Fully-Depleted SOI
Fully Depleted Silicon On Insulator - kurz FD-SOI - ist eine Fertigungstechnologie zur Herstellung stromsparender und gleichzeitig leistungsstarker Tranistoren. Wie bei der herkömmlichen SOI-Technik werden die Transistoren auf einer Siliciumschicht aufgebaut, unter der sich ein vergrabenes Oxid (buried oxide) befindet. Bei FD-SOI ist die Siliciumschicht jedoch wesentlich dünner (FD-SOI: 10-30 nm; SOI: 70-100 nm) und vollständig verarmt (fully depleted), d.h. es gibt dort keine freien Ladungsträger. Das vergrabene Oxid kann dieselbe Dicke wie beim SOI-Prozess besitzen (150 nm), jedoch auch auf 10-30 nm reduziert werden.
Bei geringerem Prozessaufwand können mit FD-SOI die Skalierung jenseits des 28-nm-Knotens vorangetrieben und Leckströme sowie Prozessschwankungen reduziert werden. Die größten Vorteile sind:
- die sehr gute elektrostatische Steuerung des Transistors (spezifisch für FD-SOI) führt zu einer Leistungssteigerung und ermöglicht eine geringere Betriebsspannung (VDD) bei gleichzeitig hoher Performance
- FD-SOI reduziert zufällig auftretende Dotierstoffbewegungen drastisch wodurch Schwankungen in der Schwellspannung minimiert werden. Im Speziellen ermöglich dies dichtgepackte, stabile SRAM-Zellen bei hoher Ausbeute mit sehr geringer Betriebsspannung und gutem Signal-Rausch-Abstand
- FD-SOI bietet von sich aus ein gutes Leckstromverhalten und eine gute Kontrolle von Kurzkanaleffekten. Eine Konsequenz davon ist die Möglichkeit, die Gatelänge stark reduzieren und so dem mooreschen Gesetz folgen zu können.
Zusätzlich benötigen Transistoren auf Basis von FD-SOI keine Halo- oder Pocketimplantationen und bieten ein gutes Verhalten bei Analagschaltungen. Eine Skalierbarkeit wird FD-SOI bis mindestens 11 nm vorausgesagt (VLSI and IEDM conferences, 2008 & 2009).
Quelle: SOITEC