短沟道效应
短沟道效应
E y ， E y Ec 时
v vmax
v=
VK
Ey
vmax 常数， Ey Ec 时
0
EC
(3) 考虑速度饱和后的饱和漏极电流
短沟道MOSFET中，因沟道长度
L
很小，Ey
dV dy
很高，
使漏极附近有可能在沟道尚未被夹断之前， Ey 就达到了EC ，
载流子速度就达到了饱和值 vmax ，从而使 ID 饱和。 已知 VD sat = VGS -VT 为使沟道夹断的饱和电压，也就是使
(2) VDS（横向电场 Ey ）对 μ 的影响 VDS 将产生水平方向的电场 Ey ，当 Ey 很大时，载流子速度 将趋于饱和。作为一种最简单的近似方法，可以用二段直线来
描述载流子的 v ～Ey 关系：
μ=
o 1 VGS VT
常 数， Ey Ec
时
VK
vmax Ey
，
Ey
Ec
时
o
I Dsat
特点： I D sat (VGS VT )2 ,
I D sat
1 L
对于短沟道
MOSFET，(EC L)2
V2 Dsat
,
I ' Dsat
Z L
n COX
( EC
L) 2
VEDCsLat
ZnCOX (VGS VT ) EC
特点： I Dsat (VGS VT ), I D sat与L无关。
③亚阈区转移特性斜率倒数 S dVGS 的值随 L 的缩短
d ln I Dsub
Q ( L ) = 0 的饱和电压。 现设 V 'D sat 为使 v ( L ) = vmax 的饱和电压。经计算：
短沟道效应和量子隧穿
短沟道效应和量子隧穿
短沟道效应是指当晶体管的栅极长度减小到一定程度时，由于
电子在通道中运动的受限和栅极的控制能力降低，导致晶体管的性
能发生变化的现象。
在短沟道效应下，电子在通道中的速度增加，
电子的有效质量也会增加，这会导致晶体管的饱和电流增加，传输
特性变差，甚至可能导致漏电流的增加和亚阈值摆动的出现。
短沟
道效应在现代微电子器件中是一个重要的问题，因为随着集成电路
尺寸的不断减小，短沟道效应会对器件的性能产生越来越大的影响。
量子隧穿是指量子力学中的一种现象，即微观粒子（如电子）
可以通过经典物理学中不允许的势垒。
在经典物理学中，粒子缺乏
足够的能量无法克服势垒，因此无法通过。
但是在量子力学中，由
于波粒二象性，粒子存在概率波函数，因此即使在势垒高于粒子能
量的情况下，粒子也有一定概率通过势垒，这就是量子隧穿现象。
量子隧穿在微电子器件中有着重要的应用，例如隧穿二极管和隧穿
场效应晶体管等器件都利用了量子隧穿效应。
总的来说，短沟道效应和量子隧穿都是现代微电子器件中重要
的物理现象，对于理解和设计微电子器件都具有重要意义。
对于短
沟道效应，我们需要通过优化器件结构和材料来减小其影响；而对
于量子隧穿，我们则可以利用这一现象来设计新型的微电子器件。
这些现象的深入研究不仅有助于推动微电子技术的发展，也为我们认识微观世界提供了更多的启示。
短沟道效应原理
短沟道效应原理一、短沟道效应概述短沟道效应原理是指在纳米尺度下，由于通道长度的缩短和侧向限制等因素的影响，电子在半导体材料中运动时出现的一系列非经典效应。
短沟道效应已经成为现代集成电路设计中不可忽视的因素之一，对于深入理解纳米电子器件行为和提高集成电路性能具有重要意义。
二、短沟道效应的机制2.1 溢态效应通道长度减小后，由于通道和掺杂区的靠近，电荷会从掺杂区溢出到沟道区域，导致沟道区的载流子浓度增加，进而改变晶体管的电流特性。
2.2 周缘场效应（Halo效应）周缘区域的导电类型与沟道区域相反，形成一个与之相对的掺杂区域，通过控制周缘效应可以改变沟道区域的电流特性和子阻。
2.3 短通道效应通道长度缩短到纳米尺度以下时，由于电子在高场区域的速度饱和效应，电子流速不再呈线性增加，而出现饱和现象，限制了电子流的增加。
2.4 平移电压效应短沟道效应导致沟道区域的载流子浓度增加，进而降低了控制电压的效果，需要增加平移电压来控制器件的开关特性。
