Od wczesnych procesów Planar CMOS po zaawansowane FINFET, substraty typu P nadal są szeroko stosowane w projektowaniu obwodów zintegrowanych. Dlaczego produkcja zintegrowanego obwodu preferuje krzem typu p?
Co to jest krzem typu p i krzem typu N?
Wewnętrzny krzem ma słabą przewodność elektryczną. Gdy elementy pentalalezne (takie jak fosfor P, arsen As, antymony SB) są w nim domieszkowane, wygenerowane zostanie dodatkowe „wolny elektron”. Te wolne elektrony mogą swobodnie poruszać → tworząc półprzewodnik, który jest głównie przewodzący elektronicznie, zwany krzemem typu N. Gdy elementy trójwartościowe (takie jak bor B) są domieszkowane, ponieważ atomy boru mają jeden mniej walencyjny elektron niż krzem → „Otwory” powstają w sieci. Otwory te mogą się swobodnie poruszać i stać się większością przewoźników, które są używane do budowy urządzeń NMOS.
Jakie są historyczne i praktyczne powody korzystania z krzemu typu p?
1. Urządzenia NMOS zdominowane na początku
W latach 70. i 80. wczesne obwody cyfrowe były głównie używane obwody logiczne tylko dla NMOS. Struktura NMOS jest szybka i łatwa do wykonania i może być bezpośrednio zbudowana na podłożu typu P bez potrzeby dodatkowej konstrukcji studni; Dlatego: substrat typu p jest naturalnym podłożem, który wspiera urządzenia NMOS.
2. Technologia CMOS kontynuuje strukturę opłatek typu P
Po pojawieniu się technologii CMOS NMOS i PMO muszą być jednocześnie zintegrowane: NMOS: Wciąż zbudowane na podłożu typu P (kompatybilne z poprzednim procesem NMOS) PMO: N-Well jest zbudowany na podłożu typu P, aby pomieścić PMOS, co oznacza, że tylko jeden krok dominowy musi zostać dodany do kompletnego wyprodukowania CMOS na istniejącym p-Type.
3. Kompatybilność procesu i kontrola plonu
Korzystanie z podłoża typu p ułatwia kontrolowanie problemów zatrzasku; Elektrony, jako nośniki mniejszościowe (w typu P), mają krótką odległość dyfuzji i są łatwe do tłumienia efektów pasożytniczej; Projekt uziemienia podłoża i struktura izolacji studni są również zoptymalizowane wokół procesu krzemu typu P.
4. Stały potencjał substratu (uproszczone stronniczość)
Podłoże typu P można bezpośrednio uzasadnić (GND) jako zunifikowany potencjał odniesienia; Jeśli jest to substrat typu N, substrat musi być podłączony do VDD, który wprowadzi potencjalne fluktuacje z powodu zmian obciążenia, powodując problem przesunięcia PMOS i problemów z hałasem.
