穿隧效應是指電子等微觀粒子憑藉量子力學的波動性，以一定機率穿過古典力學中應無法越過之能量障壁的現象。障壁越薄、障壁越低，穿隧機率越高。在半導體元件中，這是既可能有益也可能有害的重要現象。
積極利用穿隧效應的元件包括齊納二極體（齊納崩潰）、穿隧二極體、快閃記憶體（電子注入與移出浮動閘極）、穿隧場效電晶體（TFET）等。特別是快閃記憶體的寫入與抹除，仰賴通過薄氧化層的穿隧電流。
另一方面，隨著微縮化進展，穿隧效應會成為有害漏電流的來源。當閘極氧化層薄至數nm以下時，穿過閘極的穿隧漏電流會急遽增加。為了抑制這個問題，導入了能增加實體膜厚同時確保電容的 High-k 絕緣層。