Schnellere Prozessoren mit SOI-Technologie

Teilweise oder vollständig verarmt?

Ein wichtiger Faktor für eine noch höhere Leistungsfähigkeit ist das Verhältnis der Dicke der Verarmungsschicht zur aktiven Siliziumschicht. Erreicht die Verarmungsschicht den vergrabenen Isolator, spricht man von vollständig verarmten (Fully Depleted - FD) Bauelementen. Ist dies nicht der Fall, dann handelt es sich um teilweise verarmte (Partially Depleted - PD) Bauelemente.

Die Herausforderung bei den teilweise verarmten Bauelementen liegt darin, dass der noch nicht verarmte Bereich auf keinem festen Potential liegt. Man spricht vom Floating Body (FB). Dieser führt im günstigsten Fall zu einer Stufe in der Ausgangskennlinie des MOS-Transistors, da oberhalb einer bestimmten Drain-Source-Spannung Elektronen-Loch-Paare durch Stoßionisation an der Drainkante des Kanals erzeugt werden.

Während die Elektronen über das Drain abfließen, bewegen sich die Löcher zum Ort des niedrigsten Potenzials. Dies ist bei einem NMOS-Transistor der Source-seitige Rand des nicht verarmten Filmgebiets unter dem Gate. Dort können die Löcher die Potenzialbarriere des pn-Übergangs (Film-Source) überwinden und sammeln sich im Filmgebiet, dessen Potenzial sich dadurch erhöht. Damit verringert sich die Verarmungsladung im Kanalgebiet und der Drainstrom steigt an.