一种完全硅化(FUSI)工艺形成的金属门电极最近受到青睐。日本NEC公司和NEC Electronics公司日前在国际电子器件会议(IEDM)上发表了一种“相控完全硅化(phase-controlled full-silicidation)”方案。他们在高K门绝缘层上构造的晶体管采用了镍硅化合物作为多晶硅层上的门电极。
同样的镍层在多晶硅层上形成,其中PMOS晶体管较厚,NMOS晶体管较薄。然后镍和多晶硅叠层经退火形成镍硅化合物。通过控制镍层的厚度,合成的镍硅化合物对相同工艺的PMOS和NMOS采用不同的合金相(alloy phases)。NMOS晶体管是NiSi2或NiSi门,PMOS晶体管则是Ni3Si门。
通过改变镍硅化合物的合金成分,每一个PMOS和NMOS晶体管可实现较宽的阈值电压控制范围。NEC研究小组称,这一技术使PMOS和NMOS晶体管能够具有最合适的切换特性。其结果是改进了阈下电流、载体活动性和门级漏电流。NEC报告显示,晶体管电流驱动能力提高了20%,同时保持了高K门绝缘体的低漏电特性,可满足45nm晶体管的低旁路功耗和低工作功耗的要求。“这种材料甚至在32nm晶体管中也有应用潜力。”NEC系统器件研究实验室高级经理Yasunori Mochizuki表示。
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