三、短沟道效应的影响3.1 电子流速饱和纳米尺度下的短沟道效应导致电子在高场区域的速度饱和，无法继续线性增加。
这会带来晶体管的电流饱和现象，限制了器件的工作速度和性能提升。
3.2 短通道效应短沟道效应使得电子在通道中的传输受到限制，电子流速增长缓慢，导致传输延迟增加，并且容易产生电子隧穿效应，增加了漏电流和功耗。
3.3 阈值电压变化短沟道效应使得沟道区域的效应长度变短，进而降低了控制电压的效果，需要增加平移电压来维持器件的开关特性，增加了设计的复杂性。
3.4 热效应增加通道长度减小会导致器件内部温度快速升高，增加了热效应的影响，容易导致器件故障和性能损失。
四、短沟道效应的应对策略4.1 深井嵌入技术通过在掺杂区域深度刻蚀出突出的导电区域，并在上方形成掺杂梯度，可以有效减小通道长度对源漏极和控制极的影响，降低电流损失和漏电流。
4.2 高伪线性电流技术通过选择合适的材料和结构设计，可以在纳米器件中实现高伪线性电流特性，降低电子在高场区域的速度饱和效应，提高晶体管的线性范围和传输速度。
短沟道效应
短沟道效应短沟道效应，又称为“短中断反应效应”或“短中断反应心理”，是指人们在进行连续且信息量较大的阅读或思考任务时，当遇到干扰或中断信息时，会导致注意力的偏移和认知能力的下降，从而影响任务完成的效率和质量。
短沟道效应的研究涉及到认知心理学、教育心理学和人机交互等领域，对于提高人们的学习效果和工作效率具有重要意义。
短沟道效应源于人类的认知特点和注意力机制。
在进行求解问题、阅读文章或听取演讲等任务时，人类的注意力往往呈现出高度集中的特点，专注于当前任务的信息处理。
然而，当任务进行过程中，突然出现干扰或中断信息（如噪音、电话铃声或通知提示等），人们的注意力会被迅速转移，导致对任务的处理流程中断，记忆力下降和思维的恢复时间延长。
这种突发的干扰噪音使得人们的注意力难以维持在一个任务上，从而降低了任务完成的效率和质量。
短沟道效应的研究发现，人们对于中断信息的反应时间具有明显的差异。
例如，对于简单任务而言，人们能够更快地恢复到任务状态，而对于复杂任务，人们需要更长的恢复时间以重新进入任务的思维流程。
此外，短沟道效应还与个体的工作记忆容量和认知资源有关。
工作记忆容量较大的个体在遭遇干扰信息后，能够更快地调整注意力，回归到任务中，而工作记忆容量较小的个体则需要更长的时间才能进行恢复。
短沟道效应在现实生活中的表现非常普遍。
以电子设备为例，移动电话、电脑和平板电脑的普及使用使得人们在工作和学习中频繁受到来自社交媒体通知、即时消息和电话等中断信息的干扰。
这些信息的突然出现不仅会打断人们的工作思路，影响工作效率和质量，还可能导致注意力分散、工作压力增加、疲劳加剧和焦虑情绪的产生。
因此，如何有效解决短沟道效应对人们学习和工作的负面影响，成为当代教育和科技工作者迫切需要解决的问题。
针对短沟道效应，科研学者提出了一系列的应对策略。
首先，个体应根据自身的认知特点和任务情境，合理安排任务和学习时间，减少干扰和中断信息的影响。
其次，可以通过提高个体的工作记忆容量和认知资源来增加其恢复能力，例如通过记忆训练和思维技巧的培养。
MOSFET的短沟道效应
MOSFET 的短沟道效应3第8章 MOSFET 的短沟道效应MOSFET 的沟道长度小于3um 时发生的短沟道效应较为明显。
短沟道效应是由以下五种因素引起的，这五种因素又是由于偏离了理想按比例缩小理论而产生的。
它们是：（1） 由于电源电压没能按比例缩小而引起的电场增大；（2） 内建电势既不能按比例缩小又不能忽略； （3） 源漏结深不能也不容易按比例减小； （4） 衬底掺杂浓度的增加引起载流子迁移率的降低；（5） 亚阈值斜率不能按比例缩小。
（A ） 亚阈值特性我们的目的是通过MOSFET 的亚阈值特性来推断阈值电压到底能缩小到最小极限值。
