MOS管器件DIBL次开启电流区的表面电位分布分析

次开启是指VGS<VTB时源漏之间的漏电，这也是VLSI器件研究的重要课题。一方面随着器件尺寸的缩小次开启问题更严重，会对器件性能带来不利影响，例如动态电路中结点电平不能保持；另一方面次开启区有跨导变化大、功耗低、工作电压低等特点可以有效被利用。

长沟和短沟器件的次开启机理不同。前者起主要作用的是弱反型次开启，它是指表面已反型，但未达到ΦS=2▏ΦP▕强反型时的源漏电流。引起短沟器件次开启的主要原因是DIBL（漏场感应势垒降低）效应，即漏场使源区势垒下降，使电子从源端发射加大，并以扩散形式到达漏端。下面将分别加以分析。

一、DIBL次开启

图1.35为次开启区的表面电位分布。

当VDS=0时，沟道区表面电子浓度为：

其中n（Xd）为非表面源耗尽区边界上的电子浓度，,代入上式，得

其中n_SD为S/D区的电子浓度，为pn结内建电势。

如图1.35所示，当VDS加上后，漏区pn结处于反偏，一方面使漏区附近表面电子浓度大大下降，另一方面源区的势垒有所下降。

漏区边界的表面电子浓度可表示为：

其中yd为漏区表面耗尽区的宽度。

电子沿表面的扩散方程为：

其中Ln为电子的扩散长度。

求解表面电子浓度的分布，由此得到扩散流，即为次开启电流IST，其表达式为：

由边界条件求解（1.130）方程，求得（ns-n）的分布，由此得IST，并考虑某些因素后表示为：

其中K为与短沟MOS结构有关的系数，m是一个拟合系数，使次开启和开启交界处达到电流连续。

为了达到连续，也可以把总电流表示为强反型电流和次开启电流IST之和，即

在SPICE MOS4模型中就是采用的（1.133）式。

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