Da die Chip-Fertigung unvermeidbaren, statistisch verteilten Abweichungen der Prozeßparameter von ihren Nennwerten unterliegt, soll unter dem Titel Prozeßsensitivität die Auswirkung von Prozeßschwankungen auf die elektrischen Eigenschaften der Einzeltransistoren untersucht werden.
Als wichtigste Prozeßparameter werden dabei die Oxiddicke 
,
die Gate-Länge 
, die Spacer-Länge sowie die Kanalimplantationsdosen
herausgegriffen. An Transistorkenngrößen interessieren vor allem
die Threshold-Spannung 
, der maximale Drainstrom 
,
die Steilheit 
und für die Abschätzung der zu erwartenden
Bauelementlebensdauer der maximale Substratstrom 
.
Abbildung: Variation der Gate-Oxiddicke:
Betrag der Threshold-Spannung
von 
- und 
-Kanal-Transistor
über der Oxiddicke für verschiedene
Substrat-Source-Spannungen 
.
Die Auswirkung einer Oxiddickenvariation in einer Bandbreite von
auf die Langkanal-Threshold-Spannung ist in Abb. 5.13
sowohl für den - als auch den -Kanal-Transistor dargestellt.
Bemerkenswert ist die negative Steigung der -MOSFET-Charakteristik
für 
: Der Betrag der Threshold-Spannung wird bei kleinerer
Oxiddicke größer!
Die Erklärung liegt im vergrabenen Kanal mit
Gegendotierung an der Oberfläche, die das Integral von
Donatoren- minus Akzeptorenkonzentration über die gesamte
Kanalraumladungszone
leicht negativ werden läßt. Erst der Substrateffekt mit
steigender Substrat-Source-Spannung bewirkt eine Trendumkehr und
für 
eine positive Steigung der
--Kennlinie. Die offensichtliche
Insensitivität der Threshold-Spannung auf Oxiddickenvariation
bei diesem Transistor ist eine Auswirkung der verminderten
Gate-Steuerbarkeit des -MOSFET mit vergrabenem Kanal.
Der Spacer wird wie üblich durch Abscheidung von 
oder
auch 
aus der gasförmigen Phase (,,Low-Pressure Chemical
Vapor Deposition`` (LPCVD)) hergestellt [Rho88]. Die Spacer-Länge mit
einem Sollwert von 
wird durch anisotropes Plasmaätzen definiert.
Hohe Präzision bei diesem Prozeßschritt ist erforderlich, weil
bei der einfach-implantierten Drain-Struktur
die nach dem Ätzen verbleibende Spacer-Länge direkt in die effektive
Kanallänge eingeht.
In Abb. 5.14 ist der Kurzkanaleffekt beim -MOSFET
für 
, 
und Spacer-Länge dargestellt.
Eine kleinere Spacer-Länge erhöht den Kurzkanaleffekt drastisch.
Abbildung: Variation der Spacer-Länge:
-MOSFET-Threshold-Spannung
über der Gate-Länge für 
, , und
Spacer-Länge.
Der maximale Drainstrom steigt, wie aus Abb. 5.15
ersichtlich, mit kleinerer Spacer-Länge an. Negativ wirkt sich ein
kleiner Spacer auf die parasitären Gate-Source- und
Gate-Drain-Überlappungskapazitäten aus. Die Untergrenze
für die Spacer-Länge wird durch das Ansteigen der lateralen
elektrischen Feldstärke 
und damit das Ansteigen der
Degradation aufgrund heißer Ladungsträger gesetzt
(vgl. Kapitel 6). Indiz dafür ist die starke Zunahme des
Substratstromes 
bei geringerer Spacer-Länge in Abb. 5.16.
Abbildung: Variation der Gate- und Spacer-Länge:
Maximaler Drainstrom des -Kanal-Transistors
über der Gate-Länge für , , und
Spacer-Länge.
Abbildung: Variation der Spacer-Länge:
Substratstrom-Kennlinie 
des -Kanal-Transistors
für , und Spacer-Länge.