全くの理科の事がわからず質問させていただきます。
私は文型なのですが、少し半導体について興味があり本を購入しました。
半導体の本の中で、Pウエル、Nウエルがありその中にP+、N+があるとかいて
いました。このP+とPウエルまたN+とNウエルの違いというのはどういった
ものなのでしょうか?
また、僕の解釈ではP+、N+は導体、PウエルNウエルは絶縁体と解釈しているの
ですがあっているでしょうか?
また、そういった物質の性質に詳しいHPがあれば教えていただきたいと思います。

A 回答 (6件)

 


  少し言葉を付け加えます。
 
  わたしは、はっきり述べていますように素人です。従って、表現にも迂闊な言い方をしてしまっています。「刻まれた溝」というのは、少なくとも、基板上に物理的に刻まれたくぼみがあると考えて書いたのではありません。基板に、不純物を蒸着というか沈殿というか、deposition、染み込ませて、PとかNの半導体にする訳で、LSIをカットする時には、レーザーで物理的に切りますが、それ以外は、わたしの知っている限り、マスキング処理を重ねて、deposition を繰り返して、回路を造るはずでした。(これも違っているのかも知れませんが)。
 
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細かく言うとsaikoroさんの言うとおりです。


PとかNがついているもの自体は半導体ですね。
空乏層はなだれ現象を起こすので、完全な絶縁とは言えないですもんね。
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takebouさんの回答で正解と思いますが、



> N-Wellという溝を掘って
takebouさん、starfloraさんがおっしゃっている『溝』はちょっと誤解を与えませんか。へこんでいるわけではないと思います。『埋め込む』という感じではないでしょうか。

> 絶縁物と言っても良いかもしれません
これもやっぱり誤解をあたえませんか。bbnoriさんはpn接合(ダイオード)はご存知でしょうか。pn接合を逆バイアスにしているから電流が流れないのであって、やはりwell自体は半導体だと思います(空乏層は絶縁体といっていいのかな?自信なし)。絶縁体だと思い込むと、なんでチャネルができるの?ってことになります。
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いろいろホームページを探したのですがなかなか無いですね。


かなり長くなりますが・・・

まず、現在のCMOSはMOS-FETというトランジスタから構成されます。
そのトランジスタはP型トランジスタ、N型トランジスタの2種類があり、
これを直列または並列につなげることによって一つのゲートが作られます。
ゲートというのはインバータやAND、OR回路です。

P型トランジスタは、ゲート端子に0Vを印加すると
P+とP+の間にP-chができて導通します。
N型は5Vを印加するとN+とN+の間にN-chができて導通します。
P-chをつくるのは、基板となるSiがN型である必要があり、
逆にN-chはP型である必要があります。
現在のCMOSロジックLSIではP型トランジスタとN型トランジスタを組み合わせて
ゲートを作るため、Si基板を2つ用意しなければならないという状況に陥ってし
まいます。現状、寄生ダイオードが出来てしまう関係で、P基板を使うのが
主流となっています。しかし、P基板を使うとなると、P型トランジスタの形成
が出来なくなります。ここで、N-Wellという溝を掘って、N基板があるように見
せかけるのです。
このようにしてP型、N型の両トランジスタを両立できるようにしてます。

図があるとわかりやすいのですが、言葉であらわすとこんな感じです。

P、P+、N、N+は、下の方の回答のように不純物の濃さを表します。
P、Nが付けば、それは半導体です。
P-Well、N-Wellは電気の流れから見ればダイオードの逆方向の向きになるよう
作りこみますから、絶縁物と言っても良いかもしれません。
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まず、p、p+、p-の記述について:


不純物の濃度の相対的表記です。すなわちp-<p<p+。n型も同じ。
したがって、p+、n+は抵抗は小さくなりますが、基本的には半導体です。
MOSではよくソース/ドレインに表記されます。

次にウエル:
CMOSにおいてn型MOSトランジスタと、p型MOSトランジスタを電気的に分離するもので、基板に対して逆バイアスされます。不純物濃度は一般に低く、抵抗は高いのですが、半導体です。
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  半導体は、真性半導体とn型半導体、p型半導体の三種類があり、真性半導体は通常、絶縁物質ですが、これに不純物を加えることで、二つの種類の導体の性質を持つ半導体が造られます。それがn型とp型で、n型は、自由電子の運動で、p型は正孔の運動で、電気が流れます。
 
  このp型とn型を接合して、ダイオード、トランジスタなどが造られるのですが、貴方が述べておられる、P+とかN+とかは、LSI製造技術に関連して出てくる言葉で、「ウエル」もそうです。ウエルは、英語で well で、これは普通、「井戸」とか「たまり」という意味の技術用語です(勿論、普通の言葉で、井戸や泉の意味もあります)。
 
  LSIのウエルは、チャンネルのなかにあるようで、これは、LSIの基盤半導体の上に刻まれた溝のことだと思えます。溝部分にウエルが造られ、そこにN+またはP+と言った、ある種の半導体の接合状態か、接合に何かを加えて造った、特殊な状態かを、そういう素子領域に蒸着させるか、充填して、基本回路というか、LSIの単位素子を形成するようにも思えます。
 
  集積回路製造の専門家か、先進半導体についての研究者なら正確な意味を説明できるかも知れませんが、わたしには分かりません。少なくとも、貴方が、考えておられるような、導体とか絶縁体というような単純な意味ではないと思います。ウエルには、絶縁機能があるのかも知れませんが、元々そういう意味の言葉ではありません。
 
  もっと詳しい、本文でどう表記されているのかを引用されれば、何か推測が可能かも知れませんが、専門性が非常に高いです。分かりません。
 
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