FD-SOI與PD-SOI他們的區別在哪？

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，在最先進的 MEMS、電源和射頻器件制程中經常會用到。

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）結構中，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：

靠近絕緣層的區域會形成耗盡區，而距離絕緣層較遠的區域仍然含有自由電荷，形成一個未耗盡的區域。

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，不需要對其進行摻雜，從而完全耗盡了載流子。

FS-SOI與PD-SOI的對比

上表中，

浮體效應：在PD-SOI晶體管中，未耗盡的體區可以存儲電荷，這導致器件閾值電壓隨時間變化而變化，影響晶體管的穩定性。

遲滯現象：由浮體效應引起的電荷積累會在I-V曲線上造成遲滯現象。

關斷電流較大：未耗盡的單晶硅可以增加晶體管在關閉狀態下的漏電流，這對功耗有負面影響。

自熱效應：由于FD-SOI的絕緣層阻礙了熱量散發，會導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：FD-SOI可以動態調整閾值電壓，通過體偏置來優化性能和功耗，從而實現晶體管的更快切換。

審核編輯：劉清