BCD 프로세스

BCD 프로세스란 무엇입니까?

BCD 공정은 ST가 1986년에 처음 선보인 단일 칩 통합 공정 기술입니다. 이 기술은 바이폴라, CMOS 및 DMOS 장치를 동일한 칩에 만들 수 있습니다. 외관상 칩 면적이 크게 줄어 듭니다.

BCD 공정은 바이폴라 구동 능력, CMOS 고집적화 및 저전력 소비, DMOS 고전압 및 고전류 흐름 용량의 장점을 최대한 활용한다고 할 수 있습니다. 그 중 DMOS는 전력과 통합성을 향상시키는 핵심이다. 집적회로 기술이 더욱 발전함에 따라 BCD 공정은 PMIC의 주류 제조 기술이 되었습니다.

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BCD 공정의 장점

BCD 공정은 바이폴라 장치, CMOS 장치 및 DMOS 전력 장치를 동일한 칩에 동시에 만들어 바이폴라 장치의 높은 상호 컨덕턴스 및 강력한 부하 구동 기능과 CMOS의 고집적 및 낮은 전력 소비를 통합하여 이를 보완할 수 있습니다. 서로의 장점을 최대한 활용합니다. 동시에 DMOS는 매우 낮은 전력 소비로 스위칭 모드에서 작동할 수 있습니다. 즉, 낮은 전력 소비, 높은 에너지 효율 및 높은 통합성은 BCD의 주요 장점 중 하나입니다. BCD 프로세스는 전력 소비를 크게 줄이고 시스템 성능을 향상시키며 신뢰성을 향상시킬 수 있습니다. 전자 제품의 기능은 나날이 증가하고 있으며 전압 변화, 커패시터 보호 및 배터리 수명 연장에 대한 요구 사항이 점점 더 중요해지고 있습니다. BCD의 고속 및 에너지 절약 특성은 고성능 아날로그/전력 관리 칩에 대한 프로세스 요구 사항을 충족합니다.

BCD 공정 핵심기술

BCD 프로세스의 일반적인 장치에는 저전압 CMOS, 고전압 MOS 튜브, 다양한 항복 전압을 갖는 LDMOS, 수직 NPN/PNP 및 쇼트키 다이오드 등이 포함됩니다. 일부 프로세스에는 JFET 및 EEPROM과 같은 장치도 통합되어 매우 다양한 제품을 생산합니다. BCD 프로세스의 장치. 따라서 설계 시 고전압 소자와 저전압 소자의 호환성, 더블클릭 공정, CMOS 공정 등을 고려하는 것 외에도 적절한 절연 기술도 고려해야 한다.

BCD 절연 기술에는 Junction Isolation, Self-Isolation, Dielectric Isolation 등 많은 기술이 속속 등장하고 있다. 접합 절연 기술은 P형 기판의 N형 에피층 위에 소자를 만들고, PN 접합의 역바이어스 특성을 이용하여 절연을 달성하는 것입니다. PN 접합은 역바이어스 하에서 매우 높은 저항을 갖기 때문입니다.

자체 절연 기술은 본질적으로 PN 접합 절연이며, 절연을 달성하기 위해 장치의 소스 및 드레인 영역과 기판 사이의 자연스러운 PN 접합 특성에 의존합니다. MOS 튜브가 켜지면 소스 영역, 드레인 영역 및 채널이 공핍 영역으로 둘러싸여 기판과 분리됩니다. 꺼지면 드레인 영역과 기판 사이의 PN 접합이 역방향 바이어스되고, 공핍 영역에 의해 소스 영역의 고전압이 절연됩니다.

유전체 절연은 절연을 달성하기 위해 산화규소와 같은 절연 매체를 사용합니다. 유전체 절연과 접합 절연을 기반으로 두 가지 장점을 결합한 준유전체 절연이 개발되었습니다. 위의 절연 기술을 선택적으로 채택함으로써 고전압 및 저전압 호환성을 달성할 수 있습니다.

BCD 프로세스 개발 방향

BCD 공정 기술의 발전은 무어의 법칙에 따라 선폭이 더 작고 속도가 더 빠른 방향으로 발전해온 표준 CMOS 공정과 다릅니다. BCD 공정은 크게 고전압, 고전력, 고밀도의 3가지 방향으로 차별화되어 발전하고 있습니다.

1. 고전압 BCD 방향

고전압 BCD는 동일한 칩에서 고신뢰성 저전압 제어 회로와 초고전압 DMOS 레벨 회로를 동시에 제조할 수 있으며 500-700V 고전압 장치의 생산을 실현할 수 있습니다. 그러나 일반적으로 BCD는 전력 장치, 특히 BJT 또는 고전류 DMOS 장치에 대한 요구 사항이 상대적으로 높은 제품에 여전히 적합하며 전자 조명 및 산업 응용 분야의 전력 제어에 사용할 수 있습니다.

현재 고전압 BCD 제조 기술은 Appel 등이 제안한 RESURF 기술이다. 저농도로 도핑된 에피층을 이용하여 소자를 만들어 표면 전계 분포를 평탄하게 함으로써 표면 항복 특성을 향상시켜 항복이 표면이 아닌 몸체에서 일어나 소자의 항복 전압을 높인다. 라이트 도핑은 BCD의 항복전압을 높이는 또 다른 방법이다. 주로 이중 확산 드레인 DDD(Double Doping Drain)와 저농도 도핑 드레인 LDD(Lightly Doping Drain)을 사용합니다. DMOS 드레인 영역에는 N형 드리프트 영역을 추가하여 원래의 N+ 드레인과 P형 기판 사이의 콘택을 N-드레인과 P형 기판 사이의 콘택으로 변경함으로써 항복 전압을 높인다.

2. 고출력 BCD 방향

고전력 BCD의 전압 범위는 40~90V이며 고전류 구동 능력, 중전압 및 간단한 제어 회로가 요구되는 자동차 전자 장치에 주로 사용됩니다. 수요 특성은 고전류 구동 능력, 중간 전압이며 제어 회로는 비교적 간단한 경우가 많습니다.

3. 고밀도 BCD 방향

고밀도 BCD, 전압 범위는 5-50V이며 일부 자동차 전자 장치는 70V에 도달합니다. 점점 더 복잡하고 다양한 기능을 동일한 칩에 통합할 수 있습니다. 고밀도 BCD는 주로 자동차 전자 애플리케이션에 사용되는 제품 다양화를 달성하기 위해 일부 모듈식 설계 아이디어를 채택합니다.