Dari proses CMOS planar awal hingga finfet canggih, substrat tipe-p terus digunakan secara luas dalam desain sirkuit terintegrasi. Mengapa manufaktur sirkuit terintegrasi lebih suka silikon tipe-p?
Apa silikon tipe-p dan silikon tipe-n?
Silikon intrinsik memiliki konduktivitas listrik yang buruk. Ketika unsur -unsur pentavalen (seperti fosfor P, arsenik sebagai, antimon SB) didoping ke dalamnya, "elektron bebas" tambahan akan dihasilkan. Elektron bebas ini dapat bergerak secara bebas → membentuk semikonduktor yang terutama konduktif secara elektronik, yang disebut silikon tipe-N. Ketika elemen trivalen (seperti boron B) didoping, karena atom boron memiliki satu elektron valensi lebih sedikit daripada silikon → "lubang" akan terbentuk di kisi. Lubang -lubang ini dapat bergerak secara bebas dan menjadi pembawa mayoritas, yang digunakan untuk membangun perangkat NMOS.
Apa alasan historis dan praktis untuk menggunakan silikon tipe-p?
1. Perangkat NMOS didominasi pada hari -hari awal
Pada tahun 1970-an dan 1980-an, sirkuit digital awal sebagian besar menggunakan sirkuit logika khusus NMOS. Struktur NMOS cepat dan mudah dibuat, dan dapat langsung dibangun di atas substrat tipe-P tanpa perlu struktur sumur tambahan; Oleh karena itu: Substrat tipe-P adalah substrat alami yang mendukung perangkat NMOS.
2. Teknologi CMOS melanjutkan struktur wafer tipe-p
Setelah munculnya teknologi CMOS, NMOS dan PMO harus diintegrasikan pada saat yang sama: NMOS: Masih dibangun di atas substrat tipe-P (kompatibel dengan proses NMOS sebelumnya) PMOS: N-Well dibangun di atas substrat tipe-P untuk mengakomodasi PMOS ini berarti bahwa hanya satu langkah doping yang perlu ditambahkan untuk melengkapi CMOS yang ada di PMOS yang ada.
3. Kompatibilitas proses dan kontrol hasil
Menggunakan substrat tipe-p membuatnya lebih mudah untuk mengontrol masalah latch-up; Elektron, sebagai pembawa minoritas (dalam tipe-p), memiliki jarak difusi pendek dan mudah untuk menekan efek parasit; Desain grounding substrat dan struktur isolasi sumur juga dioptimalkan di sekitar proses silikon tipe-p.
4. Potensi substrat tetap (bias yang disederhanakan)
Substrat tipe-p dapat langsung dibumikan (GND) sebagai potensi referensi terpadu; Jika ini adalah substrat tipe-N, substrat harus dihubungkan ke VDD, yang akan memperkenalkan fluktuasi potensial karena perubahan beban, menyebabkan PMOS VT offset dan masalah kebisingan.
