Erken düzlemsel CMOS süreçlerinden gelişmiş finfetlere kadar, P-tipi substratlar entegre devre tasarımında yaygın olarak kullanılmaya devam etmektedir. Entegre devre üretimi neden P tipi silikonu tercih ediyor?
P tipi silikon ve n tipi silikon nedir?
İçsel silikonun elektriksel iletkenliğe sahip olduğu zayıftır. Pentavalent elementler (fosfor p, arsenik AS, antimon SB gibi) içine katıldığında, ekstra bir "serbest elektron" üretilecektir. Bu serbest elektronlar serbestçe hareket edebilir → esas olarak elektronik olarak iletken olan ve N tipi silikon adı verilen bir yarı iletken oluşturabilir. Üç değerlikli elementler (Bor B gibi) katkılı olduğunda, bor atomlarının silikondan daha az bir değerlik elektronuna sahip olduğu için, kafeste "delikler" oluşacaktır. Bu delikler serbestçe hareket edebilir ve NMOS cihazları oluşturmak için kullanılan çoğunluk taşıyıcıları olabilir.
P tipi silikon kullanmanın tarihsel ve pratik nedenleri nelerdir?
1. NMOS cihazları ilk günlerde hakim oldu
1970'lerde ve 1980'lerde, erken dijital devreler çoğunlukla NMOS'a yönelik mantık devrelerini kullandı. NMOS yapısı hızlı ve yapılması kolaydır ve ek bir kuyu yapısına ihtiyaç duymadan doğrudan P tipi bir substrat üzerine inşa edilebilir; Bu nedenle: P tipi substrat, NMOS cihazlarını destekleyen doğal substrattır.
2. CMOS teknolojisi P tipi gofret yapısını sürdürüyor
CMOS teknolojisinin ortaya çıkmasından sonra, NMO'lar ve PMO'lar aynı anda entegre edilmelidir: NMOS: hala bir P-tipi substrat üzerine inşa edilmelidir (önceki NMOS işlemiyle uyumludur) PMOS: N-WELL, PMOS'u barındırmak için bir P-tipi substrat üzerine inşa edilmiştir.
3. İşlem uyumluluğu ve verim kontrolü
P tipi bir substrat kullanmak, mandal problemlerini kontrol etmeyi kolaylaştırır; Azınlık taşıyıcıları (P tipinde) olarak elektronlar kısa bir difüzyon mesafesine sahiptir ve parazitik etkileri bastırması kolaydır; Substrat topraklama tasarımı ve kuyu izolasyon yapısı da P tipi silikon işlemi etrafında optimize edilmiştir.
4. Sabit substrat potansiyeli (basitleştirilmiş yanlılık)
P tipi substrat, birleşik bir referans potansiyeli olarak doğrudan topraklanabilir (GND); N-tipi bir substrat ise, substrat, yük değişikliklerinden dolayı potansiyel dalgalanmalar getirerek PMOS VT ofsetine ve gürültü sorunlarına neden olacak VDD'ye bağlanmalıdır.
