กระบวนการบีซีดี

กระบวนการ BCD คืออะไร?

กระบวนการ BCD เป็นเทคโนโลยีกระบวนการรวมชิปตัวเดียวที่เปิดตัวครั้งแรกโดย ST ในปี 1986 เทคโนโลยีนี้สามารถสร้างอุปกรณ์ไบโพลาร์, CMOS และ DMOS บนชิปเดียวกัน ลักษณะที่ปรากฏช่วยลดพื้นที่ของชิปได้อย่างมาก

อาจกล่าวได้ว่ากระบวนการ BCD ใช้ประโยชน์อย่างเต็มที่จากความสามารถในการขับเคลื่อนแบบไบโพลาร์ การผสานรวม CMOS สูงและการใช้พลังงานต่ำ และ DMOS แรงดันไฟฟ้าสูงและความสามารถในการไหลกระแสสูง หนึ่งในนั้นคือ DMOS เป็นกุญแจสำคัญในการปรับปรุงประสิทธิภาพและการบูรณาการ ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีวงจรรวมเพิ่มเติม กระบวนการ BCD ได้กลายเป็นเทคโนโลยีการผลิตกระแสหลักของ PMIC

แผนภาพหน้าตัดกระบวนการ BCD เครือข่ายต้นทาง ขอขอบคุณ

ข้อดีของกระบวนการ BCD
กระบวนการ BCD ทำให้อุปกรณ์ไบโพลาร์ อุปกรณ์ CMOS และอุปกรณ์จ่ายไฟ DMOS บนชิปเดียวกันในเวลาเดียวกัน โดยผสานรวมความสามารถในการแปลงสื่อสูงและความสามารถในการขับโหลดที่แข็งแกร่งของอุปกรณ์ไบโพลาร์ และการบูรณาการสูงและการใช้พลังงานต่ำของ CMOS เพื่อให้พวกเขาสามารถเสริมได้ ซึ่งกันและกันและเล่นอย่างเต็มที่เพื่อผลประโยชน์ของตน ในเวลาเดียวกัน DMOS สามารถทำงานในโหมดสวิตชิ่งโดยใช้พลังงานต่ำมาก กล่าวโดยสรุป การใช้พลังงานต่ำ ประสิทธิภาพการใช้พลังงานสูง และการผสานรวมสูงเป็นหนึ่งในข้อได้เปรียบหลักของ BCD กระบวนการ BCD สามารถลดการใช้พลังงาน ปรับปรุงประสิทธิภาพของระบบ และมีความน่าเชื่อถือที่ดีขึ้นได้อย่างมาก ฟังก์ชั่นของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์เพิ่มขึ้นทุกวัน และข้อกำหนดสำหรับการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้า การป้องกันตัวเก็บประจุ และการยืดอายุการใช้งานแบตเตอรี่ก็มีความสำคัญมากขึ้นเรื่อยๆ คุณลักษณะความเร็วสูงและประหยัดพลังงานของ BCD ตรงตามข้อกำหนดกระบวนการสำหรับชิปแอนะล็อก/การจัดการพลังงานประสิทธิภาพสูง

เทคโนโลยีที่สำคัญของกระบวนการ BCD
อุปกรณ์ทั่วไปของกระบวนการ BCD ได้แก่ CMOS แรงดันต่ำ, หลอด MOS แรงดันสูง, LDMOS ที่มีแรงดันพังทลายต่างๆ, NPN/PNP แนวตั้งและไดโอด Schottky เป็นต้น กระบวนการบางอย่างยังรวมอุปกรณ์ต่างๆ เช่น JFET และ EEPROM เข้าด้วยกัน ส่งผลให้มีอุปกรณ์ที่หลากหลาย อุปกรณ์ในกระบวนการ BCD ดังนั้น นอกเหนือจากการพิจารณาความเข้ากันได้ของอุปกรณ์ไฟฟ้าแรงสูงและอุปกรณ์ไฟฟ้าแรงต่ำ กระบวนการดับเบิ้ลคลิกและกระบวนการ CMOS ฯลฯ ในการออกแบบแล้ว ยังต้องพิจารณาเทคโนโลยีการแยกที่เหมาะสมด้วย

