最終更新 2026-10-19

DIBLとは(ドレイン誘起障壁低下)

Drain-Induced Barrier Lowering (DIBL)

DIBL(ドレイン誘起障壁低下)とは、MOSFETのチャネルが短いと、ドレインの電圧の影響でソース側のエネルギーの壁が低くなり、しきい値電圧が下がってしまう現象です。オフのときのリーク電流が増えるため、短チャネル効果の代表的な問題とされます。FinFETやGAAなど、ゲートでチャネルを囲む構造で抑えてきました。

目次7項目
  1. 定義・解説
  2. 図解
  3. よくある質問
  4. 設備の製造メーカー
  5. 関連用語
  6. 比較・違いを学ぶ
  7. 出典・参考資料

定義・解説

DIBL(Drain-Induced Barrier Lowering:ドレイン誘起障壁低下)とは、MOSFETのチャネルが短くなると、ドレインにかけた電圧の影響がソースの近くまで及び、ソースからチャネルへ電子が入るのを抑えていたエネルギーの壁(障壁)が低くなってしまう現象です。その結果、ドレインの電圧が高いほどしきい値電圧が下がり、ゲートでオフにしているつもりでも電流が漏れやすくなります。短チャネル効果の代表的な現象の1つです。

本来、チャネルの電位はゲートの電圧で決まり、ゲートがソースとチャネルの間の壁の高さを支配しています。しかしチャネルが短いと、ドレインからの電界がチャネルの中まで入り込み、ゲートと一緒に壁の高さに影響を与えるようになります。DIBLの大きさは、ドレインの電圧を変えたときにしきい値電圧がどれだけ変わるかで表し、単位はmV/Vです。値が小さいほど、ゲートがチャネルをしっかり支配している、よいトランジスタといえます。

DIBLが大きいと、オフのときのリーク電流が増えて待機時の電力が増え、ドレインの電圧によって特性が変わるため回路の設計も難しくなります。対策の基本は、ゲートがチャネルを支配する力を強めることで、ゲート絶縁膜を薄くする(High-k膜)、チャネルを薄くする(FD-SOI)、ゲートでチャネルを3方向から囲む(FinFET)、全周から囲む(GAA)という構造の進化は、DIBLを抑える歴史でもあります。ハロー注入でチャネルの端の不純物の濃度を高める方法も使われます。

図解

平面型MOSFET、FD-SOI、FinFET、GAAの順にゲートの支配力が強まりDIBLが抑えられる進化
ゲート絶縁膜の薄膜化(High-k)やハロー注入も対策として使われる。

よくある質問(FAQ)

DIBLの値はどのように表しますか?
ドレインにかける電圧を変えたとき、しきい値電圧がどれだけ変化するかを、1Vあたりの変化量(mV/V)で表します。たとえば、ドレインの電圧を1V上げるとしきい値電圧が50mV下がるなら、DIBLは50mV/Vです。値が小さいほど、ドレインの影響を受けにくいトランジスタです。
GAAでDIBLが小さくなるのはなぜですか?
GAAはゲートがチャネルの上下左右の全周を囲むため、ゲートがチャネルの電位を支配する力が最も強い構造だからです。ドレインからの電界がチャネルに入り込んでも、周りを囲むゲートがそれを打ち消すため、ソース側の壁の高さが下がりにくく、DIBLを小さく抑えられます。

設備の製造メーカー

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比較・違いを学ぶ

出典・参考資料

  1. 群馬大学 松田順一「微細化による特性への影響(令和3年度集積回路設計技術・次世代集積回路工学特論資料)」(2026/10/19 確認)