閾值電壓VT是MOS晶體管的一個(gè)重要的電參數(shù)，也是在制造工藝中的重要控制參數(shù)。VT的大小以及一致性對(duì)電路乃至 集成系統(tǒng)的性能具有決定性的影響。哪些因素將對(duì)MOS晶體管的閾值電壓值產(chǎn)生影響呢? 閾值電壓的數(shù)學(xué)表達(dá)式是：

式中±號(hào)對(duì)NMOS管取負(fù)號(hào)，而對(duì)PMOS管取正號(hào)。

式中 Qox 為柵氧化層中固定正電荷密度；
Qss為柵氧化層中可動(dòng)正電荷密度；
Cox為單位面積柵氧化層電容，與柵氧化層厚度tOX成反比；
QB為襯底摻雜雜質(zhì)濃度（耗盡層中電荷 ），NMOS管采用P型硅為襯底，此值為負(fù)，PMOS管采用N型硅為襯底，此值為正；
2ΦF為決定強(qiáng)反型條件的2倍體內(nèi)費(fèi)米勢(shì)， NMOS管采用P型硅為襯底，此值為負(fù)，PMOS管采用N型硅為襯底，此值為正；
ΦMS為金屬半導(dǎo)體功函數(shù)差，
鋁柵工藝為－0.3V，硅柵工藝為＋0.8V。

可見(jiàn)對(duì)鋁柵工藝的PMOS晶體管該式為負(fù)值，即增強(qiáng)型PMOS晶體管很容易得到；而為了得到增強(qiáng)型NMOS晶體管則要求第3項(xiàng)和第4項(xiàng)之和，大于第1項(xiàng)和第2項(xiàng)之和。
個(gè)影響閾值電壓的因素是作為介質(zhì)的二氧化硅(柵氧化層)中的電荷Qss以及電荷的性質(zhì)。這種電荷通常是由多種原因產(chǎn)生的，其中的一部分帶正電，一部分帶負(fù)電，其凈電荷的極性顯然會(huì)對(duì)襯底表面產(chǎn)生電荷感應(yīng)，從而影響反型層的形成，或者是使器件耗盡，或者是阻礙反型層的形成。Qss通常為可動(dòng)正電荷。

第二個(gè)影響閾值電壓的因素是襯底的摻雜濃度。從前面的分析可知，要在襯底的上表面產(chǎn)生反型層，必須施加能夠?qū)⒈砻婧谋M并且形成襯底少數(shù)載流子的積累的柵源電壓，這個(gè)電壓的大小與襯底的摻雜濃度有直接的關(guān)系。襯底摻雜濃度(QB)越低，多數(shù)載流子的濃度也越低，使襯底表面耗盡和反型所需要的電壓VGS越小。

所以，襯底摻雜濃度是一個(gè)重要的參數(shù)，襯底摻雜濃度越低，器件的閾值電壓數(shù)值將越小，反之則閾值電壓值越高。對(duì)于一個(gè)成熟穩(wěn)定的工藝和器件基本結(jié)構(gòu)，器件閾值電壓的調(diào)整，主要通過(guò)改變襯底摻雜濃度或襯底表面摻雜濃度進(jìn)行。襯底表面摻雜濃度的調(diào)整是通過(guò)離子注入雜質(zhì)離子進(jìn)行。

第三個(gè)影響閾值電壓的因素是由柵氧化層厚度tOX決定的單位面積柵電容的大小。
單位面積柵電容與柵氧化層厚度tOX的關(guān)系由下式?jīng)Q定：

式中 是二氧化硅柵氧化層的介電常數(shù)，
是二氧化硅柵氧化層的厚度。
顯而易見(jiàn)，單位面積柵電容越大，電荷數(shù)量變化對(duì)VGS的變化越敏感，器件的閾值電壓則越小。

實(shí)際的效應(yīng)是，柵氧化層的厚度越薄，單位面積柵電容越大，相應(yīng)的閾值電壓數(shù)值越低。但因?yàn)闁叛趸瘜釉奖?，氧化層中的?chǎng)強(qiáng)越大，因此，柵氧化層的厚度受到氧化層擊穿電壓的限制。選用其他介質(zhì)材料做柵介質(zhì)是當(dāng)前工藝中的一個(gè)方向。例如選用氮氧化硅 SiNxOy 替代二氧化硅是一個(gè)微電子技術(shù)的發(fā)展方向。正在研究其它具有高介電常數(shù)的材料，稱為高k柵絕緣介質(zhì)。

第四個(gè)對(duì)器件閾值電壓具有重要影響的參數(shù)是柵材料與硅襯底的功函數(shù)差ΦMS的數(shù)值，這和柵材料性質(zhì)以及襯底的摻雜類型有關(guān)，在一定的襯底摻雜條件下，柵極材料類型和柵極摻雜條件都將改變閾值電壓。對(duì)于以多晶硅為柵極的器件，器件的閾值電壓因多晶硅的摻雜類型以及摻雜濃度而發(fā)生變化。
可見(jiàn)，在正常條件下，很容易得到增強(qiáng)型PMOS管。為了制得增強(qiáng)型NMOS管，則需注意減少Q(mào)ss、Qox，增加QB。采用硅柵工藝對(duì)制做增強(qiáng)型NMOS管和小的增強(qiáng)型PMOS管有利。

小結(jié)：影響MOS晶的閾值電壓VT 的因素:
個(gè)影響閾值電壓的因素是作為介質(zhì)的二氧化硅(柵氧化層)中的電荷Qss以及電荷的性質(zhì)。
第二個(gè)影響閾值電壓的因素是襯底的摻雜濃度QB。
第三個(gè)影響閾值電壓的因素是由柵氧化層厚度tOX決定的單位面積柵電容的大小。
第四個(gè)對(duì)器件閾值電壓具有重要影響的參數(shù)是柵材料與硅襯底的功函數(shù)差ΦMS的數(shù)值。
鋁柵的ΦMS為-0.3V，硅柵為+0.8V。所以硅柵NMOS器件相對(duì)于鋁柵NMOS器件容易獲得增強(qiáng)型器件。