对于长沟道器件而言，亚阈值电流由下式给出2exp 1exp ......(8.1)GS T DS D n d t t t V V V WI C V L V V μξ⎛⎫⎛⎫--=- ⎪⎪⎝⎭⎝⎭也可以写成如下的形式20exp 1exp exp 1exp ......(8.2)GS T DS D n d t t t GS DS D t t V V V WI C V L V V V V I V V μξξ⎛⎫⎛⎫--=- ⎪⎪⎝⎭⎝⎭⎛⎫⎛⎫-=- ⎪⎪⎝⎭⎝⎭式中的dC 为单位面积耗尽区电容。
sd dC x ε=== t kTV q=是热电压，1/dox CC ξ=+，在DS V 大于几个热电压时有2exp ......(8.4)GS T D n d t t V V WI C V L V μξ⎛⎫-≈⎪⎝⎭对上式两边取对数()2ln ln ......(8.5)GS TD n d t t V V W I C V L V μξ-⎛⎫=+ ⎪⎝⎭上式也可以写成2ln ......(8.6)GS T D t n d t V V I W V C V L ξμ⎛⎫⎪-= ⎪ ⎪⎝⎭从式（8.4）中可以看出，当0GST VV -=时，即当栅－源电压等于亚阈值电压时有亚阈值电流： ()20......(8.7)D GS T n d t WI V V C V Lμ-==为了使GST V V <时，器件可以关断，我们可以令（8.4）中的0GSV=，则有()20exp ......(8.8)T D GS n d t t V WI V C V L V μξ⎛⎫-==⎪⎝⎭如果规定关断时（当0GSV=）的电流比在（当GS T V V =）的电流小5个数量级，式(8.7)和式(8.8)的两边相除则有()()50exp 10......(8.9)0D GS T T D GS tI V V VI V V ξ-====得到亚阈值电压的最小值为5ln10......(8.10)T t V V ξ=如果1/10.76 1.76dox CC ξ=+=+=则亚阈值电压的最小值是5ln105 1.6726 2.3500T t V V mV mVξ==⨯⨯⨯=。
短沟道效应
4.7.1 小尺寸效应
1、阈电压的短沟道效应 实验发现，当 MOSFET 的沟道长度 L 缩短到可与源、漏区 的结深 xj 相比拟时，阈电压 VT 将随着 L 的缩短而减小，这就是 阈电压的短沟道效应 。
VT
MS
QOX COX
QA COX
2FB
原因：漏源区对 QA 的影响
1
QA qNA xd 4sqN A FB 2 代表沟道下耗尽区的电离
1
2 2
1
对于普通 MOSFET， ECL2
V2 Dsat
I Dsat
Z L
nCOX
EC L
2
1
1 2
VDsat EC L
2
1
Z 2L
C V2 n OX Dsat
I Dsat
特点： I Dsat VGS VT 2 ,
I Dsat
1 L
对于短沟道
MOSFET， ECL2
杂质电荷面密度 。考虑漏源区的影响后，QA 应改为平均电荷 面密度 QAG 。
L
xd
xj
L
P
QAG
qNA xd
1 L L Z
2
1 LZ
qNA xd
L L 2L
QA
L L 2L
1
QA
1
xj L
1
2
xd xj
2
1
VT
MS
QOX COX
QAG COX
2FB
1
QAG
1 1 1
0 电场
式中，电场
K VGS VT
电场0 电场 0
1
0 0
电场
1
0
K0Biblioteka (VGSVT )1
半导体基础 7.3 短沟道效应-MOSFET
⇒ Idsat = −WvsatQi ( y = L)(v = vsat )
（5）过饱和速度
在高场或陡峭的空间电势变化时，载流子不再与硅 的晶格处在热平衡状态， 从而超过过饱和速度：热载流子
