Välkommen till vår hemsida för produktinformation och konsultation.
Vår hemsida:https://www.vet-china.com/
När halvledartillverkningsprocesser fortsätter att göra genombrott har ett berömt uttalande kallat "Moores lag" cirkulerat i branschen. Det föreslogs av Gordon Moore, en av grundarna av Intel, 1965. Dess kärninnehåll är: antalet transistorer som kan rymmas på en integrerad krets kommer att fördubblas ungefär var 18:e till 24:e månad. Denna lag är inte bara en analys och förutsägelse av branschens utvecklingstrend, utan också en drivkraft för utvecklingen av halvledartillverkningsprocesser - allt är att göra transistorer med mindre storlek och stabil prestanda. Från 1950-talet till idag, cirka 70 år, har totalt BJT, MOSFET, CMOS, DMOS och hybrid BiCMOS och BCD processteknologier utvecklats.
1. BJT
Bipolär övergångstransistor (BJT), allmänt känd som triod. Laddningsflödet i transistorn beror huvudsakligen på diffusion och driftrörelse hos bärare vid PN-övergången. Eftersom det involverar flödet av både elektroner och hål, kallas det en bipolär enhet.
Ser tillbaka på historien om dess födelse. På grund av idén om att ersätta vakuumtrioder med solida förstärkare föreslog Shockley att genomföra grundforskning om halvledare sommaren 1945. Under andra halvan av 1945 etablerade Bell Labs en solid-state fysik forskargrupp ledd av Shockley. I denna grupp finns inte bara fysiker, utan även kretsingenjörer och kemister, inklusive Bardeen, en teoretisk fysiker, och Brattain, en experimentell fysiker. I december 1947 inträffade en händelse som ansågs vara en milstolpe av senare generationer briljant - Bardeen och Brattain uppfann framgångsrikt världens första germaniumpunktkontakttransistor med strömförstärkning.
Bardeen och Brattains första punktkontakttransistor
Kort därefter uppfann Shockley den bipolära övergångstransistorn 1948. Han föreslog att transistorn kan bestå av två pn-övergångar, en framåtspänd och den andra bakåtspänd, och erhöll patent i juni 1948. 1949 publicerade han den detaljerade teorin av kopplingstransistorns funktion. Mer än två år senare utvecklade forskare och ingenjörer vid Bell Labs en process för att uppnå massproduktion av korsningstransistorer (milstolpe 1951), vilket öppnade en ny era av elektronisk teknik. Som ett erkännande för sina bidrag till uppfinningen av transistorer vann Shockley, Bardeen och Brattain tillsammans 1956 års Nobelpris i fysik.
Enkelt strukturdiagram av NPN bipolär övergångstransistor
När det gäller strukturen hos bipolära kopplingstransistorer är vanliga BJT:er NPN och PNP. Den detaljerade interna strukturen visas i figuren nedan. Den föroreningshalvledarregion som motsvarar emittern är emitterregionen, som har en hög dopningskoncentration; den föroreningshalvledarregion som motsvarar basen är basregionen, som har en mycket tunn bredd och en mycket låg dopningskoncentration; den föroreningshalvledarregion som motsvarar kollektorn är kollektorregionen, som har en stor yta och en mycket låg dopningskoncentration.
Fördelarna med BJT-teknik är hög svarshastighet, hög transkonduktans (ändringar i inspänningen motsvarar stora utströmsförändringar), lågt brus, hög analog noggrannhet och stark strömdrivningsförmåga; nackdelarna är låg integration (vertikalt djup kan inte reduceras med lateral storlek) och hög strömförbrukning.
2. MOS
Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor (Metal Oxide Semiconductor FET), det vill säga en fälteffekttransistor som styr omkopplaren för den ledande halvledarkanalen (S) genom att applicera spänning på gate av metallskiktet (M-metall aluminium) och källa genom oxidskiktet (O-isoleringsskikt SiO2) för att generera effekten av det elektriska fältet. Eftersom gate och source, och gate och drain är isolerade av SiO2-isoleringsskiktet, kallas MOSFET också en isolerad gate-fälteffekttransistor. 1962 tillkännagav Bell Labs officiellt den framgångsrika utvecklingen, som blev en av de viktigaste milstolparna i halvledarutvecklingens historia och direkt lade den tekniska grunden för tillkomsten av halvledarminne.
MOSFET kan delas in i P-kanal och N-kanal enligt den ledande kanaltypen. Enligt grindens spänningsamplitud kan den delas in i: utarmningstyp - när grindspänningen är noll finns det en ledande kanal mellan avloppet och källan; förbättringstyp-för N (P)-kanalsenheter, det finns en ledande kanal endast när grindspänningen är större än (mindre än) noll, och effekt-MOSFET är huvudsakligen N-kanals förbättringstyp.
De viktigaste skillnaderna mellan MOS och triode inkluderar men är inte begränsade till följande punkter:
-Trioder är bipolära enheter eftersom både majoritets- och minoritetsbärare deltar i ledning samtidigt; medan MOS endast leder elektricitet genom majoritetsbärare i halvledare, och kallas även en unipolär transistor.
-Trioder är strömstyrda enheter med relativt hög strömförbrukning; medan MOSFETs är spänningsstyrda enheter med låg strömförbrukning.
