उत्पादन माहिती आणि सल्लामसलत साठी आमच्या वेबसाइटवर स्वागत आहे.
आमची वेबसाइट:https://www.vet-china.com/
सेमीकंडक्टर उत्पादन प्रक्रिया सतत प्रगती करत असताना, "मूरचा कायदा" नावाचे एक प्रसिद्ध विधान उद्योगात फिरत आहे. 1965 मध्ये इंटेलच्या संस्थापकांपैकी एक असलेल्या गॉर्डन मूरने हे प्रस्तावित केले होते. त्याची मुख्य सामग्री आहे: एकात्मिक सर्किटवर सामावून घेता येणाऱ्या ट्रान्झिस्टरची संख्या अंदाजे प्रत्येक 18 ते 24 महिन्यांनी दुप्पट होईल. हा कायदा केवळ उद्योगाच्या विकासाच्या प्रवृत्तीचे विश्लेषण आणि अंदाज नाही तर अर्धसंवाहक उत्पादन प्रक्रियेच्या विकासासाठी एक प्रेरक शक्ती देखील आहे - सर्वकाही लहान आकार आणि स्थिर कार्यक्षमतेसह ट्रान्झिस्टर बनवणे आहे. 1950 पासून आत्तापर्यंत, सुमारे 70 वर्षांमध्ये एकूण BJT, MOSFET, CMOS, DMOS आणि संकरित BiCMOS आणि BCD प्रक्रिया तंत्रज्ञान विकसित केले गेले आहे.
1. BJT
बायपोलर जंक्शन ट्रान्झिस्टर (BJT), सामान्यतः ट्रायोड म्हणून ओळखले जाते. ट्रान्झिस्टरमधील चार्ज फ्लो मुख्यत्वे PN जंक्शनवरील वाहकांच्या प्रसार आणि ड्रिफ्ट मोशनमुळे होतो. त्यात इलेक्ट्रॉन आणि छिद्र दोन्हीचा प्रवाह समाविष्ट असल्याने त्याला द्विध्रुवीय उपकरण म्हणतात.
त्याच्या जन्माचा इतिहास मागे वळून पाहताना. व्हॅक्यूम ट्रायोड्सच्या जागी सॉलिड ॲम्प्लिफायर्स वापरण्याच्या कल्पनेमुळे, शॉकलेने 1945 च्या उन्हाळ्यात अर्धसंवाहकांवर मूलभूत संशोधन करण्याचा प्रस्ताव ठेवला. 1945 च्या उत्तरार्धात, बेल लॅब्सने शॉकले यांच्या नेतृत्वाखाली घन-राज्य भौतिकशास्त्र संशोधन गट स्थापन केला. या गटात केवळ भौतिकशास्त्रज्ञच नाहीत तर सर्किट अभियंते आणि रसायनशास्त्रज्ञ देखील आहेत, ज्यात बर्दीन, एक सैद्धांतिक भौतिकशास्त्रज्ञ आणि ब्रॅटन, एक प्रायोगिक भौतिकशास्त्रज्ञ आहेत. डिसेंबर 1947 मध्ये, नंतरच्या पिढ्यांसाठी एक मैलाचा दगड मानली जाणारी एक घटना शानदारपणे घडली - बर्डीन आणि ब्रॅटन यांनी सध्याच्या प्रवर्धनासह जगातील पहिल्या जर्मेनियम पॉइंट-कॉन्टॅक्ट ट्रान्झिस्टरचा यशस्वीपणे शोध लावला.
बार्डीन आणि ब्रॅटेनचा पहिला पॉइंट-संपर्क ट्रान्झिस्टर
त्यानंतर लवकरच, शॉकले यांनी 1948 मध्ये द्विध्रुवीय जंक्शन ट्रान्झिस्टरचा शोध लावला. ट्रांझिस्टर दोन पीएन जंक्शन्सचा बनलेला असू शकतो, एक फॉरवर्ड बायस्ड आणि दुसरा रिव्हर्स बायस्ड, असा प्रस्ताव त्यांनी मांडला आणि जून 1948 मध्ये पेटंट मिळवले. 1949 मध्ये, त्यांनी तपशीलवार माहिती प्रकाशित केली. जंक्शन ट्रान्झिस्टरच्या कार्याचे. दोन वर्षांहून अधिक काळानंतर, बेल लॅबमधील शास्त्रज्ञ आणि अभियंत्यांनी जंक्शन ट्रान्झिस्टरचे मोठ्या प्रमाणावर उत्पादन (1951 मध्ये मैलाचा दगड) साध्य करण्यासाठी एक प्रक्रिया विकसित केली, ज्यामुळे इलेक्ट्रॉनिक तंत्रज्ञानाचे एक नवीन युग उघडले. ट्रान्झिस्टरच्या शोधातील त्यांच्या योगदानाबद्दल, शॉकले, बार्डीन आणि ब्रॅटन यांनी संयुक्तपणे 1956 चा भौतिकशास्त्रातील नोबेल पारितोषिक जिंकले.
