पी-टाइप सिलिकॉन का उपयोग आमतौर पर चिप निर्माण में क्यों किया जाता है?

प्रारंभिक प्लानर सीएमओएस प्रक्रियाओं से लेकर उन्नत फिनफेट तक, पी-टाइप सब्सट्रेट को एकीकृत सर्किट डिजाइन में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। एकीकृत सर्किट विनिर्माण पी-टाइप सिलिकॉन को क्यों पसंद करता है?

पी-टाइप सिलिकॉन और एन-टाइप सिलिकॉन क्या है?

आंतरिक सिलिकॉन में खराब विद्युत चालकता है। जब पेंटावलेंट तत्व (जैसे फास्फोरस पी, आर्सेनिक के रूप में, एंटीमनी एसबी) को इसमें डोप किया जाता है, तो एक अतिरिक्त "मुक्त इलेक्ट्रॉन" उत्पन्न होगा। ये मुक्त इलेक्ट्रॉन स्वतंत्र रूप से स्थानांतरित कर सकते हैं → एक अर्धचालक का गठन कर सकते हैं जो मुख्य रूप से इलेक्ट्रॉनिक रूप से प्रवाहकीय है, जिसे एन-टाइप सिलिकॉन कहा जाता है। जब ट्राइवलेंट तत्व (जैसे बोरॉन बी) को डोप किया जाता है, क्योंकि बोरान परमाणुओं में सिलिकॉन की तुलना में एक कम वैलेंस इलेक्ट्रॉन होता है → "छेद" जाली में बन जाएगा। ये छेद स्वतंत्र रूप से आगे बढ़ सकते हैं और बहुसंख्यक वाहक बन सकते हैं, जिनका उपयोग NMOS उपकरणों के निर्माण के लिए किया जाता है।

पी-टाइप सिलिकॉन का उपयोग करने के लिए ऐतिहासिक और व्यावहारिक कारण क्या हैं?

1। NMOS डिवाइस शुरुआती दिनों में हावी थे
1970 और 1980 के दशक में, शुरुआती डिजिटल सर्किट ज्यादातर NMOS-only लॉजिक सर्किट का उपयोग करते थे। NMOS संरचना तेज और बनाने में आसान है, और अतिरिक्त अच्छी तरह से संरचना की आवश्यकता के बिना सीधे पी-प्रकार सब्सट्रेट पर बनाया जा सकता है; इसलिए: पी-टाइप सब्सट्रेट प्राकृतिक सब्सट्रेट है जो NMOS उपकरणों का समर्थन करता है।
2। सीएमओएस तकनीक पी-टाइप वेफर संरचना जारी रखती है
CMOS तकनीक के उद्भव के बाद, NMOS और PMOS को एक ही समय में एकीकृत किया जाना चाहिए: NMOS: अभी भी एक P- प्रकार के सब्सट्रेट (पिछले NMOS प्रक्रिया के साथ संगत) पर बनाया गया है, PMOS: N-Well को P-Type सब्सट्रेट पर PMOS को समायोजित करने के लिए बनाया गया है, इसका मतलब है कि ANS P-TYPE पर CMOS को पूरा करने के लिए केवल एक डोपिंग स्टेप को जोड़ा जाना चाहिए।
3। प्रक्रिया संगतता और उपज नियंत्रण
पी-टाइप सब्सट्रेट का उपयोग करने से कुंडी-अप समस्याओं को नियंत्रित करना आसान हो जाता है; इलेक्ट्रॉनों, अल्पसंख्यक वाहक (पी-प्रकार में) के रूप में, एक छोटी प्रसार दूरी है और परजीवी प्रभावों को दबाने के लिए आसान हैं; सब्सट्रेट ग्राउंडिंग डिजाइन और अच्छी तरह से अलगाव संरचना भी पी-प्रकार सिलिकॉन प्रक्रिया के आसपास अनुकूलित हैं।
4। फिक्स्ड सब्सट्रेट क्षमता (सरलीकृत पूर्वाग्रह)
पी-टाइप सब्सट्रेट को एकीकृत संदर्भ क्षमता के रूप में सीधे ग्राउंडेड (जीएनडी) किया जा सकता है; यदि यह एक एन-टाइप सब्सट्रेट है, तो सब्सट्रेट को वीडीडी से जोड़ा जाना चाहिए, जो लोड परिवर्तन के कारण संभावित उतार-चढ़ाव का परिचय देगा, जिससे पीएमओएस वीटी ऑफसेट और शोर की समस्याएं पैदा होंगी।