Des dels primers processos CMOS plans fins a FINFETS avançats, els substrats de tipus P continuen utilitzant-se àmpliament en el disseny de circuits integrats. Per què prefereix la fabricació de circuits integrats?
Què és el silici de tipus P i el silici de tipus N?
El silici intrínsec té una mala conductivitat elèctrica. Quan es dopen elements pentavalents (com el fòsfor p, arsènic as, antimoni sb), es generarà un "electró lliure". Aquests electrons lliures es poden moure lliurement → formant un semiconductor que sigui principalment conductor electrònicament conductor, anomenat silici de tipus N. Quan els elements trivalents (com el bor B) són dopats, ja que els àtoms de bor tenen un electró menys de valència que el silici → "forats" es formaran a la gelosia. Aquests forats es poden moure lliurement i convertir -se en operadors majoritaris, que s’utilitzen per construir dispositius NMOS.
Quines són les raons històriques i pràctiques per utilitzar silici de tipus p?
1. Els dispositius NMOS dominaven els primers dies
Als anys setanta i vuitanta, els primers circuits digitals utilitzaven principalment circuits lògics només NMOS. L’estructura NMOS és ràpida i fàcil de fer i es pot crear directament sobre un substrat de tipus P sense necessitat d’una estructura de pou addicional; Per tant: el substrat de tipus P és el substrat natural que admet els dispositius NMOS.
2. La tecnologia CMOS continua l'estructura de les hòsties del tipus P
Després de l’aparició de la tecnologia CMOS, els NMOs i els PMO s’han d’integrar alhora: NMOS: encara construït en un substrat de tipus P (compatible amb el procés anterior NMOS) PMOS: N-Well es construeix en un substrat de tipus P per adaptar-se a PMOS això significa que només cal afegir un pas de dopatge per completar CMOS fabricat en un substrat de tipus P existent.
3. Procés la compatibilitat i el control del rendiment
L'ús d'un substrat de tipus P facilita el control de problemes de bloqueig; Els electrons, com a portadors minoritaris (en tipus P), tenen una curta distància de difusió i són fàcils de suprimir els efectes paràsits; El disseny de posada a terra i l'estructura d'aïllament del substrat també s'optimitzen al voltant del procés de silici del tipus P.
4. Potencial de substrat fixat (biaix simplificat)
El substrat de tipus P es pot fonamentar directament (GND) com a potencial de referència unificat; Si es tracta d’un substrat de tipus N, el substrat s’ha de connectar a VDD, que introduirà fluctuacions potencials a causa dels canvis de càrrega, provocant problemes de desplaçament de PMOS VT i problemes de soroll.
