解析短溝道效應-MOSFET的短溝道效應,必看-KIA MOS管

MOSFET的短溝道效應

當MOS晶體管的溝道長(cháng)度小到可以和漏結及源結的耗盡層厚度相比擬時(shí),會(huì )出現一些不同于長(cháng)溝道MOS管特性的現象,統稱(chēng)為短溝道效應，它們歸因于在溝道區出現二維的電勢分布以及高電場(chǎng)。

MOSFET的短溝道效應：當溝道區的摻雜濃度分布一定時(shí),如果溝道長(cháng)度縮短,源結與漏結耗盡層的厚度可與溝道長(cháng)度比擬時(shí)，溝道區的電勢分布將不僅與由柵電壓及襯底偏置電壓決定的縱向電場(chǎng)有關(guān)，而且與由漏極電壓控制的橫向電場(chǎng)也有關(guān)。

換句話(huà)說(shuō),此時(shí)緩變溝道近似不再成立。這個(gè)二維電勢分布會(huì )導致閾值電壓隨L的縮短而下降，亞閾值特性的降級以及由于穿通效應而使電流飽和失效。

MOSFET的短溝道效應：當溝道長(cháng)度縮短,溝道橫向電場(chǎng)增大時(shí),溝道區載流子的遷移率變成與電場(chǎng)有關(guān),最后使載流子速度達到飽和。

當電場(chǎng)進(jìn)一步增大時(shí),靠近漏端處發(fā)生載流子倍增，從而導致襯底電流及產(chǎn)生寄生雙極型晶體管效應。強電場(chǎng)也促使熱載流子注入氧化層，導致氧化層內增加負電荷及引起閾值電壓移動(dòng)、跨導下降等。

由于短溝道效應使器件的工作情況變得復雜化，并使器件特性變差,因此,必須弄清其機理,并設法避免之,或采取適當措施使短溝道器件在電特性方面能保持電路正常工作。

MOSFET的短溝道效應

MOSFET的溝道長(cháng)度小于3um時(shí)發(fā)生的短溝道效應較為明顯。短溝道效應是由以下五種因素引起的，這五種因素又是由于偏離了理想按比例縮小理論而產(chǎn)生的。它們是:

（1）由于電源電壓沒(méi)能按比例縮小而引起的電場(chǎng)增大;

（2）內建電勢既不能按比例縮小又不能忽略;

（3）源漏結深不能也不容易按比例減小;

（4）襯底摻雜濃度的增加引起載流子遷移率的降低;

（5）亞閾值斜率不能按比例縮小。

亞閾值特性