什么是BCD工艺？BCD工艺与CMOS工艺对比

原文作者：Tom

本文简单介绍了BCD工艺的概念，并比较BCD工艺与CMOS工艺。  

在功率芯片中，常会用到BCD工艺。BCD工艺是CMOS工艺的变种，是基于CMOS工艺的一种特色工艺。   什么是BCD工艺？

BCD（Bipolar-CMOS-DMOS）工艺技术是将双极型晶体管、CMOS（互补金属氧化物半导体）和DMOS（双扩散金属氧化物半导体）晶体管技术组合在单个芯片上的高级制造工艺。双极型晶体管主要用于模拟信号控制，而CMOS 和 DMOS则用于数字信号控制和高功率的处理。  

什么是双极型工艺？

双极型工艺是最早出现的IC工艺制程技术，它的基本结构按照P型和N型半导体的不同排列顺序，可以分为两种类型：NPN和PNP。以NPN为例，由一个P型半导体夹在两个N型半导体之间构成，电流从集电极（Collector）流向发射极（Emitter），当基极（Base）和发射极之间施加正向偏置电压时，可以控制集电极和发射极之间的电流大小。  

什么是DMOS工艺制程？

DMOS全称为Double-Diffused MOS，即双扩散金属氧化物半导体。DMOS之所以被称为“双扩散”，是因为其制造过程中有到两次掺杂扩散步骤，这两次扩散分别用于形成晶体管的不同区域：第一次扩散在硅基底上形成沟道区，第二次扩散在沟道区形成源极和漏极。DMOS又包含Vertical DMOS（垂直DMOS），Lateral DMOS（水平DMOS）等。   以N型Lateral DMOS为例，见下图：  

漏极（Drain, D）：位于晶体管一端的N+区域，用于收集从源极流出的电子。   源极（Source, S）：位于另一端的N+区域，电子从该处进入晶体管。   栅极（Gate, G）：位于源极和漏极之间的P区域上方，通过氧化物层与沟道隔离。栅极控制在P区域下方N型沟道区域中电子的流动。   沟道：栅极下方，当栅极施加足够的正向电压时，会在P区和N型衬底之间形成N型沟道，允许电子流动。   N型衬底（n-substrate）：选用的是n型硅片基材。   耗尽区（Depletion region）：当栅极未施加电压时，源极和漏极之间N+区与P区交界处形成耗尽区。耗尽区宽度随栅极电压的增加而减小，从而允许电子从源极通过沟道流向漏极。  

BCD工艺相对于CMOS工艺的优点？

1，提高了芯片可靠性：将三种工艺集成在单个芯片上减少了组件数量，从而降低了连接失败的故障率。而且有助于更有效地散热，减少因温度过高而导致的可靠性问题。  

2，减少电磁干扰：内部互连长度减小，降低了寄生电感，从而减少了高频开关时产生的电磁干扰。  

3，更小的芯片面积。

审核编辑：黄飞