MOS管襯底電位接法|PMOS、NMOS襯底連接-KIA MOS管

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參考：請問什么是nwell和P substrate？？

請問什么是nwell和P substrate？？
請問什么是nwell和P substrate？？
在CMOS的IC設計，如NPN三極管中經(jīng)�？吹秸垎柺裁词莕well和P substrate的說法，請問倒底指的是什么，能詳細介紹一下嗎，謝謝

通常，我們都用P型基體晶圓在制作IC。對于普通的CMOS工藝而言，NMOS 管可以直接做在P型襯底的有源區(qū)內，而PMOS管則必須做在N Well的有源區(qū)內。CMOS工藝還可分類為單阱工藝和雙阱工藝，前提都是基于P型襯底。
三極管的實現(xiàn)，也是在阱中通過適當?shù)腜N結偏置所形成。

參考：MOS管襯底電位接法|PMOS、NMOS襯底連接-KIA MOS管

NMOS-P-SUB
P-SUB工藝，NMOS 的襯底都是一樣的，都是P-SUB，所以不可以將源極和襯底接一塊，不然通過襯底短接會影響其他NMOS的特性，因此NMOS的襯底只能接GND（低電位）；
P-SUB工藝，PMOS管的N襯底都是單獨的，因此可以將源極和襯底接一塊來減小襯偏效應；
Deep Nwell，是在PSUB工藝情況下，對NMOS管可以采取的一種隔離方式，底部是deep nwell，周圍是nwell形成的一個環(huán)，來隔離共襯底引起的噪聲干擾。

PMOS-Nwell
N-WLL工藝，PMOS的襯底都是一樣的，都是N-WELL，因此不可以將源極和襯底接一塊，不然通過襯底短接會影響其他PMOS的特性，因此PMOS的襯底只能接VDD（高電位）；
N-WELL工藝，NMOS管的P襯底都是單獨的，因此可以將源極和襯底接一塊來減小襯偏效應；

在工藝上表現(xiàn)為器件的襯底接觸點如PMOS器件在工藝上的剖面圖，如圖所示3為PMOS的襯底電位的接觸點，CMOS工藝PMOS器件是做在Nwell里，所以PMOS的襯底guard ring使用的是NWring.

接法
在schematic原理圖中搭建電路時，所有pmos的襯底需要接VDD，所有nmos的襯底需要接VSS。
在layout版圖中，VDD供電時，選擇的通孔類型的M1_NW，因為PMOS器件做在N阱中。
相對應，VSS供電選擇的通孔類型為M1_SUB。

浮動電源軌里面模塊I_bias_gt的demos襯底sub端和isolate都接SW嗎。

三、分析：P襯底
為什么現(xiàn)在的CMOS工藝一般都是用P襯底而不是N襯底
參考：為什么現(xiàn)在的CMOS工藝一般都是用P襯底而不是N襯底

為什么CMOS工藝采用P襯底，而不用N襯底？

這主要從兩個方面來考慮：
一個是材料和工藝問題；

另一個是電氣性能問題。
NMOS管遷移率高，閾值電壓絕對值小，要求工作電壓低有利于低功耗。

NMOS和PMOS工作原理 P溝道MOS晶體管的空穴遷移率低，因而在MOS晶體管的幾何尺寸和工作電壓絕對值相等的情況下，PMOS晶體管的跨導小于N溝道MOS晶體管。 此外，P溝道MOS晶體管閾值電壓的絕對值一般偏高，要求有較高的工作電壓。

P型半導體是在單晶硅（或鍺）中參入微量的三價元素，如：硼、銦、鎵或鋁等；N型半導體是在單晶硅（或鍺）中參入微量的五價元素，如：磷、銻、砷等。P型半導體與N型半導體，在材料成本方面應該差別不是很大，但要把它做成一個電子產(chǎn)品，在生產(chǎn)工藝方面會存在很大的差異。

