Varhaisista tasomaisista CMOS-prosesseista edistyneisiin FinFET-tiedostoihin P-tyypin substraatteja käytetään edelleen laajasti integroidussa piirisuunnittelussa. Miksi integroitu piirin valmistus mieluummin P-tyypin piitä?
Mikä on P-tyypin pii- ja N-tyyppinen pii?
Luonnollisella piillä on huono sähkönjohtavuus. Kun pentavalenttiset elementit (kuten fosfori P, arseeni as, antimon sb) on seostettu siihen, syntyy ylimääräinen "vapaa elektroni". Nämä vapaat elektronit voivat liikkua vapaasti → muodostaen puolijohteen, joka on pääosin sähköisesti johtavaa, nimeltään N-tyyppinen pii. Kun kolmiulotteisia elementtejä (kuten boori B) on seostettu, koska booriatomeissa on yksi vähemmän valenssielektronia kuin pii → "reikiä" muodostuu hilaan. Nämä reiät voivat liikkua vapaasti ja tulla enemmistökantajiksi, joita käytetään NMOS -laitteiden rakentamiseen.
Mitkä ovat historialliset ja käytännölliset syyt P-tyypin käyttämiseen?
1. NMOS -laitteet hallitsivat alkuaikoina
1970- ja 1980-luvuilla varhaiset digitaaliset piirit käyttivät enimmäkseen vain NMOS-logiikkapiiriä. NMOS-rakenne on nopea ja helppo valmistaa, ja se voidaan rakentaa suoraan P-tyypin substraattiin ilman ylimääräistä kaivorakennetta; Siksi: P-tyypin substraatti on luonnollinen substraatti, joka tukee NMOS-laitteita.
2. CMOS-tekniikka jatkaa P-tyypin kiekkojen rakennetta
CMOS-tekniikan syntymisen jälkeen NMOS ja PMOS on integroitava samanaikaisesti: NMOS: Silti rakennettu P-tyypin substraatille (yhteensopiva edellisen NMOS-prosessin kanssa) PMOS: N-Well on rakennettu P-tyypin substraattiin PMOS: n sijoittamiseksi Tämä tarkoittaa, että vain yksi dopingvaihe on lisättävä täydelliseen CMOS-valmistukseen, joka on valmistettu olemassa olevaan P-tyyppiseen alustaan.
3. Prosessin yhteensopivuus ja saannon hallinta
P-tyyppisen substraatin käyttäminen helpottaa lukitusongelmien hallintaa; Elektroneilla, vähemmistökantajina (P-tyypissä), on lyhyt diffuusioetäisyys ja ne ovat helppo tukahduttaa loisten vaikutukset; Substraatin maadoitussuunnitelma ja hyvin eristysrakenne on myös optimoitu P-tyypin piiprosessin ympärillä.
4. Kiinteä substraattipotentiaali (yksinkertaistettu puolueellisuus)
P-tyypin substraatti voidaan maadoittaa suoraan (GND) yhtenäisenä vertailupotentiaalina; Jos se on N-tyyppinen substraatti, substraatti on kytkettävä VDD: hen, joka tuo esiin mahdolliset vaihtelut kuormitusmuutoksista aiheuttaen PMOS VT -siirto- ja meluongelmia.
