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FD-SOIの詳細

FD-SOIのイノベーション

完全空乏型シリコン・オン・インシュレータ(FD-SOI)は、2つの重要なイノベーションをベースとしたプレーナ型プロセス技術です。1つ目は、「埋め込み酸化膜」と呼ばれる超薄膜絶縁層で、シリコン基板上に形成されます。

2つ目は、トランジスタ・チャネルが実装された超薄型シリコン膜です。このシリコン膜は極めて薄く、チャネル・ドーピングが不要なため、トランジスタを完全空乏型にすることができます。

この2つのイノベーションを組み合わせ、UTBB FD-SOI(Ultra-Thin Body and Buried oxide 完全空乏型シリコン・オン・インシュレータ)と呼ばれています。

FD-SOIは、その構造上、従来のバルク技術よりはるかに優れたトランジスタの静電特性を発揮することができます。埋め込み酸化層により、ソースとドレインの間の寄生容量値が低減します。また、ソースからドレインに流れる電子を効率的に制御するため、性能を低下させるリーク電流が大幅に低減します。


FD-SOIによる効率的なトランジスタ制御
FD-SOI技術は、ゲート経由のトランジスタ挙動制御だけでなく、バルク技術でも使われている、デバイス下の基板を分極させるボディ・バイアスが可能です。

バルク技術では、トランジスタ形状の微細化に伴う寄生リーク電流と効率低下により、ボディ・バイアス効果が極端に限定されています。

FD-SOIでは、トランジスタの構造と超薄型絶縁層により、バイアスの効率が大幅に向上します。また、埋め込み酸化膜が、さらに高いバイアス電圧の印加を可能にし、トランジスタの画期的な動的制御を実現します。

FBBのメリット
基板の分極がポジティブであるフォワード・ボディ・バイアス(FBB)では、トランジスタの高速スイッチングが可能です。

これは、性能と消費電力を最適化するための極めて強力な手法になります。実装が簡単なFBBは、トランジスタの動作中に動的な調整ができるため、必要に応じた回路の高速化や、性能がそれほど要求されない場合の低消費電力化など、高い設計柔軟性を提供します。

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