短溝道效應對閾值電壓的影響,mosfet短溝道效應?-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2025-04-07
短溝道效應是當金屬氧化物半導體場效應管的導電溝道長度降低到十幾納米、甚至幾納米量級時，晶體管出現的一些效應。這些效應主要包括閾值電壓隨著溝道長度降低而降低、漏致勢壘降低、載流子表面散射、速度飽和、離子化和熱電子效應。
在半導體器件設計中，短溝道效應（ShortChannelEffect,SCE）是指當MOSFET的溝道長度（L）縮小到與耗盡區寬度相當時，器件的電學特性（如閾值電壓VT、亞閾值擺幅SS、漏電流leakagecurrent等）顯著偏離長溝道行為的現象。
隨著MOSFET尺寸的縮小，特別是溝道長度的縮短，短溝道效應變得顯著。這種效應包括直接隧穿、熱載流子注入等，它們會改變溝道中的電荷分布和電場分布，進而影響閾值電壓。短溝道效應通常導致閾值電壓的降低和亞閾值擺幅的增大。
閾值電壓漂移
當器件溝道長度不斷減小至深亞微米結點后，閾值電壓有非常顯著的下降，這就是短溝器件的閾值電壓漂移。
在短溝器件中，隨著漏端電壓的升高，源漏的耗盡區在溝道中靠的非常近，從而降低了溝道區的電勢，這種現象就成為漏至勢壘降低效應。
溝道區勢壘降低從而使得器件的閾值電壓也隨著源漏偏壓升高而降低，DIBL效應隨著漏端偏壓升高和溝道長度減小而變得越來越嚴重。
通常可以用使器件分別工作在線性區和飽和區的漏端偏壓下得到的閾值電壓的差值來表示器件DIBL效應的嚴重程度。
由于溝道區的勢壘降低了，即使當柵源電壓小于閾值電壓時，也會有少數的載流子從源端漂移到漏端，也就是器件的亞閾值電流增大。因此DIBL效應造成了器件的閾值電壓會隨著源漏偏壓的改變而發生漂移。
2D nMOSFET仿真的id-Vg曲線。結果表明，Lg<600 nm的2D nMOSFET具有嚴重的短溝道效應。
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