Від ранніх планарних процесів CMOS до вдосконалених фінфетів, підкладки типу P продовжують широко використовуватися в інтегральній конструкції ланцюга. Чому виробництво інтегрованих ланцюгів віддає перевагу кремнію типу P?
Що таке кремній кремнію та кремнію N?
Внутрішній кремній має погану електропровідність. Коли пентавалентні елементи (такі як фосфор Р, миш'як AS, сурма СБ) до нього лежить, буде створено додатковий "безкоштовний електрон". Ці вільні електрони можуть вільно рухатися → утворити напівпровідник, який в основному є електропровідним, називається кремнієм типу N. Коли тривалентні елементи (такі як бори В) допедуються, оскільки атоми бору мають на один менший валентний електрон, ніж кремнію → "дірки" будуть утворюватися в решітці. Ці дірки можуть вільно рухатися і стати більшістю носіїв, які використовуються для побудови пристроїв NMOS.
Які історичні та практичні причини використання кремнію типу P?
1. Пристрої NMOS домінували в перші дні
У 1970-х та 1980-х роках ранні цифрові схеми здебільшого використовували логічні схеми лише NMOS. Структура NMOS швидка і проста у виготовленні, і її можна безпосередньо побудувати на підкладці типу P без необхідності додаткової структури свердловини; Тому: субстрат P-типу-це природний субстрат, який підтримує пристрої NMOS.
2. Технологія CMOS продовжує структуру вафельних типів P-типу
Після появи технології CMOS, NMOS та PMOS повинні бути інтегровані одночасно: NMOS: все ще побудований на підкладці типу P (сумісний з попереднім процесом NMOS) PMOS: N-Well побудований на P-типі для розміщення PMOS, це означає, що лише один крок допінгу повинен бути доданий до виробництва CMOS.
3. Сумісність процесу та контроль урожайності
Використання підкладки типу P полегшує контроль проблем з засувкою; Електрони, як носії меншин (у типі P), мають коротку дифузійну відстань і легко придушити паразитичні ефекти; Конструкція заземлення підкладки та структура ізоляції свердловини також оптимізовані навколо процесу кремнію P-типу.
4. Фіксований потенціал субстрату (спрощене зміщення)
Підкладка P-типу може бути безпосередньо заземлена (GND) як єдиний еталонний потенціал; Якщо це підкладка N-типу, підкладка повинна бути підключена до VDD, яка введе потенційні коливання через зміни навантаження, що спричиняє зміщення PMOS VT та проблеми з шумом.
