De la procesele CMOS plane timpurii până la finfeturi avansate, substraturile de tip P continuă să fie utilizate pe scară largă în proiectarea circuitului integrat. De ce preferă fabricarea de circuite integrate siliciu de tip p?
Ce este siliconul de tip P și siliconul de tip N?
Siliconul intrinsec are o conductivitate electrică slabă. Când elementele pentavalente (cum ar fi fosforul P, arsenic ca, antimoniu SB) sunt dopate în el, va fi generat un „electron liber” suplimentar. Acești electroni liberi se pot deplasa liber → formând un semiconductor care este în principal conductiv electronic, numit siliciu de tip N. Când elementele trivalente (cum ar fi borul B) sunt dopate, deoarece atomii de bor au un electron de valență mai puțin decât siliciul → „găuri” vor fi formate în zăbrele. Aceste găuri se pot deplasa liber și pot deveni transportatori majoritari, care sunt folosiți pentru a construi dispozitive NMOS.
Care sunt motivele istorice și practice pentru utilizarea siliconului de tip P?
1. Dispozitivele NMOS dominate în primele zile
În anii ’70 -’80, circuitele digitale timpurii au folosit în mare parte circuite logice numai NMOS. Structura NMOS este rapidă și ușor de făcut și poate fi construită direct pe un substrat de tip P, fără a fi nevoie de o structură suplimentară de puț; Prin urmare: substratul de tip p este substratul natural care acceptă dispozitivele NMOS.
2. Tehnologia CMOS continuă structura de wafer de tip P
După apariția tehnologiei CMOS, NMO-urile și PMO-urile trebuie integrate în același timp: NMOS: încă construit pe un substrat de tip P (compatibil cu procesul anterior al NMOS) PMOS: N-Well este construit pe un substrat de tip P pentru a se adapta PMO-urilor, ceea ce înseamnă că un singur etapă de dopaj trebuie adăugat pentru a completa producția CMOS pe un substrat P-Type.
3. Compatibilitatea procesului și controlul randamentului
Utilizarea unui substrat de tip P facilitează controlul problemelor de blocare; Electronii, ca transportatori minoritari (în tip P), au o distanță scurtă de difuzie și sunt ușor de suprimat efectele parazite; Proiectarea de împământare a substratului și structura de izolare a puțului sunt, de asemenea, optimizate în jurul procesului de siliciu de tip P.
4. Potențial fix de substrat (prejudecată simplificată)
Substratul de tip P poate fi întemeiat direct (GND) ca potențial de referință unificat; Dacă este un substrat de tip N, substratul trebuie să fie conectat la VDD, care va introduce fluctuații potențiale datorate modificărilor de încărcare, provocând compensarea PMOS VT și probleme de zgomot.
