FD-SOI與PD-SOI他們的區(qū)別在哪？

本文簡單介紹了兩種常用的SOI晶圓——FD-SOI與PD-SOI。

SOI（Silicon-On-Insulator）晶圓是絕緣氧化物上有一層薄硅膜的硅晶圓，在最先進(jìn)的 MEMS、電源和射頻器件制程中經(jīng)常會(huì)用到。

但是，SOI又分為兩種常見類型：FD-SOI與PD-SOI。那么他們的區(qū)別在哪？

FD-SOI與PD-SOI分別是什么？

在PD-SOI（Partially Depleted SOI，部分耗盡SOI）結(jié)構(gòu)中，溝道單晶硅厚度與埋入層厚度較厚，一般溝道單晶硅厚度為50nm-100nm，埋入氧化層厚度為100-200nm。如圖：

靠近絕緣層的區(qū)域會(huì)形成耗盡區(qū)，而距離絕緣層較遠(yuǎn)的區(qū)域仍然含有自由電荷，形成一個(gè)未耗盡的區(qū)域。

而FD-SOI（Fully Depleted Silicon-On-Insulator，全耗盡SOI），又叫做UTB（超薄體）SOI，其溝道單晶硅與埋入氧化層厚度是極薄的，一般溝道單晶硅厚度為10nm，埋入氧化層厚度為20nm。由于溝道單晶硅的厚度非常薄，不需要對(duì)其進(jìn)行摻雜，從而完全耗盡了載流子。

FS-SOI與PD-SOI的對(duì)比

上表中，

浮體效應(yīng)：在PD-SOI晶體管中，未耗盡的體區(qū)可以存儲(chǔ)電荷，這導(dǎo)致器件閾值電壓隨時(shí)間變化而變化，影響晶體管的穩(wěn)定性。

遲滯現(xiàn)象：由浮體效應(yīng)引起的電荷積累會(huì)在I-V曲線上造成遲滯現(xiàn)象。

關(guān)斷電流較大：未耗盡的單晶硅可以增加晶體管在關(guān)閉狀態(tài)下的漏電流，這對(duì)功耗有負(fù)面影響。

自熱效應(yīng)：由于FD-SOI的絕緣層阻礙了熱量散發(fā)，會(huì)導(dǎo)致晶體管的自我加熱，這可能影響FD-SOI的性能。

利用體偏置效應(yīng)：FD-SOI可以動(dòng)態(tài)調(diào)整閾值電壓，通過體偏置來優(yōu)化性能和功耗，從而實(shí)現(xiàn)晶體管的更快切換。

審核編輯：劉清