窄溝道效應

當場效應電晶體的溝道寬度約等於源和漏結的耗盡層寬度時，即為所謂“窄溝道”器件。在器件結構的尺寸縮小時，不僅溝道長度變短，寬度也將按同比例在縮小，於是就會出現窄溝道器件。器件的閾值電壓等性能因為溝道變窄而發生變化的現象即稱為窄溝道效應——電晶體的閾值電壓升高。

基本介紹

• 中文名：窄溝道效應
• 器件結構：尺寸縮小時，溝道長度變短
• 閾值電壓性能：會因為溝道變窄而發生變化
• 互補：NWE和SCE的互補

簡介

當場效應電晶體的溝道寬度約等於源和漏結的耗盡層寬度時，即為所謂“窄溝道”器件。在器件結構的尺寸縮小時，不僅溝道長度變短，寬度也將按同比例在縮小，於是就會出現窄溝道器件。器件的閾值電壓等性能因為溝道變窄而發生變化的現象即稱為窄溝道效應——電晶體的閾值電壓升高。

理想模型

溝道變窄使閾值電壓發生變化的物理本質是：柵電極的“邊緣場”使得場氧化層下的表面耗盡區的空間電荷有所增加(即產生了額外電荷ΔQ)，則使閾值電壓增大。當溝道寬度較大時，耗盡層向兩側的擴展部分可以忽略；但是溝道變窄時，邊緣場造成的耗盡層擴展變得不可忽略，這樣，耗盡層電荷量比原來計算的要大，這就產生了窄溝道效應——使閾值電壓會有一個增量。柵極寬度越小，ΔQ所占總空間電荷的比例也就越大，則NWE的影響就越大。基於這種邊緣場的概念來計算NWE的閾值電壓，有Jeppson簡單模型和Akers模型等。因此，為了減小NWE，應該減薄柵SiO2層的厚度，以使邊緣場減小。

產生原因

對於VLSI中的實際小尺寸MOSFET而言，發生NWE的機理往往不是“邊緣場”的關係，而是工藝問題所致：因為這裡總有高劑量的場區離子注入，在退火時離子會產生側向擴散，使得溝道區的有效雜質濃度升高，從而導致閾值電壓增高。因此，在減弱窄溝道效應所採取的措施上，就需要從工藝技術方面來考慮。

互補

NWE和SCE的互補

由於短溝道效應（SCE）將引起閾值電壓下降，這正好與窄溝道效應的影響相反。因此在特殊尺寸條件下，二者可以相互補償，從而可使得小尺寸器件的閾值電壓與大尺寸器件的一樣。