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半导体器件基础
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4/22/14
3。沟道长度调制
半导体器件基础
1
ρch
≡ Rch
L
=
µ' eff
ε
ox
/
tox
(Vg
≈ − Von − mVds / 2) µ ε E eff ox ox
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2000 Ω/□ - n MOSFET 7000 Ω/□ - pMOSFET
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南京南大大京学大大学
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9
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剖面示意图
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10
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HFET垂直于源方向的能带图
/ L)[(Vg − Vt )Vds − (m / 2)Vd2s ] 1 + µ( V eff ds / vsat L)
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6
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（4）速度饱和时的夹断点
漏端横向电场达到很大，类似与长沟道中的情形，
载流子不在限制在表面沟道层中。
饱和电流继续增加的两个原因：短沟道效应与沟 道长度调制
（1）饱和点以上的漏电流：饱和点向源端移动，饱 和点与源端之间一维近似仍然成立。
MOSFET地短沟道效应
MOSFET的短沟道效应3MOSFET的短沟道效应MOSFE的沟道长度小于3um时发生的短沟道效应较为明显。
短沟道效应是由以下五种因素引起的，这五种因素又是由于偏离了理想按比例缩小理论而产生的。
它们是：（1）由于电源电压没能按比例缩小而引起的电场增大；（2）内建电势既不能按比例缩小又不能忽略；（3）源漏结深不能也不容易按比例减小；（4）衬底掺杂浓度的增加引起载流子迁移率的降低；（5）亚阈值斜率不能按比例缩小。
（A）亚阈值特性我们的目的是通过MOSFET的亚阈值特性来推断阈值电压到底能缩小到最小极限值。
对于长沟道器件而言，亚阈值电流由下式给出I「VnC d V t2 'expTGexp昔i…（8.1）L \、丿I M 丿也可以写成如下的形式s-s C d = =X d 2；s2.qN a"浮是热电压，“Sox ，在V DS 大于几个热电压时有W .2 ''V>S -V T "I D 拓厂》n C d V t 2 exp v G S V vL ……(8.4)L I -v t 丿对上式两边取对数ln I D =ln W%C d V t 2V GS；V T ……(8.5)IL 丿 "上式也可以写成从式（8.4 ）中可以看出，当V GS -V T =O 时，即当栅—源 电压等于亚阈值电压时有亚阈值电流：I D V GS -V T =0 晋％C d/……（8.7）为了使V GS "时，器件可以关断，我们可以令（8.4 ） 中的V GS "，则有W . 2 ' -V T 1lD （V Gs=0）=^P n C d V t 2 exp^ ...…（8.8）如果规定关断时（当V GS "）的电流比在（当V GS =V T ）的 电流小5个数量级，式(8.7)和式(8.8)的两边相除则 有W 2I D = — Pn C d V t exp L<Y1 - exp丿IY1 -exp-V DS肓丿(8.2)V GS -V T;-v t丿-V DS 'V t 」exp~V式中的C d 为单位面积耗尽区电容。
