A tunnel diode body contact (TDBC) silicon-on-insulator (SOI) MOSFET structure without floating-body effects (FBEs) is proposed and successfully demonstrated. The key idea of the proposed structure is that a tunnel diode is embedded in the source region, so that the accumulated carriers can be released through tunneling. In an n-MOSFET, a heavily doped p⁺layer is introduced beneath the n⁺ source region. The simulated and measured results show the suppressed FBE, as expected. Other phenomena that originate from the FBEs, such as the kink, linear kink effect, abnormal subthreshold swing, and small drain-tosource breakdown voltage in the properties, were also sufficiently suppressed. In addition, it should be noted that the proposed SOI MOSFETs are fully laid out and process compatible with SOI CMOS. Hysteresis effects disappear in TDBC SOI MOSFETs, which makes them attractive for digital applications. On the other hand, in analog applications, TDBC SOI MOSFETs are shown to hold the advantage over floating-body SOI MOSFETs due to their higher G_m/I_D ratio. TDBC SOI MOSFETs can be considered as one of the promising candidates for digital and analog devices

چکیده

ساختار اتصال بدنۀ دیود تونلی (TDBC) برای MOSFET سیلیکون روی عایق (SOI) بدون اثرات بدنۀ شناور (FBE) در این مقاله ارائه شده و با موفقیت مورد تایید قرار گرفته است. ایدۀ اصلی ساختار پیشنهادی این است که یک دیود تونلی در ناحیۀ سورس تعبیه شود تا حامل های انباشته بتوانند از طریق تونل زنی خارج شوند. در n-MOSFET، لایه ای که به شدت با ⁺p دوپینگ شده است، در زیر ناحیۀ سورس ⁺n قرار داده می شود. نتایج شبیه سازی و اندازه گیری نشان می دهند که FBE، همانطور که انتظار می رفت، حذف شده است. سایر پدیده های ناشی از FBE، مانند کینک، اثر خطی کینک، نوسان غیرطبیعی زیرآستانه، و ولتاژ شکست کوچک درین به سورس در قطعات نیز به اندازۀ کافی حذف شده اند. علاوه بر این، باید توجه داشت که طرح بندی و فرآیند MOSFET های SOI پیشنهادی کاملا سازگار با SOI CMOS می باشند. اثرات پسماند در MOSFET های TDBC SOI از بین می روند، این باعث می شود تا برای کاربردهای دیجیتال جذاب باشند. از طرف دیگر، نشان داده شده است که MOSFET های TDBC SOI در کاربردهای آنالوگ به علت نسبت _DG_m/I بالاتر خود، نسبت به MOSFET های SOI بدنۀ شناور برتری دارند. MOSFET های TDBC SOI را می توان به عنوان یکی از گزینه های نوید بخش برای قطعات دیجیتال و آنالوگ در نظر گرفت.

1-مقدمه

بهبود عملکرد فرکانس از طریق کاهش ظرفیت خازنی، جریان تحریک بالاتر، و کاهش طول اتصال از جمله مزایای قابل توجه استفاده از سیلیکون روی عایق (SOI) برای کاربردهای آنالوگ هستند. نویز و قفل شدگی از طریق کاهش تزویج زیر لایه به حداقل رسیده اند [1]. با این حال، نگرانی اصلی مربوط به اثرات بدنۀ شناور (FBE) در MOSFET های SOI تهی شدۀ جزئی (PD) ناشی از یونیزاسیون ضربه ای می باشد، که اثر کینک نامیده می شود [2]...