Von frühen planaren CMOS-Prozessen bis hin zu fortgeschrittenen Finfets werden P-Typs-Substrate weiterhin in der Konstruktion integrierter Schaltkreise verwendet. Warum bevorzugt die Integrated Circuit Manufacturing P-Typ-Silizium?
Was ist ein Silizium vom Typ P-Typ und N-Typ?
Intrinsischer Silizium hat eine schlechte elektrische Leitfähigkeit. Wenn Pentavalent -Elemente (wie Phosphor P, Arsen als Antimon -SB) in sie dotiert werden, wird ein zusätzliches "freies Elektron" erzeugt. Diese freien Elektronen können sich frei bewegen, um einen Halbleiter zu bilden, der hauptsächlich elektronisch leitend ist, als Silizium vom Typ N-Typ bezeichnet. Wenn dreiwertige Elemente (wie Bor B) dotiert werden, werden im Gitter ein Valenzelektron als Silizium → "Löcher" gebildet. Diese Löcher können sich frei bewegen und zu Mehrheitsbetreiber werden, die zum Bau von NMO -Geräten verwendet werden.
Was sind die historischen und praktischen Gründe für die Verwendung von Silizium vom P-Typ?
1. NMOS -Geräte dominiert in den frühen Tagen
In den 1970er und 1980er Jahren verwendeten frühe digitale Schaltkreise hauptsächlich NMOS-Logikschaltungen. Die NMOS-Struktur ist schnell und einfach zu machen und kann direkt auf einem P-Typ-Substrat aufgebaut werden, ohne dass eine zusätzliche Brunnenstruktur erforderlich ist. Daher: Das p-Typ-Substrat ist das natürliche Substrat, das NMOS-Geräte unterstützt.
2. CMOS-Technologie setzt die P-Type-Waferstruktur fort
Nach dem Auftreten der CMOS-Technologie müssen NMOs und PMOs gleichzeitig integriert werden: NMOs: Noch immer auf einem P-Typ-Substrat (kompatibel mit dem vorherigen NMOS-Prozess) PMOS: N-Well wird auf einem P-Typ-Substrat aufgebaut, um PMOS zu erfüllen.
3. Prozesskompatibilität und Ertragskontrolle
Durch die Verwendung eines P-Typs-Substrats erleichtert die Steuung von Problemen mit dem Verriegelungsprobleme. Elektronen als Minderheitsträger (im P-Typ) haben einen kurzen Diffusionsabstand und sind leicht zu parasitäre Wirkungen zu unterdrücken. Das Substrat Erdungsdesign und die Brunnen-Isolationsstruktur werden ebenfalls rund um den Siliziumprozess vom P-Typ optimiert.
4. Festes Substratpotential (vereinfachte Vorspannung)
P-Typ-Substrat kann als einheitliches Referenzpotential direkt geerdet (GND) geerdet werden; Wenn es sich um ein N-Typ-Substrat handelt, muss das Substrat mit VDD angeschlossen werden, wodurch potenzielle Schwankungen aufgrund von Laständerungen führt, was zu PMOS-VT-Offset- und Rauschproblemen führt.
