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IBM等发表面向45nm工艺SOI底板CMOS的金属栅极与高介电率栅极绝缘膜技术

   2007-06-19   点击:495

       美国IBM、美国AMD、索尼及东芝4家公司联合发表了面向使用SOI(silicon on insulator)的45nm工艺CMOS的金属栅极高介电率(high-k)栅极绝缘膜技术。采用了先加工栅极工艺(gate-first Process)。

  目前已证实,通过在栅极长度为33nm的FET中导入金属栅极/high-k绝缘膜,能够抑制短沟道效应。栅极电极采用与超薄金属和多结晶Si的层积构造这一原有技术相近的构造。通过基于CMOS的特性评测,得到了带边附近的功函数。先加工栅极工艺存在的问题是,经过旨在使源漏区活性化的退火后,栅极电极的功函数向带隙中间值(mid gap)偏移。此次并未公布成功避免这一问题的具体方法。

各公司证实金属栅极与high-k在CMOS中的效果

  此外,在“2007 Symposium on VLSI Technology”的最后一天,多项发表提出了优化金属栅极表观功函数的方法(Session 9A “Metal/FUSI Devices”和Session 11A “Metal Gat
e CMOS”)。由美国SEMATECH等组成的研究小组发表了在pMOS沟道中使用SiGe的方法以及在金属栅极(MoN)中添加Al的方法。韩国三星电子介绍了在栅极绝缘膜与多结晶Si之间插入超薄TaN的MIPS(metal inserted poly-Si stacks)技术。

  这些技术以前均已作为工艺技术发表过,而此次证实在应用于CMOS时能够提高性能。由新加坡Silicon Nano Device Laboratory和新加坡国立大学组成的小组导入了新材料;作为适于nMOS的低工作常数的栅极电极材料,该小组提出了HfC。

只有英特尔对新技术的实用化充满信心

  在会期后半程的普通演讲及Rump Session上,原本希望能够从宣布将使金属栅极与high-k绝缘膜实现实用化的英特尔和IBM获得一些技术信息,然而两公司并未公布能够指定材料及工艺的具体内容。

  在Rump Session上,除英特尔和IBM外,东芝、NEC电子、三星及SEMATEC也参加了小组讨论。英特尔表示,将在2007年下半年开始应用导入金属栅极/high-k绝缘膜的工艺实施量产供货,预计2008年第3季度将占到供货量一半。而英特尔以外的LSI厂商则表示,目前基于老技术的产量较大,要想使导入金属栅极与high-k绝缘膜的产品占到半数以上,还需要很长一段时间。各公司均对开发面向内存及低泄漏版逻辑LSI的低成本金属栅极与high-k工艺技术的必要性进行了阐述。
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