს ერთსა და იმავე ჩიპზე ერთდროულად. მისი ძირითადი იდეაა გამოიყენოს CMOS მოწყობილობები, როგორც მთავარი ერთეულის წრე, და დაამატოთ ბიპოლარული მოწყობილობები ან სქემები, სადაც საჭიროა დიდი ტევადობის დატვირთვები. აქედან გამომდინარე, BiCMOS სქემებს აქვთ CMOS სქემების მაღალი ინტეგრაციის და დაბალი ენერგიის მოხმარების უპირატესობები და BJT სქემების მაღალი სიჩქარისა და ძლიერი დენის მართვის შესაძლებლობების უპირატესობები.
STMicroelectronics-ის BiCMOS SiGe (silicon germanium) ტექნოლოგია აერთიანებს RF, ანალოგურ და ციფრულ ნაწილებს ერთ ჩიპზე, რამაც შეიძლება მნიშვნელოვნად შეამციროს გარე კომპონენტების რაოდენობა და გააუმჯობესოს ენერგიის მოხმარება.
6. BCD
Bipolar-CMOS-DMOS, ამ ტექნოლოგიას შეუძლია შექმნას ბიპოლარული, CMOS და DMOS მოწყობილობები იმავე ჩიპზე, სახელწოდებით BCD პროცესი, რომელიც პირველად წარმატებით განვითარდა STMicroelectronics (ST) მიერ 1986 წელს.
Bipolar განკუთვნილია ანალოგური სქემებისთვის, CMOS განკუთვნილია ციფრული და ლოგიკური სქემებისთვის, ხოლო DMOS შესაფერისია დენის და მაღალი ძაბვის მოწყობილობებისთვის. BCD აერთიანებს სამის უპირატესობას. მუდმივი გაუმჯობესების შემდეგ, BCD ფართოდ გამოიყენება პროდუქტებში ენერგიის მენეჯმენტის, ანალოგური მონაცემების შეძენისა და დენის აქტივატორების სფეროებში. ST-ის ოფიციალური ვებსაიტის მიხედვით, BCD-ის მომწიფებული პროცესი ჯერ კიდევ დაახლოებით 100 ნმ-ია, 90 ნმ ჯერ კიდევ პროტოტიპის დიზაინშია, ხოლო 40 ნმBCD ტექნოლოგია ეკუთვნის მის შემდეგი თაობის პროდუქტებს დამუშავების პროცესში.
გამოქვეყნების დრო: სექ-10-2024