Alates varajastest tasapinnalistest CMOS-protsessidest kuni täiustatud finFetideni kasutatakse p-tüüpi substraate jätkuvalt integreeritud vooluringi kujundamisel. Miks eelistab integreeritud vooluringi tootmine p-tüüpi räni?
Mis on p-tüüpi räni ja N-tüüpi räni?
Sisemise räni on halb elektrijuhtivus. Kui pentavalentsed elemendid (näiteks fosfor p, arseen kui, antimon SB) legeeritakse sinna, genereeritakse täiendav "vaba elektron". Need vabad elektronid võivad vabalt liikuda → moodustades pooljuhti, mis on peamiselt elektrooniliselt juhtiv, mida nimetatakse N-tüüpi räni. Kui kolmevalentsed elemendid (näiteks boor B) legeeritakse, siis kuna boori aatomitel on üks valentseelektron kui räni → "augud" moodustatakse võres. Need augud võivad vabalt liikuda ja saada enamusvedajaid, mida kasutatakse NMOS -seadmete ehitamiseks.
Millised on P-tüüpi räni kasutamise ajaloolised ja praktilised põhjused?
1. NMOS -seadmed domineerisid algusaegadel
1970ndatel ja 1980ndatel kasutasid varased digitaalsed vooluahelad enamasti ainult NMOS-i loogikaahelaid. NMOS-i struktuur on kiire ja hõlpsasti valmistatav ning seda saab otse p-tüüpi substraadile ehitada ilma täiendava kaevukonstruktsiooni vajaduseta; Seetõttu: P-tüüpi substraat on looduslik substraat, mis toetab NMOS-seadmeid.
2. CMOS-tehnoloogia jätkab P-tüüpi vahvli struktuuri
Pärast CMOS-tehnoloogia tekkimist tuleb NMO-d ja PMO-d integreerida samal ajal: NMOS: endiselt ehitatud p-tüüpi substraadile (ühildub eelmise NMOS-protsessiga) PMOS: N-well on ehitatud p-tüüpi substraadile, et mahutada PMOS-i, mis tähendab, et ainult ühele dopingusastmele on vaja täielikku CMOS-i tootmist.
3. Protsessi ühilduvus ja saagikontroll
P-tüüpi substraadi kasutamine hõlbustab lukustusprobleemide juhtimist; Elektronidel kui vähemuste kandjatel (p-tüüpi) on lühike difusioonikoht ja neid on lihtne parasiitide efektide allasurumiseks; Substraadi maanduskujundus ja kaevu eraldamise struktuur on optimeeritud ka p-tüüpi räniprotsessi ümber.
4. fikseeritud substraadi potentsiaal (lihtsustatud eelarvamused)
P-tüüpi substraati saab otse maandada (GND) kui ühtset võrdluspotentsiaali; Kui see on N-tüüpi substraat, peab substraat olema ühendatud VDD-ga, mis põhjustab koormuse muutuste tõttu võimalikke kõikumisi, põhjustades PMOS VT nihke ja müraprobleeme.
