半导体sort

SOI技术简介、SIMOX技术、BESOI技术、Smart-Cut技术详见：

《【半导体先进工艺制程技术系列】SOI技术（上）》

PD-SOI技术

根据顶层硅薄膜的厚度和器件工作时耗尽层的厚度不同，SOI器件可以分为两大类：

1. 一类是厚膜的部分耗尽SOI器件(Partially Depleted SOI - PD-SOI)，它的顶层硅薄膜厚度大于等于1000Å，当器件工作在饱和区时，它的耗尽层的小于顶层硅薄膜厚度，所以它是部分耗尽的；
2. 另一类是薄膜的全耗尽SOI器件(Fully Depleted SOI - FD-SOI)，它的顶层硅薄膜厚度小于等于500Å，当器件工作在饱和区时，它的耗尽层大于顶层硅薄膜厚度，它的体阱区是全耗尽的。

PD-SOI的阱是没有接电压的，所以它是处于电学悬空状态的，这种浮体结构会导致一些负面的浮体效应（floating-body effect），例如翘曲效应（kink-effect）、寄生双极晶体管效应和自加热效应等。

翘曲效应

翘曲效应是指当漏电压高于某值时，PD-SOI器件的输出特性曲线出现上翘的现象。翘曲效应可以简单理解为当PD-SOI NMOS器件的漏电压很高时，沟道电子经漏极耗尽区附近的高电场加速获得足够的能量，通过碰撞电离产生电子-空穴对，新产生的电子迅速穿过沟道到达漏极，而空穴则流向硅膜中电位最低（即体浮空区域）处。浮空区的电位升高导致体浮空区的势垒高度减低，随着漏电压的增加，漏电流不再饱和，而是迅速增加，出现翘曲效应。

通过体接触可以抑制翘曲效应，也就是把阱体区连出去接到一个固定的电位上，从而控制体电势的变化，达到控制阱体区的势垒高度，最终使源漏电路稳定。

寄生双极晶体管效应

根据双极晶体管的理论，基极开路时集电极击穿电压BVCEO（也就是PD-SOI的源漏穿通电压）比基极接地时的击穿电压BVCBO要低。当PD-SOI器件中寄生的双极晶体管导通时，沟道电流Ic在漏区碰撞电离产生流入体浮空区的电流为基区电流Ib，若倍增因子为M，Ib会被寄生双极管放大为β*lb，则漏端电流Id=M（Ic+β*lb），被放大的基极电流与沟道电流一起被漏端再倍增，增大的漏端电流在器件中形成正反馈，当漏端电压足够大使β(M-1)=1时，器件发生击穿。

通过体接触可以抑制寄生双极晶体管效应，因为体区的多子可以通过体接触流出来，堆积程度被削弱，另外把寄生双极晶体管的基区连出去接到一个固定的电位上，可以控制基区电势的变化，达到改善PD-SOI的源漏穿通的目的。

自加热效应

自加热效应(self-heating effect)是指BOX不但提供了电学隔离，同时也造成了热隔离。因为SiO2的热导率约为硅的1/100，在SOI器件工作时，它自身产生的热量不易散出去，形成热量堆积，导致自加热效应。随着SOI器件硅薄膜的温度急剧升高，晶格散射加强，导致电子载流子迁移率下降，输出特性曲线表现为在漏电压较大时，出现漏电流随着电压增大而降低的负电导效应。在Id-Vd特性曲线里饱和区曲线会略微下降，而不是微微上升。

通过体接触也改善自加热效应，因为体接触不但提高体区多子的泄放路径，也可以提供散热通路，一部分的热量可以通过体接触经由硅薄膜和金属散出去。