熱載子注入

熱載子注入（英語：Hot carrier injection, HCI）是固態電子元件中發生一個現象，當電子或電洞獲得足夠的動能後，它們就能夠突破勢壘的約束。這裡「熱」這個術語是指用來對載子密度進行建模的有效溫度，而非元件本身的溫度。由於載子被束縛在金屬氧化物半導體場效電晶體的閘極電介質層中，電晶體的開關性能可以被永久地改變，熱載子注入是一種可能對半導體元件可靠性產生負面影響的機制^[1]。

熱載子效應的原理：當 MOSFET 的通道長 L 很小時，也就是 short-channel（短通道）元件。

此時，靠近 Drain 端的橫向電場 E ≒ Vds/L 會是很大。

MOSFET 的通道載子，NMOS 的電子或 PMOS 的電洞，從 Source 端跑向 Drain 端時，受到上述橫向電場 E 的作用而獲得能量，稱為熱載子 (Hot carrier)。

熱載子所獲得能量如果夠大，將產生碰撞游離 (impact ionization)，就會生成很多的電子-電洞對 (electron-hole pair)。

這些電子-電洞對，有些會受到Gate端電壓的吸引，而跑入閘極氧化層裡，變成陷井電荷 (trapped charge) 或固定電荷 (fixed charge)，或是打斷氧化層/矽界面上的鍵結，形成界面態 (interface states)； 有些是會跑入基板 (substrate) 端，構成 substrate 電流。

種種上面提到的結果，都會對MOSFET元件的可靠度特性產生影響，降低其使用的壽命。^[2]