Fra tidlige plane CMOS-prosesser til avanserte FINFET-er, fortsetter P-type underlag å være mye brukt i integrert kretsdesign. Hvorfor foretrekker integrert kretsproduksjon P-type silisium?
Hva er silisium av silisium og n-type silisium?
Intrinsisk silisium har dårlig elektrisk ledningsevne. Når pentavalente elementer (som fosfor P, arsen AS, antimon SB) blir dopet inn i det, vil et ekstra "gratis elektron" bli generert. Disse frie elektronene kan bevege seg fritt → å danne en halvleder som hovedsakelig er elektronisk ledende, kalt silisium av N-type. Når trivalente elementer (for eksempel bor b) er dopet, siden boratomer har ett mindre valenselektron enn silisium → "hull" vil bli dannet i gitteret. Disse hullene kan bevege seg fritt og bli majoritetsbærere, som brukes til å bygge NMOS -enheter.
Hva er de historiske og praktiske grunnene til å bruke silisium av P-type?
1. NMOS -enheter dominert i de første dagene
På 1970- og 1980-tallet brukte tidlige digitale kretser stort sett NMOS-bare logiske kretsløp. NMOS-strukturen er rask og enkel å lage, og kan bygges direkte på et P-type underlag uten behov for en ekstra brønnstruktur; Derfor: P-type underlag er det naturlige underlaget som støtter NMOS-enheter.
2. CMOS-teknologi fortsetter P-Type Wafer-strukturen
Etter fremveksten av CMOS-teknologi, må NMOs og PMOS integreres samtidig: NMOS: fremdeles bygget på et P-type underlag (kompatibelt med forrige NMOS-prosess) PMOS: N-Well er bygget på et P-type underlag for å imøtekomme PMOS Dette at bare ett doping trinn trenger å fullføre CMOS-produsert på et å eksistere P-typing.
3. Prosesskompatibilitet og avkastningskontroll
Å bruke et P-type underlag gjør det lettere å kontrollere innløpsproblemer; Elektroner, som minoritetsbærere (i P-type), har en kort diffusjonsavstand og er enkle å undertrykke parasittiske effekter; Underlagets jording design og brønnisolasjonsstruktur er også optimalisert rundt silisiumprosessen av P-typen.
4. Fast substratpotensial (forenklet skjevhet)
P-type underlag kan være direkte jordet (GND) som et enhetlig referansepotensial; Hvis det er et underlag av N-type, må underlaget være koblet til VDD, som vil innføre potensielle svingninger på grunn av belastningsendringer, noe som forårsaker PMOS VT-forskyvning og støyproblemer.
