Des premiers processus CMOS planaires aux FINFET avancés, les substrats de type P continuent d'être largement utilisés dans la conception de circuits intégrés. Pourquoi la fabrication de circuits intégrée préfère-t-elle le silicium de type P?
Qu'est-ce que le silicium de type P et le silicium de type N?
Le silicium intrinsèque a une mauvaise conductivité électrique. Lorsque des éléments pentavalents (tels que le phosphore P, l'arsenic AS, l'antimoine SB) y sont dopés, un "électron libre" supplémentaire sera généré. Ces électrons libres peuvent se déplacer librement → formant un semi-conducteur qui est principalement conducteur électronique, appelé silicium de type N. Lorsque des éléments trivalents (comme le bore b) sont dopés, car les atomes de bore ont un électron de valence moins que le silicium → "trous" se formeront dans le réseau. Ces trous peuvent se déplacer librement et devenir des transporteurs majoritaires, qui sont utilisés pour construire des appareils NMOS.
Quelles sont les raisons historiques et pratiques d'utiliser le silicium de type P?
1. Les appareils NMOS ont dominé au début
Dans les années 1970 et 1980, les premiers circuits numériques ont principalement utilisé des circuits logiques NMOS uniquement. La structure des NMOS est rapide et facile à fabriquer et peut être construite directement sur un substrat de type P sans avoir besoin d'une structure de puits supplémentaire; Par conséquent: le substrat de type P est le substrat naturel qui prend en charge les appareils NMOS.
2. La technologie CMOS continue la structure de la plaquette de type P
Après l'émergence de la technologie CMOS, les NMOS et les PMO doivent être intégrés en même temps: NMOS: Toujours construit sur un substrat de type P (compatible avec le processus NMOS précédent) PMOS: N-well est construit sur un substrat de type P pour s'adapter aux PMOS, ce seul signifie un seul étape de dopat pour compléter le CMOS CMOS sur un substant P-Type existant.
3. Compatibilité des processus et contrôle des rendements
L'utilisation d'un substrat de type P facilite le contrôle des problèmes de verrouillage; Les électrons, en tant que porteurs minoritaires (dans le type p), ont une courte distance de diffusion et sont faciles à supprimer les effets parasites; La conception de mise à la terre du substrat et la structure d'isolement des puits sont également optimisées autour du processus de silicium de type P.
4. potentiel de substrat fixe (biais simplifié)
Le substrat de type P peut être directement mis à la terre (GND) en tant que potentiel de référence unifié; S'il s'agit d'un substrat de type N, le substrat doit être connecté au VDD, qui introduira les fluctuations potentielles en raison des changements de charge, provoquant des problèmes de décalage VT et de bruit PMOS.
