BCD工藝及其隔離技術(shù)

針對(duì)高低邊驅(qū)動(dòng)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電源，BMS相關(guān)芯片，都基于BCD工藝，小二做個(gè)簡(jiǎn)單總結(jié)

• • 什么是BCD工藝
  • STM的BCD工藝解析
  • BCD工藝的隔離技術(shù)
  • BCD工藝的最新進(jìn)展

1、什么是BCD工藝

BCD指的是Bipolar-CMOS-DMOS的縮寫(xiě)：

Bipolar是用于高精度處理模擬信號(hào)的雙極晶體管

CMOS是用于設(shè)計(jì)數(shù)字控制電路的互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體

DMOS是用于開(kāi)發(fā)電源和高壓開(kāi)關(guān)器件的雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體

從1985年BCD推出工藝，至今已經(jīng)過(guò)去38年并經(jīng)歷了九次技術(shù)迭代，產(chǎn)出超500萬(wàn)片晶圓，售出超400億顆芯片，僅2020年就售出近30億顆芯片，第十代BCD技術(shù)已經(jīng)投產(chǎn)。

2、STM的BCD工藝發(fā)展及分析

By TechInsights

如下是基于BCD8的ST7570，S-FSK電力載波通信芯片

ST7570 ,S-FSK電力載波通信芯片

更多STM的BCD工藝分析，參考鏈接

STMicro BCD工藝發(fā)展分析

https://www.techinsights.com/blog/evolution-stmicroelectronics-bcd-technology

3、BCD工藝的隔離技術(shù)

BCD工藝將Bipolar、CMOS、DMOS集成一顆芯片，為了保障良好的特性，他們之間的隔離技術(shù)就很關(guān)鍵的。

BCD常用隔離技術(shù)有三種：結(jié)隔離(JI)、深隔離(DTI)、SOI隔離，三種隔離技術(shù)成本是遞增的，其優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)如下

轉(zhuǎn)自 模擬集成電路設(shè)計(jì)ABC

結(jié)隔離是BCD工藝中常見(jiàn)的隔離技術(shù)，它通過(guò)穿通到外延層的深擴(kuò)散形成反偏的PN結(jié)，通過(guò)反偏的PN結(jié)達(dá)到隔離的目的。

淺/深隔離技術(shù)(STI/DTI)技術(shù)是在器件的側(cè)壁形成隔離，STI和DTI工藝的區(qū)別是，隔離介質(zhì)的深度不同，DTI隔離效果更好，但隔離層的生成時(shí)間更長(zhǎng)，成本更高。

STI隔離是BCD工藝中最常用的隔離技術(shù)，絕大部分<60V的工藝采用了該隔離技術(shù)。

SOI全名為Silicon On Insulator, 是指硅晶體管結(jié)構(gòu)在絕緣體之上的意思，原理就是在硅晶體管之間，加入絕緣體物質(zhì)，可使器件之間完全隔離；

跟STI/DTI不同的是，器件的底部也加入了隔離層，因此器件漏電非常小，隔離效果更好，相應(yīng)的，該工藝需要帶隔離層的晶圓，成本較高

4、X-FAB和Tower的最新BCD工藝

X-FAB 在2023年6月宣布，其成為業(yè)界首家推出110納米 BCD-on-SOI 解決方案的代工廠，由此加強(qiáng)了其在 BCD-on-SOI 技術(shù)領(lǐng)域的突出地位。全新 XT011 BCD-on-SOI 平臺(tái)反映了模擬應(yīng)用中對(duì)更高數(shù)字集成和處理能力日益增長(zhǎng)的需求。其將 SOI 和 DTI 極具吸引力的特性結(jié)合在一起，因此與傳統(tǒng) Bulk BCD 工藝相比，高密度數(shù)字邏輯和模擬功能可以更容易地集成至單個(gè)芯片。

此種全新 BCD-on-SOI 技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)符合 AEC-Q100 Grade 0 等級(jí)的設(shè)計(jì)需求，具有高度穩(wěn)健性。其工作溫度范圍為-40℃至175℃，還表現(xiàn)出較高的抗 EMI 能力。由于沒(méi)有寄生雙極效應(yīng)，發(fā)生閂鎖的風(fēng)險(xiǎn)完全消除，從而確保最高程度的操作可靠性。

Tower于2022年6月推出第二代65納米BCD可擴(kuò)展功率LDMOS，將電壓擴(kuò)展至24V，Rdson降低20%；并在其180納米BCD平臺(tái)上增加深槽隔離（DTI）技術(shù)，使裸片尺寸減少40%，支持工作電壓高達(dá)125V。