CMOS射频电路中MOSFET短沟道效应及热载流子影响

CMOS射频电路中MOSFET短沟道效应及热载流子影响

随着CMOS技术不断发展，MOSFET的通道长度不断缩小，芯片上被动器件如电感器的性能也不断提升。这使得CMOS技术成为了实现射频(RF)电路模块，如低噪声放大器(LNA)、振荡器和混频器等的可行选择[1-8]。

然而，MOSFET通道长度的缩短也带来了一些挑战，其中最主要的挑战是短沟道效应，例如漏极诱导势垒降低(DIBL)[9]、穿透和热载流子效应。

热载流子的产生

在NMOSFET中，当器件工作在饱和区时，靠近漏极的通道部分（称为截止区）的电场强度会显著高于通道的其他区域[11]。进入该区域的载流子会获得高能量，因此被称为热载流子。

雪崩效应

当热载流子流向漏极时，它们会与硅原子发生碰撞，并产生新的电子-空穴对，这一过程被称为雪崩效应，类似于反向偏置PN结的击穿现象。

热载流子的影响

在雪崩过程中产生的新电子和空穴分别被漏极和衬底端口带走，流经衬底端口的电流被称为Isub。热载流子还会撞击硅和二氧化硅之间的原子键，对器件的长期可靠性产生负面影响。

总而言之，MOSFET的短沟道效应，特别是热载流子效应，对CMOS射频电路的性能和可靠性有 significant 影响。为了实现高性能、高可靠性的CMOS射频电路，需要对这些效应进行深入研究，并采取相应的措施来抑制或减轻它们的影响。