4.1.2 阈值电压“卷曲”（VT roll2. o原ff因）
p-Si
长沟道 MOSFET
2(xx2,y)(xs,y)
GCA：2(yx2, y) 0
p-Si
短沟道 MOSFET
2(xx2,y)2(yx2,y)(xs,y)
2 ( x,
y2
y)

0
4.1 MOSFET的短沟道效应和窄沟道效应46/75
QB
dma Lx
L
NMOS
L r2 2 d m 2 1 a /2 x xj
VDS = 0
x j d m2 a d x m 21 /a 2 x x jxj
12dxmj ax1/2
1

QB '
QB
V 1T ' xLV jF 1 B 2 V 2B dx m j ax12 /2V B 1 V BS 1 x L j 1 2 d x m j a 1 /2 x 1
4.1 MOSFET的短沟道效应和窄沟道效应58/75
4.1.2 阈值电压“卷曲”（VT roll3. o电ff荷）分享模型 (Poon-Yau)
讨论 QB’/QB（电荷分享因子 F ）
dmax/xj 较小时
dmax/xj 较大时
FQ Q B B ' 1x Lj12d xm j a1 x/211dm Lax
4.1 MOSFET的短沟道效应和窄沟道效应170/75
4.1.3 反常短沟道效应（RSCE / VT roll-up）
1. 现象
4.1 MOSFET的短沟道效应和窄沟道效应181/75
4.1.3 反常短沟道效应（RSCE / VT roll-up）
2. 原因
MOS “重新氧化”（RE-OX）工艺
OED：氧化增强扩散
4.1 MOSFET的短沟道效应和窄沟道效应192/75
4.1.3 反常短沟道效应（RSCE / VT roll-up）
3. 分析
横向分布的特征长度
Q f( s y ) Q f0 s e x y G 0 p 单位：[C/cm2]
源（漏）端杂质电荷面密度
Q F 2 S W 0 L / 2 Q f( s y ) d 2 Q y f0 G s 0 W 1 e x L 2 G 0 p 单位：[C]
2. 边缘耗尽效应 W
y
z x
QB
QW
V T ,宽 V 沟 F B 2 V B 2 V B V BS
dmax SiO2
QB C ox
V T ,窄 沟 V F B2 V B 2 V B V B SQ C W ox
¼ 圆弧：
QW 12dm2 ax dmax
QB Wdmax 2 W
一般地，引入经验参数 GW
4.1.2 阈值电压“卷曲”（VT roll2. o原ff因）
2(xx2,y)(xs,y)2(yx2,y)

eff (x, s
y)
NAeffNA VT
p-Si
3. 电荷分享模型 (Poon-Yau)
NMOS
VT VFB2VBC QoBx
V F B 2 V B 2 V B V BS
当 VDS > 0 时
FQB ' 11ySyD
QB
L2
V Ty S y D q L sN oA C x V B 0 .5 V BS
VDS F VT
抑制 VT roll-off 的措施：
1o xj 2o NA 3o tox
4o VBS 5o VDS
VT'
VFB2VB
QB' Cox
VFB 2VBQ QB B ' 2VBVBS
4.1 MOSFET的短沟道效应和窄沟道效应47/75
4.1.2 阈值电压“卷曲”（VT roll3. o电ff荷）分享模型 (Poon-Yau)
计算 QB’/QB（电荷分享因子 F ）
QB ' 12dma x L21L
1o L F VT 3o NA dmax F VT
2o tox VT 4o xj VT
4.1 MOSFET的短沟道效应和窄沟道效应69/75
4.1.2 阈值电压“卷曲”（VT roll3. o电ff荷）分享模型 (Poon-Yau)
讨论 QB’/QB（电荷分享因子 F ）
1. 阈值电压“卷曲”（VT roll-off） 2. 漏感应势垒降低（DIBL） 3. 速度饱和效应 4. 亚阈特性退化 5. 热载流子效应
4.1 MOSFET的短沟道效应和窄沟道效应24/75
4.1.2 阈值电压“卷曲”（VT rolloff）
1. 现象
窄沟道效应 短沟道效应
4.1 MOSFET的短沟道效应和窄沟道效应35/75
FQB' 1dmax
QB
L 经验参数（ >1）
V TV T ' V T 2 V B V BSx L j 12 d x m j a 1 /2 x 1
dmax
L
2VBVBS2osxtL ox2VBVBS
复旦-半导体器件-仇志军小尺寸MOSFET的
4.1 MOSFET的短沟道效应和窄沟道效应 4.2 小尺寸MOSFET的直流特性 4.3 MOSFET的按比例缩小规律
4.1 MOSFET的短沟道效应和窄沟道效应13/75
4.1.1 MOSFET 的短沟道效应（SCE）
VT
QFS CoxLW
2Q Co fs0L xG 01expL2G 0
4.1 MOSFET的短沟道效应和窄沟道效应1130/75
4.1.4 窄沟道效应（NEW）
1. 现象
W VT
窄沟道效应 短沟道效应
4.1 MOSFET的短沟道效应和窄沟道效应1114/75
4.1.4 窄沟道效应（NEW）