-Trioder har stort på-motstånd, medan MOS-rör har litet på-motstånd, bara några hundra milliohm. I nuvarande elektriska apparater används MOS-rör i allmänhet som strömbrytare, främst för att effektiviteten hos MOS är relativt hög jämfört med trioder.
-Trioder har en relativt fördelaktig kostnad, och MOS-rör är relativt dyra.
-Nuförtiden används MOS-rör för att ersätta trioder i de flesta scenarier. Endast i vissa lågeffekts- eller strömokänsliga scenarier kommer vi att använda trioder med tanke på prisfördelen.
3. CMOS
Kompletterande metalloxidhalvledare: CMOS-teknik använder komplementära p-typ och n-typ metalloxidhalvledartransistorer (MOSFET) för att bygga elektroniska enheter och logiska kretsar. Följande bild visar en vanlig CMOS-växelriktare, som används för "1→0" eller "0→1" konvertering.
Följande figur är ett typiskt CMOS-tvärsnitt. Den vänstra sidan är NMS och den högra är PMOS. G-polerna för de två MOS är sammankopplade som en gemensam gate-ingång, och D-polerna är sammankopplade som en gemensam dräneringsutgång. VDD är ansluten till källan för PMOS, och VSS är ansluten till källan för NMOS.
1963 uppfann Wanlass och Sah från Fairchild Semiconductor CMOS-kretsen. 1968 utvecklade American Radio Corporation (RCA) den första CMOS-integrerade kretsprodukten, och sedan dess har CMOS-kretsen uppnått stor utveckling. Dess fördelar är låg strömförbrukning och hög integration (STI/LOCOS-processen kan förbättra integrationen ytterligare); dess nackdel är förekomsten av en låseffekt (PN-korsning omvänd bias används som isolering mellan MOS-rör, och störningar kan lätt bilda en förbättrad loop och bränna kretsen).
4. DMOS
Dubbeldiffuserad metalloxidhalvledare: I likhet med strukturen hos vanliga MOSFET-enheter har den också source-, drain-, gate- och andra elektroder, men nedbrytningsspänningen i dräneringsänden är hög. Dubbel diffusionsprocess används.
Bilden nedan visar tvärsnittet av en standard N-kanals DMOS. Denna typ av DMOS-enhet används vanligtvis i lågsidesväxlingsapplikationer, där källan till MOSFET är ansluten till jord. Dessutom finns en P-kanal DMOS. Denna typ av DMOS-enhet används vanligtvis i high-side switching-applikationer, där MOSFET-källan är ansluten till en positiv spänning. I likhet med CMOS använder komplementära DMOS-enheter N-kanal och P-kanal MOSFET på samma chip för att tillhandahålla kompletterande växlingsfunktioner.
Beroende på kanalens riktning kan DMOS delas in i två typer, nämligen vertikal dubbeldiffuserad metalloxidhalvledarfälteffekttransistor VDMOS (Vertical Double-Diffused MOSFET) och lateral dubbeldiffuserad metalloxidhalvledarfälteffekttransistor LDMOS (Lateral Double-Diffused MOSFET) -Diffuserad MOSFET).
VDMOS-enheter är designade med en vertikal kanal. Jämfört med laterala DMOS-enheter har de högre genomslagsspänning och strömhanteringsförmåga, men på-motståndet är fortfarande relativt stort.
LDMOS-enheter är designade med en lateral kanal och är asymmetriska MOSFET-enheter. Jämfört med vertikala DMOS-enheter tillåter de lägre på-motstånd och snabbare växlingshastigheter.
Jämfört med traditionella MOSFETs har DMOS högre kapacitans och lägre resistans, så det används i stor utsträckning i elektroniska enheter med hög effekt som strömbrytare, elverktyg och elfordon.
5. BiCMOS
Bipolär CMOS är en teknik som integrerar CMOS och bipolära enheter på samma chip samtidigt. Dess grundläggande idé är att använda CMOS-enheter som huvudenhetskrets och lägga till bipolära enheter eller kretsar där stora kapacitiva belastningar krävs för att drivas. Därför har BiCMOS-kretsar fördelarna med hög integration och låg strömförbrukning för CMOS-kretsar, och fördelarna med hög hastighet och stark strömdrivande förmåga hos BJT-kretsar.
STMicroelectronics BiCMOS SiGe (silikongermanium) teknologi integrerar RF, analoga och digitala delar på ett enda chip, vilket avsevärt kan minska antalet externa komponenter och optimera strömförbrukningen.
6. BCD
Bipolär-CMOS-DMOS, denna teknik kan göra bipolära, CMOS- och DMOS-enheter på samma chip, kallad BCD-process, som först framgångsrikt utvecklades av STMicroelectronics (ST) 1986.
Bipolär är lämplig för analoga kretsar, CMOS är lämplig för digitala och logiska kretsar, och DMOS är lämplig för ström- och högspänningsenheter. BCD kombinerar fördelarna med de tre. Efter kontinuerliga förbättringar används BCD flitigt i produkter inom områdena strömhantering, analog datainsamling och strömställdon. Enligt ST:s officiella hemsida är den mogna processen för BCD fortfarande runt 100nm, 90nm är fortfarande i prototypdesign och 40nmBCD-tekniken tillhör nästa generations produkter under utveckling.
Posttid: 2024-10-10