热载流子注入

热载流子注入（英语：Hot carrier injection, HCI）是固态电子器件中发生一个现象，当电子或空穴获得足够的动能后，它们就能够突破势垒的约束。这里“热”这个术语是指用来对载流子密度进行建模的有效温度，而非器件本身的温度。由于载流子被束缚在金属氧化物半导体场效电晶体的栅极电介质层中，晶体管的开关性能可以被永久地改变，热载流子注入是一种可能对半导体器件可靠性产生负面影响的机制。

热载子效应的原理：当 MOSFET 的通道长 L 很小时，也就是 short-channel（短通道）元件。

此时，靠近 Drain 端的横向电场 E ≒ Vds/L 会是很大。

MOSFET 的通道载子，NMOS 的电子或 PMOS 的电洞，从 Source 端跑向 Drain 端时，受到上述横向电场 E 的作用而获得能量，称为热载子 (Hot carrier)。

热载子所获得能量如果够大，将产生碰撞游离 (impact ionization)，就会生成很多的电子-电洞对 (electron-hole pair)。

这些电子-电洞对，有些会受到Gate端电压的吸引，而跑入闸极氧化层里，变成陷井电荷 (trapped charge) 或固定电荷 (fixed charge)，或是打断氧化层/矽界面上的键结，形成界面态 (interface states)； 有些是会跑入基板 (substrate) 端，构成 substrate 电流。

种种上面提到的结果，都会对MOSFET元件的可靠度特性产生影响，降低其使用的寿命。

外部链接

• An article （页面存档备份，存于互联网档案馆） about hot carriers at www.siliconfareast.com （页面存档备份，存于互联网档案馆）
• IEEE International Reliability Physics Symposium （页面存档备份，存于互联网档案馆）, the primary academic and technical conference for semiconductor reliability involving HCI and other reliability phenomena