NPN द्विध्रुवीय जंक्शन ट्रान्झिस्टरचे साधे संरचनात्मक आकृती
द्विध्रुवीय जंक्शन ट्रान्झिस्टरच्या संरचनेबद्दल, सामान्य बीजेटी एनपीएन आणि पीएनपी आहेत. तपशीलवार अंतर्गत रचना खालील आकृतीमध्ये दर्शविली आहे. एमिटरशी संबंधित अशुद्धता अर्धसंवाहक क्षेत्र उत्सर्जक क्षेत्र आहे, ज्यामध्ये उच्च डोपिंग एकाग्रता आहे; बेसशी संबंधित अशुद्धता सेमीकंडक्टर प्रदेश हा बेस क्षेत्र आहे, ज्याची रुंदी खूप पातळ आहे आणि डोपिंग एकाग्रता खूप कमी आहे; संग्राहकाशी संबंधित अशुद्धता अर्धसंवाहक क्षेत्र कलेक्टर क्षेत्र आहे, ज्याचे क्षेत्रफळ मोठे आहे आणि डोपिंगचे प्रमाण खूप कमी आहे.
BJT तंत्रज्ञानाचे फायदे उच्च प्रतिसाद गती, उच्च ट्रान्सकंडक्टन्स (इनपुट व्होल्टेज बदल मोठ्या आउटपुट वर्तमान बदलांशी संबंधित आहेत), कमी आवाज, उच्च ॲनालॉग अचूकता आणि मजबूत वर्तमान ड्रायव्हिंग क्षमता; तोटे म्हणजे कमी एकत्रीकरण (लॅटरल आकाराने उभी खोली कमी करता येत नाही) आणि जास्त वीज वापर.
2. राज्यमंत्री
मेटल ऑक्साईड सेमीकंडक्टर फील्ड इफेक्ट ट्रान्झिस्टर (मेटल ऑक्साइड सेमीकंडक्टर एफईटी), म्हणजेच फील्ड इफेक्ट ट्रान्झिस्टर जो सेमीकंडक्टर (एस) कंडक्टिव चॅनेलच्या स्विचला मेटल लेयर (एम-मेटल ॲल्युमिनियम) च्या गेटवर व्होल्टेज लागू करून नियंत्रित करतो. चा प्रभाव निर्माण करण्यासाठी ऑक्साईड लेयर (ओ-इन्सुलेटिंग लेयर SiO2) द्वारे स्त्रोत विद्युत क्षेत्र. गेट आणि स्त्रोत आणि गेट आणि ड्रेन हे SiO2 इन्सुलेटिंग लेयरद्वारे वेगळे केले जात असल्याने, MOSFET ला इन्सुलेटेड गेट फील्ड इफेक्ट ट्रान्झिस्टर देखील म्हणतात. 1962 मध्ये, बेल लॅब्सने अधिकृतपणे यशस्वी विकासाची घोषणा केली, जे सेमीकंडक्टर विकासाच्या इतिहासातील सर्वात महत्वाचे टप्पे बनले आणि सेमीकंडक्टर मेमरीच्या आगमनासाठी थेट तांत्रिक पाया घातला.
प्रवाहकीय चॅनेल प्रकारानुसार MOSFET P चॅनेल आणि N चॅनेलमध्ये विभागले जाऊ शकते. गेट व्होल्टेजच्या मोठेपणानुसार, ते यामध्ये विभागले जाऊ शकते: क्षीणता प्रकार-जेव्हा गेट व्होल्टेज शून्य असते, तेव्हा ड्रेन आणि स्त्रोत यांच्यामध्ये एक प्रवाहकीय वाहिनी असते; एन्हांसमेंट प्रकार- N (P) चॅनेल उपकरणांसाठी, जेव्हा गेट व्होल्टेज शून्यापेक्षा जास्त (कमी) असेल तेव्हाच एक प्रवाहकीय चॅनेल असते आणि पॉवर MOSFET हा मुख्यतः N चॅनेल वर्धित प्रकार असतो.
एमओएस आणि ट्रायोडमधील मुख्य फरकांमध्ये खालील मुद्द्यांचा समावेश आहे परंतु ते मर्यादित नाहीत:
-ट्रायोड्स द्विध्रुवीय उपकरणे आहेत कारण बहुसंख्य आणि अल्पसंख्याक दोन्ही वाहक एकाच वेळी वहन मध्ये भाग घेतात; MOS केवळ सेमीकंडक्टरमधील बहुसंख्य वाहकांद्वारे वीज चालवते आणि त्याला युनिपोलर ट्रान्झिस्टर देखील म्हणतात.
