DIE Probleme im Zusammenhang mit heißen Ladungsträgern sind
als die wichtigsten Einschränkungen für die zulässige
Versorgungsspannung und Verkleinerung von Feldeffekttransistoren
bekannt. Unter heißen Ladungsträgern versteht man Ladungsträger,
deren Energie einige (mit der Boltzmannkonstante
und der
Temperatur
des Kristallgitters) über dem Fermi-Niveau liegt
[Sze90].
Diese Ladungsträger sind nicht im thermischen Gleichgewicht mit dem
Gitter. Ihrer höheren Energie entspricht eine höhere Temperatur,
daher bezeichnet man sie als ,,heiße`` Ladungsträger.
Heiße Ladungsträger entstehen im MOSFET durch die hohe elektrische
Feldstärke in der Drain-Kanal-Region und generieren Ladungsträgerpaare
durch Stoßionisation. Die Injektion heißer Ladungsträger in das Gate-Oxid
verändert die elektrischen Eigenschaften
des Bauelements (Threshold-Spannung, Steilheit, Sättigungs-Drainstrom)
während des Betriebs; das Gate-Oxid degradiert.
Der Substratstrom, der aus der Ladungsträgergeneration
durch Stoßionisation gespeist wird, kann den parasitären
Bipolartransistor Source-Substrat-Drain aufsteuern und das
Zusammenbrechen der Drain-Source-Spannung bewirken (,,snap-back``).
In komplementären MOS-Technologien (CMOS) kann der Substratstrom
die parasitäre
Thyristor-Struktur, gebildet aus -MOS-Drain,
-Wanne,
-Wanne
und
-MOS-Source, zum Zünden bringen (,,latch up``) und damit
die Schaltung gefährden.
Daher befassen sich viele Arbeiten über Feldeffekttransistoren mit der Unterdrückung heißer Ladungsträger. Es wird dabei vornehmlich die Struktur und Dopandenverteilung der Drain-Region diskutiert, woraus sich die Klassifizierung ,,Drain Engineering`` für diesen Abschnitt der MOSFET-Entwicklung ableitet.