Zašto se silicij tipa P obično koristi u proizvodnji čipova?

Od ranih planarskih CMOS procesa do naprednih finfeta, P-supstrati su i dalje široko prihvaćeni u dizajniranju integriranih krugova . Zašto je proizvodnja integriranih krugova pristranija prema silicijumu tipa P?
Što je silicij-silicij-silicijuma p P-tipa vs .?

U svojstvenom silicijumu vodljivost je loša; Kada se dodaju pentatentni elementi (poput fosfora P, arsen AS i Antimon SB), proizvodi se dodatni "slobodni elektron" . Ovi slobodni elektroni mogu se slobodno kretati → formiraju elektron-kodujni poluvodiči nazvani n-tipa silicij.

Dopiran s trovalentnim elementom (poput bor -a), budući da atom borova ima jedan manje valentni elektron od silicija → formirat će "rupe" u kristalnoj rešetki; Te se rupe mogu slobodno kretati i postati većinski nosači koji se koriste za izgradnju NMOS uređaja .

Koji su povijest i praktični razlozi za usvajanje silicija tipa P?

0040-09094 komora 200mm

1, NMOS uređaji bili su dominantni u ranim danima

U 70-ima ~ 80S, rani digitalni krugovi uglavnom su koristili logičke krugove samo za NMOS . NMOS strukture su brze i jednostavne za izradu, a mogu se izravno graditi izravno na p-tipama bez potrebe za dodatnim strukturama bušotine .

Stoga su supstrati P-tipa supstrati koji prirodno podržavaju NMOS uređaje .

2, CMOS tehnologija nastavlja strukturu vafera P-tipa

Pojavom CMOS tehnologije potrebno je integrirati i NMOS i PMOS:

NMOS: Još uvijek izgrađen na P-tipu supstrata (kompatibilno s prethodnim NMOS-ovim tokovima)

PMOS: Izgradite n-well na P-tipu supstrata za smještaj PMOS-a

To znači da se sa samo jednim dodatnim doping korakom CMOS izrada može dovršiti na postojećim p-tipovim podlogama .

715-031986-005 HSG LWR reakcijska komora

3, kompatibilnost procesa i kontrola prinosa

Upotreba supstrata P-tipa olakšava kontrolu problema s zasunom;

Kao nekoliko elektrona (u p-tip), difuzijska udaljenost je kratka, a parazitski učinak je lako suzbiti .

Dizajn uzemljenja supstrata i struktura izolacije zamki također su optimizirani oko silicijskog postupka p-tipa .

4, Fiksacija potencijala supstrata (pojednostavljena pristranost)

P-tipa supstrat može biti izravno utemeljen (GND) kao ujednačen referentni potencijal; U slučaju supstrata N-tipa, supstrat bi trebao biti povezan s VDD-om, koji će uvesti potencijalne fluktuacije zbog promjena opterećenja, uzrokujući PMOS VT Drift i buke .