-Triodes तुलनेने उच्च उर्जा वापरासह वर्तमान-नियंत्रित साधने आहेत; MOSFETs कमी वीज वापरासह व्होल्टेज-नियंत्रित साधने आहेत.
-ट्रायड्समध्ये मोठे ऑन-रेझिस्टन्स असते, तर एमओएस ट्यूब्समध्ये लहान ऑन-रेझिस्टन्स असते, फक्त काही शंभर मिलिओम्स. सध्याच्या विद्युत उपकरणांमध्ये, एमओएस ट्यूब्सचा वापर सामान्यतः स्विच म्हणून केला जातो, मुख्यत्वे कारण एमओएसची कार्यक्षमता ट्रायोडच्या तुलनेत तुलनेने जास्त असते.
-ट्रायड्सची किंमत तुलनेने फायदेशीर आहे आणि एमओएस ट्यूब तुलनेने महाग आहेत.
-आजकाल, एमओएस ट्यूब बहुतेक परिस्थितींमध्ये ट्रायोड्स बदलण्यासाठी वापरल्या जातात. केवळ काही कमी-पॉवर किंवा पॉवर-असंवेदनशील परिस्थितींमध्ये, आम्ही किंमतीचा फायदा लक्षात घेऊन ट्रायोड्स वापरू.
3. CMOS
पूरक मेटल ऑक्साइड सेमीकंडक्टर: CMOS तंत्रज्ञान इलेक्ट्रॉनिक उपकरणे आणि लॉजिक सर्किट्स तयार करण्यासाठी पूरक p-प्रकार आणि n-प्रकार मेटल ऑक्साइड सेमीकंडक्टर ट्रान्झिस्टर (MOSFETs) वापरते. खालील आकृती एक सामान्य CMOS इन्व्हर्टर दर्शवते, जो "1→0" किंवा "0→1" रूपांतरणासाठी वापरला जातो.
खालील आकृती एक सामान्य CMOS क्रॉस-सेक्शन आहे. डावी बाजू NMS आहे आणि उजवी बाजू PMOS आहे. दोन MOS चे G पोल कॉमन गेट इनपुट म्हणून एकत्र जोडलेले असतात आणि D पोल कॉमन ड्रेन आउटपुट म्हणून एकत्र जोडलेले असतात. VDD PMOS च्या स्त्रोताशी जोडलेले आहे आणि VSS NMOS च्या स्त्रोताशी जोडलेले आहे.
1963 मध्ये, फेअरचाइल्ड सेमीकंडक्टरचे वॅनलास आणि साह यांनी CMOS सर्किटचा शोध लावला. 1968 मध्ये, अमेरिकन रेडिओ कॉर्पोरेशन (RCA) ने पहिले CMOS इंटिग्रेटेड सर्किट उत्पादन विकसित केले आणि तेव्हापासून, CMOS सर्किटने मोठा विकास साधला आहे. कमी वीज वापर आणि उच्च एकत्रीकरण (STI/LOCOS प्रक्रिया आणखी एकीकरण सुधारू शकते) हे त्याचे फायदे आहेत; त्याचा तोटा म्हणजे लॉक इफेक्टचे अस्तित्व (पीएन जंक्शन रिव्हर्स बायस एमओएस ट्यूब्समधील अलगाव म्हणून वापरला जातो आणि हस्तक्षेप सहजपणे वर्धित लूप बनवू शकतो आणि सर्किट बर्न करू शकतो).
4. DMOS
डबल-डिफ्यूज्ड मेटल ऑक्साईड सेमीकंडक्टर: सामान्य MOSFET उपकरणांच्या संरचनेप्रमाणेच, त्यात स्त्रोत, ड्रेन, गेट आणि इतर इलेक्ट्रोड देखील असतात, परंतु ड्रेन एंडचे ब्रेकडाउन व्होल्टेज जास्त असते. दुहेरी प्रसार प्रक्रिया वापरली जाते.
खालील आकृती मानक N-चॅनेल DMOS चे क्रॉस-सेक्शन दर्शवते. या प्रकारचे डीएमओएस उपकरण सामान्यतः लो-साइड स्विचिंग ऍप्लिकेशन्समध्ये वापरले जाते, जेथे MOSFET चा स्त्रोत जमिनीशी जोडलेला असतो. याव्यतिरिक्त, एक पी-चॅनेल डीएमओएस आहे. या प्रकारचे DMOS डिव्हाइस सामान्यतः उच्च-साइड स्विचिंग ऍप्लिकेशन्समध्ये वापरले जाते, जेथे MOSFET चा स्त्रोत सकारात्मक व्होल्टेजशी जोडलेला असतो. CMOS प्रमाणेच, पूरक DMOS उपकरणे पूरक स्विचिंग कार्ये प्रदान करण्यासाठी समान चिपवर N-चॅनेल आणि P-चॅनेल MOSFETs वापरतात.