器件的短沟道效应
器件的短沟道效应短沟道效应是指当器件的沟道长度减小到一定程度时，沟道长度对器件性能的影响变得显著。
随着集成电路技术的不断发展，器件的沟道长度逐渐减小，短沟道效应成为了制约器件性能提升的重要因素之一。
短沟道效应主要表现在以下几个方面：1. 亚微米效应：随着沟道长度的减小，沟道中的电子在垂直方向上的运动受到限制，出现了垂直电场的增强效应。
这种效应会导致电子在沟道中的速度增加，从而使器件的电流增大，进而引起功耗的增加。
2. 漏电电流增加：短沟道效应会导致沟道表面的漏电电流增加。
这是因为当沟道长度减小到一定程度时，沟道表面的电场会导致沟道表面氧化层的缺陷增加，从而形成漏电电流通路。
漏电电流的增加会导致器件的静态功耗增加，降低器件的开关速度和可靠性。
3. 瞬态噪声增加：短沟道效应还会导致器件的瞬态噪声增加。
这是因为当沟道长度减小到一定程度时，沟道中的电子在水平方向上的速度增加，从而引起了瞬态噪声的增加。
瞬态噪声会对器件的动态性能造成影响，降低器件的工作速度和可靠性。
为了克服短沟道效应对器件性能的影响，人们提出了许多解决方案。
其中一种常用的解决方案是引入新的材料，如高介电常数材料和高移动性材料，以降低沟道电阻和增强电子迁移率。
另一种解决方案是改变器件结构，如引入FinFET和多栅极结构，以增加沟道控制能力和减小漏电电流。
此外，还可以通过优化工艺参数，如掺杂剂浓度和沉积温度，来抑制短沟道效应的发生。
短沟道效应是当器件的沟道长度减小到一定程度时，沟道长度对器件性能的影响变得显著的现象。
短沟道效应会导致电流增大、漏电电流增加和瞬态噪声增加，从而降低器件的性能和可靠性。
为了克服短沟道效应的影响，人们通过引入新材料、改变器件结构和优化工艺参数等方式来提高器件的性能。
随着技术的不断进步，相信人们会找到更多有效的方法来应对短沟道效应，进一步推动集成电路技术的发展。
MOSFET的短沟道效应
MOSFET 的短沟道效应3第8章 MOSFET 的短沟道效应MOSFET 的沟道长度小于3um 时发生的短沟道效应较为明显。
短沟道效应是由以下五种因素引起的，这五种因素又是由于偏离了理想按比例缩小理论而产生的。
它们是：（1）由于电源电压没能按比例缩小而引起的电场 增大； （2）内建电势既不能按比例缩小又不能忽略； （3）源漏结深不能也不容易按比例减小； （4）衬底掺杂浓度的增加引起载流子迁移率的降低； （5） 亚阈值斜率不能按比例缩小。
（A ）亚阈值特性 我们的目的是通过MOSFET 的亚阈值特性来推断阈值电压到底能缩小到最小极限值。
对于长沟道器件而言，亚阈值电流由下式给出也可以写成如下的形式式中的d C 为单位面积耗尽区电容。
t kT V q=是热电压，1/d ox C C ξ=+，在DS V 大于几个热电压时有 对上式两边取对数上式也可以写成从式（8.4）中可以看出，当0GS T V V -=时，即当栅－源电压等于亚阈值电压时有亚阈值电流：为了使GS T V V <时，器件可以关断，我们可以令（8.4）中的0GS V =，则有如果规定关断时（当0GS V =）的电流比在（当GS T V V =）的电流小5个数量级，式(8.7)和式(8.8)的两边相除则有得到亚阈值电压的最小值为如果1/10.76 1.76d ox C C ξ=+=+=则亚阈值电压的最小值是5ln105 1.6726 2.3500T t V V mV mV ξ==⨯⨯⨯=。
如果还想将阈值电压降低到400mV 左右，那么就要减小1/d ox C C ξ=+的值，使1/ 1.34d ox C C ξ=+=。
考虑到温度对阈值电压的影响，按比例缩小阈值电压将更加困难。
