短沟道效应,短沟道效应的产生及特点-KIA MOS管
短沟道效应（short-channel effects），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。短沟道效应会显著影响MOSFET的性能和可靠性。
解释一：短沟道效应主要是指阈值电压与沟道相关到非常严重的程度。
解释二：沟道长度减小到一定程度后出现的一系列二级物理效应统称为短沟道效应。如漏致势垒降低（DIBL），随着漏源电压的增大，漏衬反偏PN结空间电荷区展宽，则沟道的有效长度减小，此在短沟道中尤为明显， 严重会导致源漏穿通器件失效。
MOS晶体管的漏电途径如图所示。因开启电压（Threshold Voltage，简称Vt）下降所造成的漏电流，及因电击穿（punch through）效应导致的漏电。其中前者沿着MOS的通道（红色箭头）；后者沿着通道下方，源/漏因反向偏压所产生的耗尽层（depletion region）不断向外扩展（图中虚线为耗尽层边界）。
短沟道效应：当沟道长度足够短时，阈值电压与沟道长度出现了强关联，沟道长度减少，阈值电压减少。
如图所示：
短沟道效应的产生原理：
电子散射：当沟道长度缩短到与电子平均自由程相当或更短时，电子在沟道中会发生散射现象。这些散射事件导致电子能量和速度增加，从而增加了漏电流。
隧穿效应：在短沟道MOSFET中，由于沟道长度很短，电子可以通过隧穿效应穿越垒壁，从源极隧穿到漏极。这会导致漏电流的进一步增加。
强限制效应：短沟道MOSFET中的强限制效应是指在沟道长度缩小的情况下，由于电场的非均匀分布，使得沟道的控制区域变窄。这需要更高的门电场来形成正常的沟道，导致阈值电压的偏移。
数量摆动：在短沟道MOSFET中，电子在沟道中的数量摆动现象也会显著增加。数量摆动是指电子在沟道中的数目有所波动，导致子阈值电流的不稳定性。
短沟道效应的特点
（1）影响阈值电压的短沟、窄沟效应
（2）迁移率场相关效应及载流子速度饱和效应
（3）影响器件寿命的热载流子效应
（4）亚阈特性退化，器件夹不断
短沟道效应显著特点：
漏电流增加：短沟道效应导致了漏电流的明显增加。这是由于电子在短沟道中的散射和速度增加引起的。
阈值电压偏移：短沟道效应会导致阈值电压的偏移。随着沟道长度缩短，需要更高的门电场来控制和形成正常的沟道。
子阈值摆动：短沟道效应引起了子阈值电流的摆动。由于沟道长度减小，散射和隧穿效应导致了子阈值电流的不稳定性。
限制频率提高：由于短沟道MOSFET的特殊结构和效应，它们具有更高的响应速度和更高的限制频率。
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