短沟道效应详解,dibl效应分析-KIA MOS管
mosfet短沟道效应
短沟道效应（short-channel effects）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。随着工艺节点进入纳米尺度（如5nm、3nm），SCE成为制约器件性能和可靠性的核心挑战之一。
图1长沟道(a)和短沟道(b)的MOSFET，虚线表示耗尽区域
如图1所示，由源极和漏极扩散区域形成的耗尽区，会在掺杂最少的结的一侧延伸，也就是在衬底中延伸。对于长沟道晶体管而言，与栅极总长度相比，这些耗尽区的延伸可以忽略不计，并且这种影响对晶体管的电学特性的作用也微乎其微（图1.a）。
然而，随着栅极长度的缩小，耗尽区的延伸长度变得与沟道长度相当，栅极会部分失去对沟道的控制（图1.b）。结果，在短沟道长度下会出现“阈值电压滚降（VTHroll-off）”效应（图2.）。
此外，如果在漏极施加偏压（通常源极接地），漏极扩散区域的耗尽区会在沟道内进一步加深，从而减小有效栅极长度——沟道长度调制效应，因此在VDS=VGS-VTH以上，电流不会饱和。当VDS值更高时，漏极耗尽区会进一步延伸到衬底，直至与源极耗尽区重叠。
因此，在短沟道晶体管中，漏极偏压会进一步削弱栅极的控制能力。由于强漏极偏压导致源极/漏极耗尽区的这种重叠，会使Source与Bulk结处的势垒降低。由此导致的阈值电压降低就定义了漏致势垒降低（DIBL）效应。
总体结果是，随着栅极长度的缩小，阈值电压降低，当晶体管处于饱和区时，这种现象更为明显（图2）。
dibl效应
漏致势垒降低效应（Drain-Induced Barrier Lowering，DIBL）是金属氧化物半导体场效应管（MOSFET）中的重要物理效应，表现为漏极电压升高时源极势垒高度降低，导致器件阈值电压下降。
当沟道长度缩短至纳米级时，漏极耗尽层电场会穿透至源端区域，导致源结势垒高度降低，形成栅极无法控制的漏电流通道。该效应直接造成阈值电压下降和亚阈值电流陡增，导致器件关断失效。
联系方式：邹先生
座机：0755-83888366-8022
手机：18123972950（微信同号）
QQ：2880195519
联系地址：深圳市龙华区英泰科汇广场2栋1902
搜索微信公众号:“KIA半导体”或扫码关注官方微信公众号
关注官方微信公众号：提供 MOS管 技术支持
免责声明：网站部分图文来源其它出处，如有侵权请联系删除。
