Γιατί το πυρίτιο τύπου P χρησιμοποιείται συνήθως στην κατασκευή τσιπ;

Από τις πρώιμες διαδικασίες CMOS έως τα προηγμένα Finfets, τα P-Substrates εξακολουθούν να υιοθετούνται ευρέως σε σχέδια ολοκληρωμένων κυκλωμάτων. Γιατί η κατασκευή ολοκληρωμένων κυκλωμάτων είναι πιο προκατειλημμένη προς το πυρίτιο τύπου P;
Τι είναι το πυριτίο τύπου P έναντι πυριτίου τύπου N;

Στο εγγενές πυρίτιο, η αγωγιμότητα είναι φτωχή. Όταν προστίθενται σε αυτό τα πεντακάθαρα στοιχεία (όπως ο φωσφόρος Ρ, το αρσενικό, και το αντιμόνιο SB), παράγεται ένα επιπλέον "ελεύθερο ηλεκτρόνιο". Αυτά τα ελεύθερα ηλεκτρόνια μπορούν να κινηθούν ελεύθερα → να σχηματίσουν ημιαγωγούς ηλεκτρονίων που ονομάζονται πυρίτιο τύπου Ν.

Με ένα τρισθενές στοιχείο (όπως το βόριο Β), αφού το άτομο βορίου έχει ένα λιγότερο ηλεκτρόνιο σθένους από το πυρίτιο → θα σχηματίσει "τρύπες" στο κρυσταλλικό πλέγμα. Αυτές οι τρύπες μπορούν να κινηθούν ελεύθερα και να γίνουν οι φορείς πλειοψηφίας που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή συσκευών NMOS.

Ποιοι είναι οι ιστορίες και οι πρακτικοί λόγοι για την υιοθέτηση πυριτίου τύπου P;

0040-09094 Θάλαμο 200mm

1, οι συσκευές NMOS κυριαρχούσαν στις πρώτες μέρες

Στη δεκαετία του '70 ~ 80s, τα πρώιμα ψηφιακά κυκλώματα χρησιμοποίησαν κυρίως κυκλώματα λογικής NMOS μόνο. Οι δομές NMOS είναι γρήγορες και εύκολο να κατασκευαστούν και μπορούν να κατασκευαστούν απευθείας σε υποστρώματα τύπου Ρ χωρίς την ανάγκη για πρόσθετες δομές φρεατίου.

Επομένως, τα υποστρώματα τύπου Ρ είναι τα υποστρώματα που υποστηρίζουν φυσικά τις συσκευές NMOS.

2, η τεχνολογία CMOS συνεχίζει τη δομή του τύπου P

Με την έλευση της τεχνολογίας CMOS, είναι απαραίτητο να ενσωματωθούν τόσο τα NMOS όσο και τα PMOs:

NMOS: Ακόμα χτισμένο σε υπόστρωμα τύπου Ρ (συμβατό με προηγούμενες ροές NMOS)

PMOS: Κατασκευάστε το N-WELL σε ένα υπόστρωμα τύπου Ρ για να φιλοξενήσετε PMOS

Αυτό σημαίνει ότι με ένα μόνο επιπλέον βήμα ντόπινγκ, η κατασκευή CMOS μπορεί να ολοκληρωθεί σε υπάρχοντα υποστρώματα τύπου P.

715-031986-005 θάλαμος αντίδρασης HSG LWR

3, Συμβατότητα διαδικασίας και έλεγχος απόδοσης

Η χρήση υποστρωμάτων τύπου Ρ διευκολύνει τον έλεγχο των προβλημάτων μανδάλωσης.

Ως μερικά ηλεκτρόνια (στον τύπο Ρ), η απόσταση διάχυσης είναι σύντομη και το παρασιτικό αποτέλεσμα είναι εύκολο να καταστείλει.

Η δομή σχεδιασμού γείωσης υποστρώματος και απομόνωσης παγίδευσης είναι επίσης βελτιστοποιημένη γύρω από τη διαδικασία πυριτίου τύπου Ρ.

4, δυναμική στερέωση υποστρώματος (απλοποιημένη προκατάληψη)

Το υπόστρωμα τύπου Ρ μπορεί να είναι άμεσα γειωμένο (GND) ως ενιαίο δυναμικό αναφοράς. Στην περίπτωση υποστρωμάτων τύπου Ν, το υπόστρωμα θα πρέπει να συνδέεται με το VDD, το οποίο θα εισαγάγει πιθανές διακυμάνσεις λόγω αλλαγών φορτίου, προκαλώντας προβλήματα μετατόπισης PMOS και θορύβου.