短溝道效應(yīng)對閾值電壓的影響,mosfet短溝道效應(yīng)?-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2025-04-07
短溝道效應(yīng)是當(dāng)金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的導(dǎo)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(xiàn)的一些效應(yīng)。這些效應(yīng)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(yīng)。
在半導(dǎo)體器件設(shè)計中，短溝道效應(yīng)（ShortChannelEffect,SCE）是指當(dāng)MOSFET的溝道長度（L）縮小到與耗盡區(qū)寬度相當(dāng)時，器件的電學(xué)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(xiàn)象。
隨著MOSFET尺寸的縮小，特別是溝道長度的縮短，短溝道效應(yīng)變得顯著。這種效應(yīng)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(jìn)而影響閾值電壓。短溝道效應(yīng)通常導(dǎo)致閾值電壓的降低和亞閾值擺幅的增大。
閾值電壓漂移
當(dāng)器件溝道長度不斷減小至深亞微米結(jié)點(diǎn)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(qū)在溝道中靠的非常近，從而降低了溝道區(qū)的電勢，這種現(xiàn)象就成為漏至勢壘降低效應(yīng)。
溝道區(qū)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(yīng)隨著漏端偏壓升高和溝道長度減小而變得越來越嚴(yán)重。
通?？梢杂檬蛊骷謩e工作在線性區(qū)和飽和區(qū)的漏端偏壓下得到的閾值電壓的差值來表示器件DIBL效應(yīng)的嚴(yán)重程度。
由于溝道區(qū)的勢壘降低了，即使當(dāng)柵源電壓小于閾值電壓時，也會有少數(shù)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(yīng)造成了器件的閾值電壓會隨著源漏偏壓的改變而發(fā)生漂移。
2D nMOSFET仿真的id-Vg曲線。結(jié)果表明，Lg<600 nm的2D nMOSFET具有嚴(yán)重的短溝道效應(yīng)。
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