از فرآیندهای اولیه CMOS مسطح گرفته تا فین های پیشرفته ، بسترهای نوع P همچنان در طراحی مدار یکپارچه استفاده می شوند. چرا تولید مدار یکپارچه سیلیکون از نوع P را ترجیح می دهد؟
سیلیکون از نوع P نوع سیلیکون چیست؟
سیلیکون ذاتی دارای هدایت الکتریکی ضعیفی است. هنگامی که عناصر پنتاوالنت (مانند فسفر P ، آرسنیک AS ، Antimony SB) در آن قرار می گیرند ، یک "الکترونی رایگان" اضافی تولید می شود. این الکترونهای رایگان می توانند آزادانه حرکت کنند-تشکیل یک نیمه هادی که عمدتا از نظر الکترونیکی رسانا است ، به نام سیلیکون از نوع N. هنگامی که عناصر سه ظرفیتی (مانند بور B) دوپ شده اند ، زیرا اتم های بور دارای یک الکترونی با ارزش کمتر از سیلیکون هستند - "سوراخ ها" در شبکه تشکیل می شوند. این سوراخ ها می توانند آزادانه حرکت کنند و به حامل های اکثریت تبدیل شوند که برای ساخت دستگاه های NMOS استفاده می شود.
دلایل تاریخی و عملی برای استفاده از سیلیکون از نوع P چیست؟
1. دستگاه های NMOS در روزهای ابتدایی مسلط شده اند
در دهه 1970 و 1980 ، مدارهای دیجیتالی اولیه بیشتر از مدارهای منطقی فقط NMOS استفاده می کردند. ساختار NMOS سریع و آسان است ، و می تواند مستقیماً بر روی یک بستر از نوع P ساخته شود بدون نیاز به یک ساختار چاه اضافی. بنابراین: بستر نوع P بستر طبیعی است که از دستگاه های NMOS پشتیبانی می کند.
2. فناوری CMOS ساختار ویفر نوع P را ادامه می دهد
پس از ظهور فناوری CMOS ، NMOS و PMO ها باید در همان زمان یکپارچه شوند: NMOS: هنوز هم بر روی یک بستر از نوع P ساخته شده است (سازگار با فرآیند قبلی NMOS) PMOS: N-Well بر روی یک بستر P-Type ساخته شده است تا PMOS را در خود جای دهد ، این بدان معنی است که فقط یک مرحله دوپینگ برای تکمیل تولید CMOS در زیر مجموعه P-Type اضافه شده است.
3. سازگاری فرآیند و کنترل عملکرد
استفاده از یک بستر از نوع P ، کنترل مشکلات قفل کردن را آسان تر می کند. الکترونها ، به عنوان حامل اقلیت (در نوع P) ، فاصله انتشار کوتاهی دارند و به راحتی می توانند اثرات انگلی را سرکوب کنند. طراحی زمینی بستر و ساختار جداسازی چاه نیز در مورد فرآیند سیلیکون از نوع P بهینه شده است.
4. پتانسیل بستر ثابت (تعصب ساده)
بستر نوع P می تواند مستقیماً به عنوان یک پتانسیل مرجع یکپارچه (GND) پایه گذاری شود. اگر این یک بستر از نوع N باشد ، بستر باید به VDD وصل شود ، که نوسانات بالقوه به دلیل تغییرات بار را معرفی می کند و باعث جبران VT PMOS و مشکلات نویز می شود.