阈值电压的温度系数1/T dV mV K dT=-。
导致阈值电压在温度范围（0－85℃）内的变化是85mV 。
制造工艺引起的最小变化也在50mV 之间。
工艺和温度引起的变化合计为135mV 左右。
11-MOS-4-短沟道效应
The methods of avoiding latch-up: a) Reducing the current gains parasitic BJT b) A deeper well structure c) Using a heavily doped substrate d) With the trench isolation scheme
栅氧化层厚度
为降低SCE效应，栅氧化层要尽可能薄， 但需要考虑可靠性。 最大电场取 Fowler-Nordheim (F-N)隧 穿开启电场的 80%。即 5 MV/cm的 80%，为 4 MV/cm 例如：
工作电压2.5V 最大电场4 MV/cm 所以氧化层厚度
Xox = 2.5 V/4MV/cm = 65Å
x j − 1 L
For 5 µ, effect is negligible. But at 0.5 µ, VT0 reduced to 0.43 from 0.76 volts (∆VT0=0.33V)
0.8
Threshold Voltage (V)
0.7 0.6 0.5 0.4 0 1 2 3 4 5 6
CS ε s tox 1 QS =1+ =1+ =1+ COX 2VS 2COX 2ε ox xd max
N由tox、xd max决定，在长沟道MOS器件中，N是常数。
Al 栅 N 沟 MOS N x t ox V V
DS BS j A
，
− 3
= 10
15
cm
= 1 .5 µ m = 80 nm = 0 . 1V = 0V
(
)
(δVT
δVD )是漏致势垒降低效应（DIBL)
短沟道器件的二级效应
短沟道器件的二级效应
短沟道器件的二级效应是指在微米级别的沟道长度下，由于电子在沟
道中的高速移动和碰撞，会产生一些非线性效应。
这些效应包括漏电流、互调失真、截止频率降低等。
漏电流是短沟道器件中最常见的二级效应之一。
当电子在沟道中高速
移动时，会与杂质或缺陷发生碰撞，从而导致少量的载流子逸出到栅
极或漏极区域。
这些逸出的载流子会形成一个与主通路并联的漏电阻。
漏电流会导致器件的增益下降和噪声增加。
互调失真也是短沟道器件中常见的二级效应。
当两个不同频率信号通
过短沟道器件时，由于非线性效应，会产生新的频率分量。
这些新频
率分量会干扰原有信号，导致互调失真。
截止频率降低也是短沟道器件中常见的二级效应之一。
由于漏电流和
互调失真等因素影响了器件内部传输线路的特性阻抗，从而导致截止
频率降低。
这会影响器件的高频性能和带宽。
为了减小短沟道器件的二级效应，需要采用一些措施。
例如，优化材
料和工艺，减少缺陷和杂质；采用更好的器件结构和设计方法，如引
入量子效应、使用多栅极结构等；加强器件封装和散热设计，提高器
件可靠性等。
总之，短沟道器件的二级效应是制约其高频性能和可靠性的重要因素之一。
通过采取合适的措施来减小这些效应，可以提高短沟道器件的性能和可靠性。
MOSFET的短沟道效应
MOSFET的短沟道效应3MOSFET的短沟道效应MOSFET的沟道长度小于3um 时发生的短沟道效应较为明显。
短沟道效应是由以下五种因素引起的，这五种因素又是由于偏离了理想按比例缩小理论而产生的。
它们是：（1）由于电源电压没能按比例缩小而引起的电场增大; （2）内建电势既不能按比例缩小又不能忽略；（3）源漏结深不能也不容易按比例减小；（4）衬底掺杂浓度的增加引起载流子迁移率的降低；（5）亚阈值斜率不能按比例缩小。
（A）亚阈值特性我们的目的是通过MOSFET的亚阈值特性来推断阈值电压到底能缩小到最小极限值。
