什么是窄沟道效应?

什么是窄沟道效应?

沟道宽度(Channel Width,通常用W表示)是金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)中源极(Source)与漏极(Drain)之间导电沟道的横向物理尺寸,即垂直于载流子流动方向的宽度。

当沟道宽度W缩小至接近耗尽层横向扩展尺度时,阈值电压V_T会随W的减小而显著升高,此现象称为阈值电压的窄沟道效应。其物理根源在于场氧隔离(LOCOS)结构的厚氧化层限制沟道边缘耗尽层扩展,迫使栅压需额外补偿边缘势垒以实现全沟道反型。

需注意区别于短沟道效应——后者由沟道长度L缩减引发,表现为栅控能力退化导致的V_T下降及漏致势垒降低(DIBL)。

PS:短沟道效应是纵向尺寸 L 微缩引发的栅控失效,表现为 VT下降及泄漏失控;窄沟道效应则是横向尺寸 W 缩减下的边缘场畸变,导致 VT反常升高。

而窄沟道效应,是因为当沟道宽度 W 变小,阈值电压 V 的增加主要由场氧下储存电荷引起的。

需要说明的是,短沟道效应与器件隔离方式相关,对于场氧隔离会出现窄沟道效应,对于沟槽隔离的器件,基本不会出现窄沟道效应,阈值电压一般 不会随着W变小而变大.

Category: 半导体

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