最後更新:2026年10月8日製程節點・元件結構製程節點・電晶體中國大陸:短沟道效应(SCE)

短通道效應(SCE)是什麼

Short Channel Effect

短通道效應(SCE)是 MOSFET 的通道長度(閘極長度)微縮時所顯現的電晶體特性劣化現象總稱。

目錄4 項
  1. 定義與原理
  2. 相關企業
  3. 相關用語
  4. 比較文章

定義與原理

短通道效應(SCE:Short Channel Effect)是 MOSFET 的通道長度(閘極長度)持續微縮時所顯現的電晶體特性劣化現象總稱。通道變短後,原本應由閘極電壓控制的通道電位,會受到源極・汲極電場的強烈影響,使閘極的靜電控制難以發揮作用。這會導致臨界電壓下降與關閉電流增加。

代表性的 SCE 包括:通道長度越短 Vth 越低的 Vth 滾降(roll-off)、汲極電壓上升使 Vth 下降的 DIBL(Drain Induced Barrier Lowering:汲極引致能障降低)、閘極無法完全阻擋的漏電流(次臨界漏電),以及貫穿(punch-through)等。這些都會使電晶體無法完全關閉,導致待機功耗增加與運作不穩定。

抑制 SCE 的基本方法,是打造讓閘極能以靜電方式強力支配通道的結構。由於平面型已達極限,結構逐步立體化,發展出從3個方向包圍通道的 FinFET,以及全面包圍的 GAA(環繞式閘極)/奈米片。這些結構藉由提高「閘極控制力」來抑制 SCE,使進一步微縮成為可能。

在材料與製程方面,以 High-k 絕緣膜降低等效氧化層厚度(EOT)、暈環佈植(halo implant)與超淺接面(摻雜物活化)、採用 SOI 基板等,也被用作 SCE 的對策。短通道效應的控制,是延續摩爾定律過程中驅動電晶體結構演進的根本課題。

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