ในเทคโนโลยีการแยก BCD เทคโนโลยีหลายอย่าง เช่น การแยกทางแยก การแยกตัวเอง และการแยกอิเล็กทริก ได้เกิดขึ้นทีละอย่าง เทคโนโลยีการแยกทางแยกคือการทำให้อุปกรณ์อยู่บนชั้น epitaxis แบบ N ของสารตั้งต้นประเภท P และใช้คุณลักษณะอคติย้อนกลับของทางแยก PN เพื่อให้เกิดการแยกตัว เนื่องจากทางแยก PN มีความต้านทานสูงมากภายใต้อคติแบบย้อนกลับ

เทคโนโลยีการแยกตัวเองโดยพื้นฐานแล้วคือการแยกจุดเชื่อมต่อ PN ซึ่งอาศัยคุณลักษณะจุดเชื่อมต่อ PN ตามธรรมชาติระหว่างแหล่งกำเนิดและบริเวณท่อระบายน้ำของอุปกรณ์และวัสดุพิมพ์เพื่อให้เกิดการแยกตัว เมื่อเปิดท่อ MOS บริเวณแหล่งกำเนิด บริเวณท่อระบายน้ำ และช่องจะถูกล้อมรอบด้วยบริเวณพร่อง ซึ่งทำให้เกิดการแยกตัวจากวัสดุพิมพ์ เมื่อปิดเครื่อง จุดเชื่อมต่อ PN ระหว่างบริเวณท่อระบายน้ำและซับสเตรตจะมีไบแอสแบบย้อนกลับ และแรงดันไฟฟ้าสูงของบริเวณแหล่งกำเนิดจะถูกแยกออกจากบริเวณการพร่อง

การแยกอิเล็กทริกใช้สื่อฉนวนเช่นซิลิคอนออกไซด์เพื่อให้เกิดการแยกตัว จากการแยกอิเล็กทริกและการแยกทางแยก การแยกกึ่งอิเล็กทริกได้รับการพัฒนาโดยการรวมข้อดีของทั้งสองเข้าด้วยกัน ด้วยการเลือกใช้เทคโนโลยีการแยกส่วนข้างต้น จึงสามารถบรรลุความเข้ากันได้ทั้งแรงดันไฟฟ้าสูงและแรงดันไฟฟ้าต่ำ

ทิศทางการพัฒนากระบวนการ BCD
การพัฒนาเทคโนโลยีกระบวนการ BCD ไม่เหมือนกับกระบวนการ CMOS มาตรฐานซึ่งปฏิบัติตามกฎของมัวร์มาโดยตลอดเพื่อพัฒนาในทิศทางที่มีความกว้างของเส้นเล็กลงและความเร็วที่เร็วขึ้น กระบวนการ BCD มีความแตกต่างคร่าวๆ และพัฒนาในสามทิศทาง: ไฟฟ้าแรงสูง กำลังสูง และความหนาแน่นสูง

1. ทิศทาง BCD ไฟฟ้าแรงสูง

BCD แรงดันสูงสามารถผลิตวงจรควบคุมแรงดันต่ำที่มีความน่าเชื่อถือสูงและวงจรระดับ DMOS แรงดันสูงพิเศษบนชิปเดียวกันในเวลาเดียวกัน และสามารถผลิตอุปกรณ์ไฟฟ้าแรงสูง 500-700V ได้ อย่างไรก็ตาม โดยทั่วไป BCD ยังคงเหมาะสำหรับผลิตภัณฑ์ที่มีความต้องการอุปกรณ์กำลังค่อนข้างสูง โดยเฉพาะ BJT หรืออุปกรณ์ DMOS กระแสสูง และสามารถใช้สำหรับการควบคุมพลังงานในระบบไฟส่องสว่างอิเล็กทรอนิกส์และการใช้งานทางอุตสาหกรรม

