Van vroege vlakke CMOS-processen tot geavanceerde Finfets, P-type substraten worden nog steeds veel gebruikt in geïntegreerd circuitontwerp. Waarom geeft een geïntegreerde circuitproductie de voorkeur aan p-type silicium?
Wat is p-type silicium en silicium van het N-type?
Intrinsiek silicium heeft een slechte elektrische geleidbaarheid. Wanneer pentavalente elementen (zoals fosfor P, arseen als antimoon SB) erin worden gedoteerd, wordt er een extra "gratis elektron" gegenereerd. Deze vrije elektronen kunnen vrij bewegen → het vormen van een halfgeleider die voornamelijk elektronisch geleidend is, silicium van het N-type genoemd. Wanneer drievoudige elementen (zoals boor B) worden gedoteerd, omdat booratomen één minder valentie -elektron hebben dan silicium → "gaten" in het rooster worden gevormd. Deze gaten kunnen vrij bewegen en meerderheidsdragers worden, die worden gebruikt om NMOS -apparaten te bouwen.
Wat zijn de historische en praktische redenen voor het gebruik van P-type silicium?
1. NMOS -apparaten gedomineerd in het begin
In de jaren zeventig en tachtig gebruikten vroege digitale circuits meestal NMOS-alleen-logische circuits. De NMOS-structuur is snel en gemakkelijk te maken en kan direct worden gebouwd op een P-type substraat zonder een extra putstructuur; Daarom: het P-type substraat is het natuurlijke substraat dat NMOS-apparaten ondersteunt.
2. CMOS-technologie zet de p-type wafer-structuur voort
Na de opkomst van CMOS-technologie moeten NMO's en PMO's tegelijkertijd worden geïntegreerd: NMO's: nog steeds gebouwd op een P-type substraat (compatibel met het vorige NMOS-proces) PMO's: N-Well is gebouwd op een P-Type-substraat om PMO's te accommoderen, dit betekent dat slechts één dopingstap wordt toegevoegd aan complete CMO's die op een bestaande P-TYPRESE-substraat moeten worden toegevoegd.
3. Procescompatibiliteit en opbrengstcontrole
Het gebruik van een P-type substraat maakt het gemakkelijker om opsluitingsproblemen te regelen; Elektronen, als minderheidsdragers (in P-type), hebben een korte diffusieafstand en zijn gemakkelijk te onderdrukken parasitaire effecten; Het substraat van het substraat van de grond en een goedisolatiestructuur zijn ook geoptimaliseerd rond het siliciumproces van het P-type.
4. Potentiële substraatpotentiaal (vereenvoudigde vooringenomenheid)
P-type substraat kan direct worden geaard (GND) als een uniform referentiepotentieel; Als het een N-type substraat is, moet het substraat worden verbonden met VDD, die potentiële fluctuaties zal introduceren als gevolg van belastingveranderingen, waardoor PMOS VT-offset- en geluidsproblemen worden veroorzaakt.