对于长沟道器件而言，亚阈值电流由下式给出也可以写成如下的形式式中的C d为单位面积耗尽区电容。
V t卫是热电压，=1 C d /C ox，在V DS大于几个热电压时有q对上式两边取对数上式也可以写成从式（8.4 ）中可以看出，当V GS-V T=O时，即当栅一源电压等于亚阈值电压时有亚阈值电流：为了使V S M时，器件可以关断，我们可以令（8.4 ）中的V GS", 则有如果规定关断时（当V GS=O）的电流比在（当V GS=M）的电流小5个数量级，式（8.7）和式（8.8）的两边相除则有得到亚阈值电压的最小值为如果"C d/C ox =1 0.76 =1.76则亚阈值电压的最小值是V T = V t5ln10 =5 1.67 26mV 2.3 =500mV。
如果还想将阈值电压降低到400mV左右，那么就要减小。
■ =1 ■ C d /C ox 的值，使.=1 C d/C ox =1.34考虑到温度对阈值电压的影响，按比例缩小阈值电压将更加困难。
阈值电压的温度系数普「1mV/*。
导致阈值电压在温度dT范围（0 - 85 C）内的变化是85mV。
制造工艺引起的最小变化也在50mV之间。
工艺和温度引起的变化合计为135mV 左右。
因此，对增强型的MOS器件其阈值电压一般都控制在0.5V :::V T：：0.9V 之间。
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英文名称：
Short-channel effects
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。
包括：
（1）影响阈值电压的短沟、窄沟效应
沟道长度减小到一定程度后,源、漏结的耗尽区在整个沟道中所占的比重增大,栅下面的硅表面形成反型层所需的电荷量减小,因而阈值电压减小。
同时衬底内耗尽区沿沟道宽度侧向展宽部分的电荷使阈值电压增加。
当沟道宽度减小到与耗尽层宽度同一量级时，阈值电压增加变得十分显著。
短沟道器件阈值电压对沟道长度的变化非常敏感。
（2）迁移率场相关效应及载流子速度饱和效应
低场下迁移率是常数,载流子速度随电场线性增加。
高场下迁移率下降,载流子速度达到饱和,不再与电场有关。
速度饱和对器件的影响一个是使漏端饱和电流大大降低，另一个是使饱和电流与栅压的关系不再是长沟道器件中的近平方关系，而是线性关系。
（3）影响器件寿命的热载流子效应
器件尺寸进入深亚微米沟长范围，器件内部的电场强度随器件尺寸的减小而增强,特别在漏结附近存在强电场，载流子在这一强电场中获得较高的能量，成为热载流子。
热载流子在两个方面影响器件性能:1)越过Si-SiO2势垒，注入到氧化层中，不断积累，改变阈值电压，影响器件寿命；2)在漏附近的耗尽区中与晶格碰撞产生电子空穴对，对NMOS管，碰撞产生的电子形成附加的漏电流，空穴则被衬底收集，形成衬底电流，使总电流成为饱和漏电流与衬底电流之和。
衬底电流越大，说明沟道中发生的碰撞次数越多，相应的热载流子效应越严重。
热载流子效应是限制器件最高工作电压的基本因素之一。
（4）亚阈特性退化，器件夹不断
亚阈区泄漏电流使MOSFET器件关态特性变差，静态功耗变大。
在动态电路和存储单元中，它还可能导致逻辑状态发生混乱。
因而由短沟道引起的漏感应势垒降低(DIBL)效应成为决定短沟道MOS器件尺寸极限的一个基本物理效应。
DIBL效应是指，当漏极加上高电压时。
由于栅很短，源极同时受到漏极电场的影响，在此电场影响下，源结势垒降低。
且漏极耗尽层扩展，甚至跟源结的耗尽区相连，至使器件无法关断。
为降低二级物理效应的影响，实现短沟道器件，要在器件结构上加以改进。
一方面设法降低沟道电场，尤其是漏端电场；另一方面要消除PN结之间、器件之间的相互作用。
因此出现了轻掺杂漏MOS结构(LDD)和绝缘衬底上硅结构(SOI)。