Od skorých planárnych procesov CMOS po pokročilé finfety sa substráty typu P naďalej používajú v integrovanom návrhu obvodov. Prečo preferuje výroba integrovaných obvodov kremík typu p?
Čo je kremík a kremík typu p typu p?
Vnútorný kremík má zlú elektrickú vodivosť. Keď sa do neho dopustia pentavalentné prvky (ako je fosfor P, arzén ako, antimón SB), bude sa generovať ďalší „voľný elektrón“. Tieto voľné elektróny sa môžu voľne pohybovať → tvoriť polovodič, ktorý je hlavne elektronicky vodivý, nazývaný kremík typu N. Keď sú trivalentné prvky (ako je bór B) dopované, v mriežke sa vytvoria atómy bóru o jeden menej valenčného elektrónu ako kremík → „otvory“. Tieto diery sa môžu voľne pohybovať a stať sa väčšinovými nosičmi, ktoré sa používajú na výstavbu zariadení NMOS.
Aké sú historické a praktické dôvody používania kremíka typu p?
1. V prvých dňoch dominovali zariadenia NMOS
V sedemdesiatych a 80. rokoch 20. storočia sa prvé digitálne obvody väčšinou používali logické obvody iba pre NMOS. Štruktúra NMOS je rýchla a ľahko vyrobiteľná a dá sa priamo postaviť na substráte typu p bez potreby ďalšej štruktúry jamky; Preto: substrát typu p je prírodný substrát, ktorý podporuje zariadenia NMOS.
2. Technológia CMOS pokračuje v štruktúre oblátok typu p
Po vzniku technológie CMOS musia byť NMOS a PMOS súčasne integrované: NMOS: stále postavené na substráte typu p (kompatibilný s predchádzajúcim procesom NMOS): N-Well je postavený na substráte typu p-typu PMOS, čo znamená, že iba jeden krok doplňovania je potrebné pridať do dokončenia výroby CMOS na existujúcom podstupe P-type P.
3. Kompatibilita procesu a kontrola výťažku
Používanie substrátu typu p uľahčuje kontrolu problémov s západkou; Elektróny, ako menšinové nosiče (v type p), majú krátku difúznu vzdialenosť a ľahko sa potláča parazitické účinky; Návrh uzemnenia substrátu a štruktúra izolácie studne sa optimalizujú aj okolo procesu kremíka typu p.
4. Fixný potenciál substrátu (zjednodušené zaujatosť)
Substrát typu p môže byť priamo uzemnený (GND) ako zjednotený referenčný potenciál; Ak ide o substrát typu N, substrát musí byť pripojený k VDD, ktorý zavedie potenciálne kolísanie v dôsledku zmien zaťaženia, čo spôsobuje kompenzáciu PMOS VT a problémy s hlukom.