PMOS和NMOS都是场效应晶体管(FET),但是它们的结构有所不同。
在NMOS中,电荷被放置在阱(或沟道)中,阱是从P型半导体中刻出的,而源和漏则是注入N型区域的,这意味着阱、源和漏是由三个不同的区域组成的。
与此不同,PMOS中的电荷放置在P型阱里,阱和源漏区域都是由P型半导体刻出的。此外,PMOS的极性相反,即当栅极电压为低时,沟道会形成,电流流经源漏之间的沟道。
PMOS晶体管通常被放置在n阱上有几个原因:
首先,由于PMOS是由P型半导体制成的,因此在一个N型芯片上制造PMOS晶体管需要在P型区域内制造它们。这通常需要在上面镀一层P型材料,从而形成P型沉积物。但是,这个过程往往会留下很多杂质,并且使用这种方法制造PMOS晶体管的质量也很难保证。
与此不同,将PMOS放置在N阱上可以采用相同的CMOS(电荷耦合栅场效应晶体管)制造工艺。这种制造工艺可以在P型区域上使用同样的CMOS晶体管制造过程,从而省去了制造PMOS晶体管所需要的额外步骤。
其次,将PMOS放置在N阱上可以减少晶体管之间的距离。N阱可以通过制备出现在晶片的顶部来形成,这使得PMOS和NMOS之间的距离变得更短,从而可以减少芯片的总大小。
当PMOS被放置在N阱上时,会对阱注入一些额外的杂质。这个过程被称为“背注”,背注后的PMOS在电流-电压(I-V)特性和温度响应方面会有所改变。
通过背注可以达到一些重要的目的,比如降低PMOS电阻和提高阱的容积。这会提高PMOS的速度和功率,在设计高速CMOS电路时尤为重要。此外,背注还可以通过改变PMOS通道的电学特性来提高噪声边缘。
另一个将PMOS放置在N阱上的原因是为了防止互连电容。如果PMOS和NMOS都在P型半导体上制造,那么它们之间的电容将成为一个主要的问题,会导致信号受到干扰。为了避免这个问题,PMOS必须放置在N型半导体上。
而且,N阱可以被用来隔离PMOS和NMOS之间的电流,这也可以减少互连电容的影响。