什么是BCD工艺?BCD工艺与CMOS工艺对比

制造/封装

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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?

CMOS

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?

CMOS

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:  

CMOS

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?

CMOS

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

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