Schnellere Prozessoren mit SOI-Technologie

SOI-Materialien

Die herkömmlichen CMOS-Siliziumtechnologien werden auch als Wannentechnologien (bulk technologies) bezeichnet. Beide Transistortypen - NMOS- und PMOS-Transistor - werden in einem niedrig dotierten Gebiet der jeweils komplementären Dotierung aufgebaut.

Bei dem im Bild gezeigten Beispiel wird ein p-Substrat genutzt, in dem unmittelbar der NMOS-Transistor realisiert wird. Für den PMOS-Transistor wird eine zusätzliche n-Wanne implantiert. Die Isolation der beiden Bereiche erfolgt über den in Sperrrichtung geschalteten pn-Diodenübergang zwischen Substrat und Wanne (junction insulation).

Hierfür muss sichergestellt sein, dass das Potenzial der n-Wanne stets unter dem des p-Substrats liegt. Dies wird unter anderem durch die Verbindung der Gebiete mit der jeweiligen Ebene der Versorgungsspannung durch Wannen-, beziehungsweise Substratkontakte erreicht. Moderne Halbleitertechnologien müssen mittlerweile kaskadierte Wannen einsetzen, so dass Prozesse mit zwei oder drei Wannen Verbreitung gefunden haben (twin well / triple well).

Im Gegensatz dazu werden die Bauelemente in SOI -Technologien in einem dünnen Siliziumfilm auf einem vergrabenen Isolator aufgebaut. Dadurch kann eine vollständige dielektrische Isolation (dielectric insulation) jedes einzelnen Bauelements einer integrierten Schaltung erreicht werden. Eine Animation zur Funktionsweise von SOI-Transistoren finden Sie auf den Webseiten von IBM.

Hieraus ergibt sich eine Reihe von Vor- und Nachteilen, die in der Folge diskutiert werden. Zunächst werden aber die Herstellungsverfahren vorgestellt.