מדוע משתמשים בדרך כלל בסיליקון מסוג P בייצור שבבים?

מתהליכי CMOs המוקדמים המוקדמים ועד Finfets מתקדמים, P-Substrates ממשיכים להיות מאומצים באופן נרחב בעיצובים משולבים במעגלים. מדוע ייצור מעגלים משולבים מוטה יותר לסיליקון מסוג P?
מהו סיליקון מסוג P-type לעומת סיליקון מסוג N?

בסיליקון מהותי המוליכות גרועה; כאשר מתווספים לו אלמנטים חומשים (כמו זרחן P, ארסן AS ו- Antimon SB), נוצר "אלקטרון חופשי" נוסף. אלקטרונים בחינם אלה יכולים לנוע בחופשיות → ליצור מוליכים למחצה מוליכים אלקטרונים הנקראים סיליקון מסוג N.

מסומם עם אלמנט טריפלנטי (כמו בורון B), מכיוון שלאטום בורון יש אלקטרון אחד פחות ערכי מאשר סיליקון → הוא יוצר "חורים" בסריג הקריסטל; חורים אלה יכולים לנוע בחופשיות ולהפוך למובילי הרוב המשמשים לבניית מכשירי NMOS.

מה ההיסטוריה והסיבות המעשיות לאימוץ סיליקון מסוג P?

0040-09094 תא 200 מ"מ

1, מכשירי NMOS היו דומיננטיים בימים הראשונים

בשנות ה -80 של שנות ה -80, מעגלים דיגיטליים מוקדמים השתמשו בעיקר במעגלי לוגיקה של NMOS בלבד. מבני NMOS הם מהירים וקלים לייצור, וניתן לבנות אותם ישירות על מצעים מסוג P ללא צורך במבני באר נוספים.

לפיכך, מצעי P-Type הם המצעים התומכים באופן טבעי במכשירי NMOS.

2, טכנולוגיית CMOS ממשיכה במבנה הפליקה מסוג P

עם כניסתו של טכנולוגיית CMOS, יש צורך לשלב גם NMOs וגם PMOs:

NMOS: עדיין בנוי על מצע מסוג P (תואם לזרמי NMOS קודמים)

PMOS: בנה את N-Well על מצע מסוג p

המשמעות היא שעם שלב סמים אחד נוסף בלבד, ניתן להשלים ייצור CMOS על מצעים קיימים מסוג P.

715-031986-005 תא התגובה של HSG LWR

3, תאימות תהליכים ושליטה בתשואה

השימוש במצעים מסוג P מקל על השליטה בבעיות התפס;

כאשר כמה אלקטרונים (בסוג ה- P), מרחק הדיפוזיה קצר, והאפקט הטפילי קל לדיכוי.

תכנון הארקה של המצע ומבנה בידוד המלכודות מותאמים גם הם סביב תהליך הסיליקון מסוג P.

4, קיבוע פוטנציאלי מצע (הטיה מפושטת)

את המצע מסוג P יכול להיות מקורקע ישירות (GND) כפוטנציאל התייחסות אחיד; במקרה של מצעים מסוג N, יש לחבר את המצע ל- VDD, אשר יכניס תנודות פוטנציאליות כתוצאה משינויי עומס, וגורם לבעיות סחף ורעש של PMOS VT.