Fra tidlige plane CMOS-processer til avancerede FINFET'er bliver P-type underlag fortsat vidt brugt i integreret kredsløbsdesign. Hvorfor foretrækker integreret kredsløbsproduktion P-type silicium?
Hvad er silicium i P-type og N-type?
Intrinsisk silicium har dårlig elektrisk ledningsevne. Når pentavalente elementer (såsom fosfor P, arsen som, antimon SB) er doteret i det, genereres en ekstra "fri elektron". Disse frie elektroner kan bevæge sig frit → dannelse af en halvleder, der hovedsageligt er elektronisk ledende, kaldet N-type silicium. Når trivalente elementer (såsom bor B) er dopet, da boratomer har en mindre valenselektron end silicium → "huller" vil blive dannet i gitteret. Disse huller kan bevæge sig frit og blive majoritetsbærere, der bruges til at bygge NMOS -enheder.
Hvad er de historiske og praktiske grunde til at bruge silicium af P-type?
1. NMOS -enheder domineret i de tidlige dage
I 1970'erne og 1980'erne brugte tidlige digitale kredsløb for det meste kun NMOS-logikkredsløb. NMOS-strukturen er hurtig og let at fremstille og kan være direkte bygget på et P-type substrat uden behov for en yderligere brøndstruktur; Derfor: Substratet af P-type er det naturlige substrat, der understøtter NMOS-enheder.
2. CMOS-teknologi fortsætter P-typen skive struktur
Efter fremkomsten af CMOS-teknologi skal NMOS og PMOS integreres på samme tid: NMOS: stadig bygget på et P-type substrat (kompatibelt med den forrige NMOS-proces) PMOS: N-brønd er bygget på et P-type substrat for at imødekomme PMOS. Dette betyder, at kun et dopingstrin skal tilføjes til komplet CMOS-fremstilling på et eksisterende P-Type-substrat.
3. proceskompatibilitet og udbyttekontrol
Brug af et P-type substrat gør det lettere at kontrollere låseproblemer; Elektroner, som minoritetsbærere (i P-type), har en kort diffusionsafstand og er lette at undertrykke parasitiske effekter; Substratundersøgelsesdesign og brøndisoleringsstruktur er også optimeret omkring siliciumprocessen i P-typen.
4. Fast substratpotentiale (forenklet bias)
Substrat af P-type kan være direkte jordet (GND) som et samlet referencepotentiale; Hvis det er et N-type substrat, skal substratet være tilsluttet VDD, som vil indføre potentielle udsving på grund af belastningsændringer, hvilket forårsager PMOS VT-forskydning og støjproblemer.