От ранних планарных процессов CMOS до расширенных Finfets подложки P-типа продолжают широко использоваться в интегрированной конструкции схемы. Почему интегрированное производство цепи предпочитает кремний P-типа?
Что такое кремний P-типа P-типа и кремний N-типа?
Внутренний кремний имеет плохую электрическую проводимость. Когда пентавалентные элементы (такие как фосфор P, мышьяк AS, сурьма SB) легируют в нем, будет получено дополнительное «свободный электрон». Эти свободные электроны могут свободно перемещаться → формировать полупроводник, который в основном является электронным проводником, называемым кремнием N-типом. Когда тривалентные элементы (такие как бор B) легируют, поскольку атомы бора имеют один меньший валентный электрон, чем кремниевые → «отверстия», будут сформироваться в решетке. Эти отверстия могут свободно двигаться и стать носителями большинства, которые используются для создания устройств NMOS.
Каковы исторические и практические причины использования кремния P-типа?
1. Устройства NMOS доминировали в первые дни
В 1970-х и 1980-х годах ранние цифровые схемы в основном использовали логические цепи только NMOS. Структура NMOS быстра и проста в создании и может быть напрямую построена на подложке P-типа без необходимости дополнительной структуры скважины; Следовательно: субстрат P-типа является натуральным субстратом, который поддерживает устройства NMOS.
2. Технология CMOS продолжает структуру пластины P-типа
После появления технологии CMOS NMOS и PMOS должны быть интегрированы в одно и то же время: NMOS: все еще построены на подложке P-типа (совместим с предыдущим процессом NMOS) PMOS: N-Well построен на подложке P-типа, чтобы приспособить PMOS, это означает, что только один шаг допинга должен быть добавлен в CMOS, производящий CMOS, производящий на основе PMOS.
3. Совместимость процесса и контроль доходности
Использование подложки P-типа облегчает управление проблемами защелки; Электроны, как носители меньшинств (в P-типе), имеют короткое расстояние диффузии и легко подавляют паразитические эффекты; Конструкция заземления подложки и структура изоляции скважины также оптимизированы вокруг процесса кремния P-типа.
4. Фиксированный потенциал субстрата (упрощенное смещение)
Подложка P-типа может быть непосредственно заземлен (GND) как единый эталонный потенциал; Если это субстрат N-типа, подложка должна быть подключена к VDD, что внесет потенциальные колебания из-за изменений нагрузки, вызывая проблемы с смещением PMOS и шума.