เทคโนโลยีปัจจุบันสำหรับการผลิต BCD ไฟฟ้าแรงสูงคือเทคโนโลยี RESURF ที่เสนอโดย Appel และคณะ ในปี 1979 อุปกรณ์นี้ผลิตขึ้นโดยใช้ชั้นเอปิแทกเซียลที่เจือเล็กน้อยเพื่อทำให้การกระจายของสนามไฟฟ้าบนพื้นผิวเรียบขึ้น ดังนั้นจึงปรับปรุงลักษณะการสลายพื้นผิว เพื่อให้การสลายเกิดขึ้นในร่างกายแทนที่จะเป็นพื้นผิว จึงเป็นการเพิ่มแรงดันพังทลายของอุปกรณ์ การเติมด้วยแสงเป็นอีกวิธีหนึ่งในการเพิ่มแรงดันพังทลายของ BCD ส่วนใหญ่จะใช้ DDD แบบกระจายสองชั้น (doping Drain แบบสองชั้น) และ LDD แบบกระจายแบบเบาบาง (Lightly Doping Drain) ในบริเวณท่อระบายน้ำ DMOS พื้นที่ดริฟท์ชนิด N จะถูกเพิ่มเพื่อเปลี่ยนหน้าสัมผัสเดิมระหว่างท่อระบายน้ำ N+ และซับสเตรตประเภท P ไปเป็นหน้าสัมผัสระหว่างท่อระบายน้ำ N และซับสเตรตประเภท P ซึ่งจะเป็นการเพิ่มแรงดันพังทลาย

2. ทิศทาง BCD กำลังสูง

ช่วงแรงดันไฟฟ้าของ BCD กำลังสูงคือ 40-90V และส่วนใหญ่จะใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของยานยนต์ที่ต้องการความสามารถในการขับขี่ด้วยกระแสไฟฟ้าสูง แรงดันไฟฟ้าปานกลาง และวงจรควบคุมที่เรียบง่าย ลักษณะความต้องการคือความสามารถในการขับกระแสสูง แรงดันไฟฟ้าปานกลาง และวงจรควบคุมมักจะค่อนข้างง่าย

3. ทิศทาง BCD ความหนาแน่นสูง

BCD ความหนาแน่นสูง ช่วงแรงดันไฟฟ้าอยู่ที่ 5-50V และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในยานยนต์บางรุ่นจะสูงถึง 70V สามารถรวมฟังก์ชันที่ซับซ้อนและหลากหลายมากขึ้นเรื่อยๆ บนชิปตัวเดียวกันได้ BCD ความหนาแน่นสูงนำแนวคิดการออกแบบแบบโมดูลาร์มาใช้เพื่อให้เกิดความหลากหลายของผลิตภัณฑ์ ซึ่งส่วนใหญ่ใช้ในงานอิเล็กทรอนิกส์ของยานยนต์

การใช้งานหลักของกระบวนการ BCD

กระบวนการ BCD ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการจัดการพลังงาน (การควบคุมพลังงานและแบตเตอรี่), ไดรฟ์แสดงผล, อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในยานยนต์, การควบคุมทางอุตสาหกรรม ฯลฯ ชิปการจัดการพลังงาน (PMIC) เป็นหนึ่งในชิปอะนาล็อกที่สำคัญประเภทหนึ่ง การผสมผสานระหว่างกระบวนการ BCD และเทคโนโลยี SOI ยังเป็นคุณลักษณะสำคัญของการพัฒนากระบวนการ BCD อีกด้วย

VET-China สามารถจัดหาชิ้นส่วนกราไฟท์ ผ้าสักหลาดแบบแข็ง ชิ้นส่วนซิลิคอนคาร์ไบด์ ชิ้นส่วนซิลิคอนคาร์ไบด์ CVD และชิ้นส่วนที่เคลือบ sic/Tac ภายใน 30 วัน
หากคุณสนใจในผลิตภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์ข้างต้น โปรดอย่าลังเลที่จะติดต่อเราในครั้งแรก

โทร:+86-1891 1596 392
WhatsApp:86-18069021720
อีเมล:yeah@china-vet.com