短沟道效应对阈值电压的影响,mosfet短沟道效应?-KIA MOS管
信息来源：本站 日期：2025-04-07
短沟道效应是当金属氧化物半导体场效应管的导电沟道长度降低到十几纳米、甚至几纳米量级时，晶体管出现的一些效应。这些效应主要包括阈值电压随着沟道长度降低而降低、漏致势垒降低、载流子表面散射、速度饱和、离子化和热电子效应。
在半导体器件设计中，短沟道效应（ShortChannelEffect,SCE）是指当MOSFET的沟道长度（L）缩小到与耗尽区宽度相当时，器件的电学特性（如阈值电压VT、亚阈值摆幅SS、漏电流leakagecurrent等）显著偏离长沟道行为的现象。
随着MOSFET尺寸的缩小，特别是沟道长度的缩短，短沟道效应变得显著。这种效应包括直接隧穿、热载流子注入等，它们会改变沟道中的电荷分布和电场分布，进而影响阈值电压。短沟道效应通常导致阈值电压的降低和亚阈值摆幅的增大。
阈值电压漂移
当器件沟道长度不断减小至深亚微米结点后，阈值电压有非常显著的下降，这就是短沟器件的阈值电压漂移。
在短沟器件中，随着漏端电压的升高，源漏的耗尽区在沟道中靠的非常近，从而降低了沟道区的电势，这种现象就成为漏至势垒降低效应。
沟道区势垒降低从而使得器件的阈值电压也随着源漏偏压升高而降低，DIBL效应随着漏端偏压升高和沟道长度减小而变得越来越严重。
通常可以用使器件分别工作在线性区和饱和区的漏端偏压下得到的阈值电压的差值来表示器件DIBL效应的严重程度。
由于沟道区的势垒降低了，即使当栅源电压小于阈值电压时，也会有少数的载流子从源端漂移到漏端，也就是器件的亚阈值电流增大。因此DIBL效应造成了器件的阈值电压会随着源漏偏压的改变而发生漂移。
2D nMOSFET仿真的id-Vg曲线。结果表明，Lg<600 nm的2D nMOSFET具有严重的短沟道效应。
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