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【设计】】MOS管衬底电位接法|PMOS、NMOS衬底连接-KIA MOS管

参考:什么是?nwell和P substrate??

请问什么是nwell和P substrate?? 请问什么是nwell和P substrate?? 在CMOS的IC设计,如NPN三极管里经常看到什么?nwell和P substrate的说法,请问倒底指的是什么,能详细介绍一下吗,谢谢

通常,我们是用P型基体晶圆做的IC。对于普通的CMOS工艺而言,NMOS P型衬底的有源区可以直接做管,PMOS必须做管理N Well有源区。CMOS以P型衬底为基础,工艺也可分为单陷阱工艺和双陷阱工艺。 三极管的实现也是通过适当的陷阱PN形成了结偏置。 在这里插入图片描述

参考:MOS管衬底电位接法|PMOS、NMOS衬底连接-KIA MOS管

NMOS-P-SUB

P-SUB工艺,NMOS 衬底是一样的,都是P-SUB,因此,源极和衬底不能连接在一起,否则短接衬底会影响其他衬底NMOS所以NMOS衬底只能接GND(低电位); P-SUB工艺,PMOS管的N衬底是单独的,所以源极和衬底可以一起减少衬偏效应; Deep Nwell,是在PSUB在工艺条件下,是的NMOS管道可采用隔离方式,底部为deep nwell,周围是nwell形成一个环,隔离共衬底引起的噪声干扰。

PMOS-Nwell

N-WLL工艺,PMOS的衬底都是一样的,都是N-WELL,因此,源极和衬底不能连接在一起,否则短接衬底会影响其他衬底PMOS所以PMOS衬底只能接VDD(高电位); N-WELL工艺,NMOS管的P衬底是单独的,所以源极和衬底可以连接在一起,减少衬偏效应;

该工艺表现为设备的衬底接触点,如PMOS工艺上设备的剖面图如图所示3PMOS衬底电位的接触点,CMOS工艺PMOS器件是做在Nwell里,所以PMOS的衬底guard ring使用的是NWring.

接法

在schematic在原理图中构建电路时,所有pmos衬底需要连接VDD,所有nmos衬底需要连接VSS。 在layout版图中,VDD供电时,选择通孔类型M1_NW,因为PMOS在N陷阱中做设备。 相对应,VSS供电选择的通孔类型是M1_SUB。

浮动电源轨中的模块I_bias_gt的demos衬底sub端和isolate都接SW吗。

三、分析:P衬底

现在为什么?CMOS工艺通常是P衬底而不是N衬底 参考:为什么现在CMOS工艺通常是P衬底而不是N衬底

为什么CMOS工艺采用P衬底而不是N衬底?

这主要从两个方面考虑: 一是材料和工艺问题;

二是电气性能问题。 NMOS管道迁移率高,阈值电压绝对值小,工作电压低有利于低功耗。

NMOS和PMOS工作原理 P沟道MOS因此,晶体管的空穴迁移率较低MOS晶体管的几何尺寸等于工作电压的绝对值,PMOS晶体管的跨导小于N沟MOS晶体管。 此外,P沟道MOS晶体管阈值电压的绝对值一般较高,需要较高的工作电压。

P型半导体是在单晶硅(或锗)中加入微量三价元素,如硼、镓或铝;N在单晶硅(或锗)中加入微量五价元素,如磷、锑、砷等。P型半导体和N型半导体在材料成本上应该差别不大,但要做成电子产品,生产工艺上会有很大的差异。

例如,用本征锗材料制作PNP与本征锗材料相比,晶体管是由本征锗材料制成的NPN晶体管容易得多,因为锆和锗容易结合(扩散);同样,它是由本征硅材料制成的NPN与用本征硅材料制作的晶体管相比,PNP要容易得多。某种半导体生产工艺的诞生并不是一天就可以达到尽善尽美的,需要通过大量试验和经验积累。早期生产的场效应管多为结型场效应管,在结构和PNP晶体管非常相似,两者的区别主要是基区引出电极的区别(基极与源极和漏极)。晶体管中间有一层(N区)作为电极引出称为基极,其余上下两层(P-P区)分别当发射极和集电极引出;而场效应管则是把基区当成一个导电沟道(N沟通),并在两端引出一个电极,称为源极和漏极,其余两层(P-P当源极和栅极分别引出区)。绝缘栅场效应管从结型场效应管演变而来,结型场效应管中的栅极(P用金属氧化物代替型半导体可以成为绝缘栅场效应管,简称mos管。早期的MOS大量管道采用N沟结构(N以P型半导体为衬底的沟通结构),P沟通结构的场效应管(P沟道结构采用N型半导体做衬底)的诞生,相对要比N沟通结构的场效应管晚。可能是因为工艺原因,P沟场效应管的价格一直远高于n沟场效应管,但电性能却远低于n沟结构场效应管,因此,P很少有人使用沟场效应管。P沟场效应管比N沟场效应管电性能差的主要原因是沟材的电气性能不同。电子在N沟中参与导电,而在P沟中参与导电的是空穴,两者在单位电场强度下的迁移率相差很大。电子迁移率远大于空穴迁移率,即N沟的导电性能优于P沟。因此,N沟场效应管的导通速度或工作频率远高于P沟场效应管。 此外,用于生产场效应管栅极的金属氧化物与N型半导体的接点电位差,与P型半导体的接点电位差,不仅值不同,而且极性也不同。金属氧化物作为场效应管栅极,与P型半导体的接点电位差低于N型半导体的接点电位差(绝对值)。因此,P沟场效应管和N沟场效应管的工作电压极性也不同,两者好相反,输入输出特性也不完全相同。P输入、输出特性及沟道场效应管PNP晶体管的输入、输出特性相似;而N输入、输出特性及沟道场效应管NPN晶体管的输入输出特性相似。但场效应管属于电压控制特性,而晶体管属于电流控制特性,两者仍存在本质区别。所谓节点电位差,是指当两个不同性质的物体相互接触时,两个物体接触界面产生的电位差(一个带正电,另一个带负电)。

MOS由于早期生产,管道的诞生相对较早MOS与晶体管相比,管道可靠性差,因此MOS管道延迟未大量使用。直到微型计算机和大量数字电路产品出现,特别是CMOS大规模集成电路技术诞生后, MOS广泛使用管道。CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor, 互补金属氧化物半导体是由两种工艺(垂直延伸和水平延伸)同时制造的MOS大规模集成电路新技术(请参考问答1),,CMOS电路使用P衬底是理所当然的,因为在使用中CMOS在生产过程的集成电路中,N沟场效应管的数量远高于P沟场效应管。

MOSFET规格参数-图解

参考:MOSFET详细说明规格参数(参考)AOD444) Monte Carlo分析是一种利用随机抽样估计来估计数学函数的计算方法。它需要一个良好的随机数源。这种方法通常包含一些误差,但随着随机抽样样本数量的增加,结果会越来越准确。

Monte Carlo 如图1所示:

蒙特卡洛模拟

参考:蒙特卡洛仿真(Monte Carlo) d18_v3e_bcd_v0p5_spe包括工艺角。 矩形框中表示四个不同工艺角的覆盖范围,曲线表示用Monte Carlo通过分析获得的实际电路工艺偏差(斯分布)。从图中可以看出,满足工艺角变化的范围并不一定完全满足实际工艺变化的范围,因此应使用Monte Carlo为了获得电路的良率,分析了工艺角变化的概率。

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