BCD工艺及其隔离技术

针对高低边驱动，电机驱动，电源，BMS相关芯片，都基于BCD工艺，小二做个简单总结

• • 什么是BCD工艺
  • STM的BCD工艺解析
  • BCD工艺的隔离技术
  • BCD工艺的最新进展

1、什么是BCD工艺

BCD指的是Bipolar-CMOS-DMOS的缩写：

Bipolar是用于高精度处理模拟信号的双极晶体管

CMOS是用于设计数字控制电路的互补金属氧化物半导体

DMOS是用于开发电源和高压开关器件的双扩散金属氧化物半导体

从1985年BCD推出工艺，至今已经过去38年并经历了九次技术迭代，产出超500万片晶圆，售出超400亿颗芯片，仅2020年就售出近30亿颗芯片，第十代BCD技术已经投产。

2、STM的BCD工艺发展及分析

By TechInsights

如下是基于BCD8的ST7570，S-FSK电力载波通信芯片

ST7570 ,S-FSK电力载波通信芯片

更多STM的BCD工艺分析，参考链接

STMicro BCD工艺发展分析

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

3、BCD工艺的隔离技术

BCD工艺将Bipolar、CMOS、DMOS集成一颗芯片，为了保障良好的特性，他们之间的隔离技术就很关键的。

BCD常用隔离技术有三种：结隔离(JI)、深隔离(DTI)、SOI隔离，三种隔离技术成本是递增的，其优点及缺点如下

转自 模拟集成电路设计ABC

结隔离是BCD工艺中常见的隔离技术，它通过穿通到外延层的深扩散形成反偏的PN结，通过反偏的PN结达到隔离的目的。

浅/深隔离技术(STI/DTI)技术是在器件的侧壁形成隔离，STI和DTI工艺的区别是，隔离介质的深度不同，DTI隔离效果更好，但隔离层的生成时间更长，成本更高。

STI隔离是BCD工艺中最常用的隔离技术，绝大部分<60V的工艺采用了该隔离技术。

SOI全名为Silicon On Insulator, 是指硅晶体管结构在绝缘体之上的意思，原理就是在硅晶体管之间，加入绝缘体物质，可使器件之间完全隔离；

跟STI/DTI不同的是，器件的底部也加入了隔离层，因此器件漏电非常小，隔离效果更好，相应的，该工艺需要带隔离层的晶圆，成本较高

4、X-FAB和Tower的最新BCD工艺

X-FAB 在2023年6月宣布，其成为业界首家推出110纳米 BCD-on-SOI 解决方案的代工厂，由此加强了其在 BCD-on-SOI 技术领域的突出地位。全新 XT011 BCD-on-SOI 平台反映了模拟应用中对更高数字集成和处理能力日益增长的需求。其将 SOI 和 DTI 极具吸引力的特性结合在一起，因此与传统 Bulk BCD 工艺相比，高密度数字逻辑和模拟功能可以更容易地集成至单个芯片。

此种全新 BCD-on-SOI 技术能够实现符合 AEC-Q100 Grade 0 等级的设计需求，具有高度稳健性。其工作温度范围为-40℃至175℃，还表现出较高的抗 EMI 能力。由于没有寄生双极效应，发生闩锁的风险完全消除，从而确保最高程度的操作可靠性。

Tower于2022年6月推出第二代65纳米BCD可扩展功率LDMOS，将电压扩展至24V，Rdson降低20%；并在其180纳米BCD平台上增加深槽隔离（DTI）技术，使裸片尺寸减少40%，支持工作电压高达125V。