TechInsights自2000年以來一直在關注意法半導體(STMicroelectronics;ST)的“雙極-互補金屬氧化半導體-雙重擴散金屬氧化半導體”(Bipolar-CMOS-DMOS;BCD)技術進展。在2000年時,TechInsights還曾經拆解一款1999年的0.8μm BCD組件,并執行結構化與電氣特性的分析。
BCD技術在單一芯片上整合了CMOS邏輯、DMOS、橫向擴散MOS晶體管(LDMOS)和雙極晶體管。DMOS和LDMOS晶體管通常用于制作高壓或更高功率輸出的驅動器晶體管,而雙極晶體管則提供模擬功能。
意法半導體是BCD技術的市場領導者之一,聲稱在1980年代中期就發明了這項技術。但其他供應商也提供這項技術,包括德州儀器(Texas Instruments;TI)、英飛凌(Infineon)、愛特梅爾(Atmel)、Maxim,以及像臺積電(TSMC)等主要的代工廠商。
意法半導體目前提供三種主要的BCD技術,對應0.32μm、0.16μm和0.11μm技術分別表示為BCD6、BCD8和BCD9。此外,該公司宣稱目前正在開發90納米(nm)的BCD10技術。
最近,TechInsights購買了一款支持I2C診斷、數字阻抗計和低電壓操作功能的意法半導體FDA801B-VYY 4x50W D類(class-D)數字輸入功率放大器樣本(如下圖所示)。它采用了最新的BCD9s技術制造,并搭配有模擬、邏輯和LDMOS功率晶體管區塊(block)。
在2015年,意法半導體曾經宣布BCD9s技術將會是其BCD9 0.13μm工藝技術的第二代。根據TechInsights的初步分析發現了幾項關鍵的新功能,包括增加了一個厚頂的重布線層(RDL)。在該邏輯晶體管上觀察到的最小接觸閘極間距為0.6μm,顯示它采用的是0.13μm工藝,而非意法半導體宣稱為BCD9s采用的0.11μ工藝。
該技術目前整合了三種隔離類型:深溝槽隔離(DTI),用于隔離各種不同的電路區塊;CMOS邏輯采用淺溝槽隔離(STI);而LDMOS功率晶體管區塊則使用硅上局部氧化(LOCOS)隔離。這是TechInsights第一次看到在單一芯片上整合了所有的三種隔離類型。
先前的0.13μm BCD9工藝于2015年上市。該技術具有銅金屬化特性,整合了現在廣泛的BCD特性數組,包括N型和P型LDMOS晶體管、金屬-絕緣體-金屬(MIM)電容器、6T-SRAM和雙極晶體管。
而在BCD9世代之前,意法半導體于2011年左右發布的是BCD8技術。它具有0.18μm CMOS閘極和4層化學機械研磨(CMP)的平面化鋁金屬,加上2層含硅化鈷的多晶硅,以及淺溝槽隔離(STI)。此外,還發現了N型和P型LDMOS晶體管,加上雙極晶體管、多晶硅-絕緣層-多晶硅(PIP)電容器和6T-SRAM內存。
BCD技術持續成為電力電子市場空間中積極創新的領域。相較于先進的CMOS——挑戰在于將最大數量的MOS晶體管整合至特定區域,BCD技術是由整合各種不同主動組件于單芯片的需求而驅動的。這需要仔細地均衡每種組件類型的不同工程需求。
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原文標題:藏在ST最新BCD節點里的秘密工藝
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