例如，用本征鍺材料制作PNP晶體管相對于用本征鍺材料制作NPN晶體管容易很多，因為銦與鍺比較容易結合（擴散）；同樣，用本征硅材料制作NPN晶體管，相對于用本征硅材料制作PNP管要容易很多。某種半導體生產(chǎn)工藝的誕生并不是一天就可以達到盡善盡美的，需要通過大量試驗和經(jīng)驗積累。早期生產(chǎn)的場效應管大部分是結型場效應管，這種結型場效應管在結構方面與PNP晶體管很相似，兩者的區(qū)別主要是基區(qū)引出電極的區(qū)別（基極與源極和漏極）。晶體管把中間的一層（N區(qū)）當成一個電極引出稱為基極，其余上下兩層（P-P區(qū)）分別當發(fā)射極和集電極引出；而場效應管則是把基區(qū)當成一個導電溝道（N溝道），并在其兩端分別引出一個電極，稱為源極和漏極，其余上下兩層（P-P區(qū)）分別當源極和柵極引出。絕緣柵場效應管則是從結型場效應管演變過來的，把結型場效應管中的柵極（P型半導體）換成金屬氧化物，就可變成一個絕緣柵場效應管，簡稱mos管。早期的MOS管大量的都是采用N溝道結構（N溝道結構采用P型半導體做襯底），P溝道結構的場效應管（P溝道結構采用N型半導體做襯底）的誕生，相對要比N溝道結構的場效應管晚。可能是由于工藝上的原因，P溝道場效應管的價格一直比n溝道場效應管的價格高很多，但電性能卻比N溝道結構場效應管差很多，因此，P溝道場效應管使用的人很少。P溝道場效應管比N溝道場效應管電性能差的原因，主要是溝道材料的電氣性能不一樣。在N溝道中參與導電的是電子，而在P溝道中參與導電的是空穴，兩者在單位電場強度下的遷移率相差非常大。電子的遷移率遠遠大于空穴的遷移率，即N溝道的導電性能要比P溝道的導電性能好。因此N溝道場效應管的導通速度或工作頻率要遠遠高于P溝道場效應管。
另外，用于制作場效應管柵極的金屬氧化物，其與N型半導體的接點電位差，和與P型半導體接點電位差，不但數(shù)值不一樣，而且極性也不一樣。作為場效應管柵極的金屬氧化物，與P型半導體的接點電位差要比N型半導體的接點電位差低（絕對值）。因此，P溝道場效應管和N溝道場效應管的工作電壓極性也不一樣，兩者正好相反，并且輸入、輸出特性也不完全一樣。P溝道場效應管的輸入、輸出特性與PNP晶體管的輸入、輸出特性相似；而N溝道場效應管的輸入、輸出特性與NPN晶體管的輸入、輸出特性相似。但場效應管屬于電壓控制特性，而晶體管則屬于電流控制特性，兩者還是存在本質上的區(qū)別。所謂節(jié)點電位差，就是兩種不同性質的物體互相接觸在一起的時候，由于組成物體的物質的外層電子的能級不同，在兩物體接觸界面處所產(chǎn)生的電位差（一個帶正電，另一個帶負電）。

MOS管的誕生相對來說還是比較早的，由于早期生產(chǎn)的MOS管相對于晶體管來說，可靠性很差，所以MOS管遲遲沒有被大批量使用。直到微型計算機及大量數(shù)字電路產(chǎn)品出現(xiàn)以后，特別是CMOS大規(guī)模集成電路技術誕生之后， MOS管才被廣泛應用。CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor, 互補金屬氧化物半導體）是一種同時采用兩種工藝（垂直外延和橫向外延）制造MOS管的大規(guī)模集成電路新技術（請參看問答1），鑒于N溝道場效應管在生產(chǎn)工藝和電氣性能方面均比P溝道場效應管優(yōu)越的原因，CMOS電路采用P襯底是理所當然的，因為在采用CMOS產(chǎn)生工藝的集成電路中，N溝道場效應管的數(shù)量要遠遠高于P溝道場效應管的數(shù)量。

MOSFET規(guī)格書參數(shù)-圖解
參考：MOSFET規(guī)格書參數(shù)詳解（參考AOD444）
Monte Carlo分析是一種器件參數(shù)變化分析，使用隨機抽樣估計來估算數(shù)學函數(shù)的計算的方法。它需要一個良好的隨機數(shù)源。這種方法往往包含一些誤差，但是隨著隨機抽取樣本數(shù)量的增加，結果也會越來越精確。

Monte Carlo 分析和工藝角分析的區(qū)別如圖1：

蒙特卡洛仿真
參考：蒙特卡洛仿真（Monte Carlo）
d18_v3e_bcd_v0p5_spe包含了工藝角。
矩形框中表示四個不同工藝角的覆蓋范圍，曲線表示用Monte Carlo分析得到的實際電路工藝偏差（一般滿足高斯分布）。從圖中可以看出，滿足工藝角變化的范圍不一定能完全滿足覆蓋實際工藝變化范圍，因此要用Monte Carlo分析得到工藝角變化的概率，以得到電路的良率。
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