Effetti di Short-Channel nei transistor MOSFET

La miniaturizzazione del MOSFET rappresenta da sempre una delle più grandi sfide nel campo dell' Elettronica Digitale; se avere dispositivi più piccoli può portare numerosi vantaggi come riduzione dei costi e maggiore potenza di calcolo a parità di area di silicio, quando la lunghezza di canale diventa dell'ordine del nanometro si presentano quelli che sono definiti come Short-Channel Effects (SCE). L'elaborato intende quindi analizzare quelli che sono gli effetti di Short-Channel a livello fisico e come quest'ultimi modificano il normale comportamento dei dispositivi. A tal punto verranno quindi descritti: la perdita di controllo del gate del canale, il fenomeno di Drain-Inducent Barrier Lowering (DIBL) e gli effetti relativi ai campi elettrici elevati. Vengono inoltre esaminati gli stati più rilevanti quali: la riduzione della tensione di soglia e la saturazione di velocità dei portatori. L' analisi si conclude andando ad analizzare le conseguenze degli SCE su inverter e porte logiche elementari evidenziandone l'aumento del consumo statico e i problemi di affidabilità. Sono inoltre prese in esame alcune delle soluzioni utilizzate per ridurre tali effetti come l'impiego di ossidi più sottili o l'introduzione di dispositivi multi-gate come i FinFET.