Perché il silicio di tipo P è comunemente usato nella produzione di chip?

Dai primi processi Planar CMOS a Finfets avanzati, i substrati P continuano ad essere ampiamente adottati nei progetti di circuiti integrati. Perché la produzione di circuiti integrati è più distorta verso il silicio di tipo P?
Che cos'è il silicio di tipo P di tipo P?

Nel silicio intrinseco, la conduttività è scarsa; Quando vengono aggiunti elementi pentativi (come il fosforo P, l'arsenico AS e l'antimonio SB) ad esso, viene prodotto un "elettrone libero" extra. Questi elettroni liberi possono muoversi liberamente → formare semiconduttori conduttivi elettroni chiamati silicio di tipo n.

Drogato con un elemento trivalente (come il boro B), poiché l'atomo di boro ha un elettrone di valenza in meno rispetto al silicio → formarà "buchi" nel reticolo cristallino; Questi fori possono muoversi liberamente e diventare i vettori di maggioranza che vengono utilizzati per costruire dispositivi NMOS.

Quali sono la storia e le ragioni pratiche per l'adozione del silicio di tipo P?

0040-09094 Camera 200mm

1, i dispositivi NMOS erano dominanti nei primi giorni

Negli anni '70 ~ anni '80, i primi circuiti digitali utilizzavano principalmente circuiti logici solo NMOS. Le strutture NMOS sono veloci e facili da fabbricare e possono essere costruite direttamente su substrati di tipo P senza la necessità di ulteriori strutture di pozzi.

Pertanto, i substrati di tipo P sono i substrati che supportano naturalmente i dispositivi NMOS.

2, la tecnologia CMOS continua la struttura del wafer di tipo P

Con l'avvento della tecnologia CMOS, è necessario integrare sia NMO che PMO:

NMOS: ancora costruito sul substrato di tipo P (compatibile con i flussi NMOS precedenti)

PMOS: costruisci n-well su un substrato di tipo P per ospitare PMO

Ciò significa che con un solo passaggio di doping aggiuntivo, la fabbricazione di CMOS può essere completata sui substrati di tipo P esistenti.

715-031986-005 HSG LWR Camera di reazione

3, Compatibilità del processo e controllo dei rendimenti

L'uso di substrati di tipo P semplifica il controllo dei problemi di aggancio;

Da alcuni elettroni (nel tipo P), la distanza di diffusione è breve e l'effetto parassita è facile da sopprimere.

La progettazione di messa a terra del substrato e la struttura dell'isolamento della trappola sono anche ottimizzate attorno al processo di silicio di tipo P.

4, Fissazione potenziale del substrato (pregiudizio semplificato)

Il substrato di tipo P può essere direttamente messo a terra (GND) come potenziale di riferimento uniforme; Nel caso di substrati di tipo N, il substrato dovrebbe essere collegato a VDD, che introdurrà potenziali fluttuazioni a causa delle variazioni di carico, causando problemi di deriva e rumore PMOS VT.