Nuo ankstyvųjų plokštuminių CMOS procesų iki pažangių „FinFET“ P tipo substratai ir toliau yra plačiai naudojami integruotos grandinės projektavime. Kodėl integruota grandinės gamyba teikia pirmenybę „P tipo silicio“?
Kas yra P tipo silicio ir N tipo silicio?
Vidinis silicis turi blogą elektrinį laidumą. Kai pentavalentiniai elementai (tokie kaip fosforas P, arseninis AS, stibio SB) yra įtraukti į jį, bus sugeneruotas papildomas „laisvasis elektronas“. Šie laisvieji elektronai gali laisvai judėti → formuodami puslaidininkį, kuris daugiausia yra elektroniškai laidus, vadinamas N tipo siliciu. Kai trivalentiniai elementai (tokie kaip boro B) yra panaudoti, nes boro atomai turi vieną mažesnį valentinį elektroną nei siliconas → „skylės“, susidarys grotelių. Šios skylės gali laisvai judėti ir tapti daugumos vežėjais, kurie naudojami kuriant NMOS įrenginius.
Kokios yra istorinės ir praktinės P tipo silicio naudojimo priežastys?
1. NMOS prietaisai dominavo pirmosiomis dienomis
Aštuntajame ir devintajame dešimtmečiuose ankstyvosios skaitmeninės grandinės dažniausiai naudojamos tik NMOS loginės grandinės. NMOS struktūra yra greita ir lengvai pagaminta, ir ji gali būti tiesiogiai pastatyta ant p tipo substrato, nereikalaujant papildomos šulinio struktūros; Todėl: P tipo substratas yra natūralus substratas, palaikantis NMOS prietaisus.
2. CMOS technologija tęsia p tipo vaflių struktūrą
Atsiradus CMOS technologijai, NMOS ir PMOS turi būti integruoti tuo pačiu metu: NMOS: vis dar sukurtas ant p tipo substrato (suderinamas su ankstesniu NMOS procesu) PMOS: N-well yra pastatytas ant P tipo substrato, kad būtų galima pritaikyti PMOS, tai reiškia, kad tik vienas dopings žingsnis turi būti pridėtas, kad būtų galima atlikti CMOS gamybą ant esamo P tipo.
3. Proceso suderinamumas ir derliaus valdymas
Naudojant p tipo substratą, lengviau valdyti užrakto problemas; Elektronai, kaip mažumų nešiotojai (P tipo), turi trumpą difuzijos atstumą ir yra lengvai slopinami parazitiniu poveikiu; Substrato įžeminimo konstrukcija ir šulinio izoliacijos struktūra taip pat yra optimizuota aplink P tipo silicio procesą.
4. Fiksuotas substrato potencialas (supaprastintas šališkumas)
P tipo substratas gali būti tiesiogiai įžemintas (GND) kaip vieningas etaloninis potencialas; Jei tai yra N tipo substratas, substratas turi būti prijungtas prie VDD, kuris sukels galimus svyravimus dėl apkrovos pokyčių, sukeldamas PMOS VT poslinkį ir triukšmo problemas.
