Por que o silício do tipo P é comumente usado na fabricação de chips?

Desde os primeiros processos do CMOS Planar até os FINFETs avançados, os substratos P continuam amplamente adotados em projetos de circuitos integrados. Por que a fabricação de circuitos integrados é mais tendenciosa em relação ao silício do tipo P?
O que é o silício do tipo P vs. silício do tipo n?

No silício intrínseco, a condutividade é ruim; Quando elementos pentatentes (como fósforo P, arsênico AS e antimônio SB) são adicionados a ele, um "elétron livre" extra é produzido. Esses elétrons livres podem se mover livremente → formar semicondutores condutores de elétrons chamados silício do tipo n.

Dopado com um elemento trivalente (como o boro B), uma vez que o átomo de boro tem um elétron de valência a menos que o silício → ele formará "orifícios" na rede de cristal; Esses orifícios podem se mover livremente e se tornar as transportadoras majoritárias usadas para construir dispositivos NMOS.

Qual é a história e as razões práticas para a adoção do silício do tipo P?

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1, os dispositivos NMOS eram dominantes nos primeiros dias

Nos anos 70 ~ 80, os primeiros circuitos digitais usavam principalmente circuitos lógicos somente NMOS. As estruturas NMOs são rápidas e fáceis de fabricar e podem ser construídas diretamente em substratos do tipo P sem a necessidade de estruturas de poço adicionais.

Portanto, os substratos do tipo P são os substratos que suportam naturalmente os dispositivos NMOS.

2, a tecnologia CMOS continua a estrutura de wafer do tipo P

Com o advento da tecnologia CMOS, é necessário integrar NMOs e PMOs:

NMOS: ainda construído no substrato do tipo P (compatível com os fluxos anteriores do NMOS)

PMOS: Construa N-Well em um substrato do tipo P para a casa PMOS

Isso significa que, com apenas uma etapa de doping adicional, a fabricação do CMOS pode ser concluída nos substratos do tipo p existentes.

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3, compatibilidade do processo e controle de rendimento

O uso de substratos do tipo P facilita o controle de problemas de trava;

Como alguns elétrons (no tipo P), a distância de difusão é curta e o efeito parasitário é fácil de suprimir.

O projeto de aterramento do substrato e a estrutura de isolamento de armadilhas também são otimizados em torno do processo de silício do tipo P.

4, Fixação potencial do substrato (viés simplificado)

O substrato do tipo P pode ser diretamente aterrado (GND) como um potencial de referência uniforme; No caso de substratos do tipo n, o substrato deve ser conectado ao VDD, o que introduzirá possíveis flutuações devido a alterações de carga, causando problemas de desvio e ruído do PMOS VT.