चॅनेलच्या दिशेनुसार, DMOS दोन प्रकारांमध्ये विभागले जाऊ शकते, म्हणजे उभ्या डबल-डिफ्यूज्ड मेटल ऑक्साईड सेमीकंडक्टर फील्ड इफेक्ट ट्रान्झिस्टर व्हीडीएमओएस (व्हर्टिकल डबल-डिफ्यूज्ड एमओएसएफईटी) आणि लॅटरल डबल-डिफ्यूज्ड मेटल ऑक्साइड सेमीकंडक्टर फील्ड इफेक्ट ट्रान्झिस्टर एलडीएमओएस (लॅटरल डोबल्स) -डिफ्यूज्ड MOSFET).
VDMOS साधने उभ्या चॅनेलसह डिझाइन केलेली आहेत. पार्श्व DMOS उपकरणांच्या तुलनेत, त्यांच्याकडे उच्च ब्रेकडाउन व्होल्टेज आणि वर्तमान हाताळणी क्षमता आहे, परंतु ऑन-रेझिस्टन्स अजूनही तुलनेने मोठा आहे.
LDMOS उपकरणे पार्श्व चॅनेलसह डिझाइन केलेली आहेत आणि असममित पॉवर MOSFET उपकरण आहेत. उभ्या DMOS डिव्हाइसेसच्या तुलनेत, ते कमी ऑन-रेझिस्टन्स आणि वेगवान स्विचिंग गतीला अनुमती देतात.
पारंपारिक MOSFET च्या तुलनेत, DMOS मध्ये जास्त ऑन-कॅपॅसिटन्स आणि कमी प्रतिरोधकता आहे, म्हणून ते पॉवर स्विच, पॉवर टूल्स आणि इलेक्ट्रिक व्हेईकल ड्राईव्ह यासारख्या उच्च-शक्तीच्या इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते.
5. BiCMOS
द्विध्रुवीय CMOS हे एक तंत्रज्ञान आहे जे एकाच वेळी एकाच चिपवर CMOS आणि द्विध्रुवीय उपकरणे एकत्रित करते. मुख्य युनिट सर्किट म्हणून CMOS डिव्हाइसेसचा वापर करणे आणि द्विध्रुवीय उपकरणे किंवा सर्किट्स जोडणे ही त्याची मूळ कल्पना आहे जिथे मोठे कॅपेसिटिव्ह लोड चालविणे आवश्यक आहे. म्हणून, बीसीएमओएस सर्किट्समध्ये उच्च एकत्रीकरण आणि सीएमओएस सर्किट्सचे कमी उर्जा वापरण्याचे फायदे आहेत आणि बीजेटी सर्किट्सच्या उच्च गती आणि मजबूत वर्तमान ड्रायव्हिंग क्षमतेचे फायदे आहेत.
STMicroelectronics' BiCMOS SiGe (सिलिकॉन जर्मेनियम) तंत्रज्ञान RF, ॲनालॉग आणि डिजिटल भाग एकाच चिपवर समाकलित करते, जे बाह्य घटकांची संख्या लक्षणीयरीत्या कमी करू शकते आणि वीज वापर ऑप्टिमाइझ करू शकते.
6. BCD
द्विध्रुवीय-सीएमओएस-डीएमओएस, हे तंत्रज्ञान द्विध्रुवीय, सीएमओएस आणि डीएमओएस उपकरणे एकाच चिपवर बनवू शकते, ज्याला बीसीडी प्रक्रिया म्हणतात, जी एसटीमायक्रोइलेक्ट्रॉनिक (एसटी) ने 1986 मध्ये प्रथम यशस्वीरित्या विकसित केली होती.
बायपोलर ॲनालॉग सर्किट्ससाठी योग्य आहे, CMOS डिजिटल आणि लॉजिक सर्किट्ससाठी योग्य आहे आणि DMOS पॉवर आणि हाय-व्होल्टेज उपकरणांसाठी योग्य आहे. बीसीडी हे तिन्ही फायदे एकत्र करते. सतत सुधारणा केल्यानंतर, पॉवर मॅनेजमेंट, ॲनालॉग डेटा ॲक्विझिशन आणि पॉवर ॲक्ट्युएटर या क्षेत्रातील उत्पादनांमध्ये बीसीडीचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो. एसटीच्या अधिकृत वेबसाइटनुसार, BCD साठी परिपक्व प्रक्रिया अजूनही 100nm च्या आसपास आहे, 90nm अजूनही प्रोटोटाइप डिझाइनमध्ये आहे आणि 40nmBCD तंत्रज्ञान विकसित होत असलेल्या त्याच्या पुढील पिढीच्या उत्पादनांशी संबंधित आहे.
पोस्ट वेळ: सप्टेंबर-10-2024