氮的加人可以很大程度上提高金属栅的热稳定性和抗氧化能力。难熔金属的氮化物(TiN、TaN、HfN、WN)与高乃栅介质之间有较好的热力学和化学稳定性,界面特性良好,与高乃栅介质的集成表现出良好的电学特性。 TC74LVX4245FS但由于难熔金属氮化物与高勿材料在源漏杂质激活过程中的界面反应、高乃介质中的氧空位、偶极子层、金属诱生界面态等引起的费米能级钉轧效应,使金属栅的有效功函数一般被限制在禁带中央附近。

    目前对于先栅极工艺,通常采用高乃/金属栅的界面调制,通过在界面处引入偶极子层来调节有效功函数。通常采用功函数位于带隙中间的金属(如TiN),而通过在高乃介质上(或下)沉积不同的覆盖层来调节Vt。通过覆盖层得到带边功函数的原理是覆盖层与高乃材料在高温退火过程中发生互混,最后在高乃/⒏02界面处形成偶极子层来实现的。La等适合调节NMOS管有效功函数是因为1'幻03中氧的区域浓度小于过渡层⒏O2中的氧的浓度,所以氧会向高虍方向移动,最后形成电场是由界面层⒏02指向高虍介质的偶极子层,该电场的存在可以改变带边间的势垒差,使NMOS管金属栅的有效功函数从禁带中央附近向导带附近移动;而Al诱生的偶极子层的极性与La形成的偶极子层的极性相反,使PM(Ds管金属栅的有效功函数从禁带中央附近向价带附近移动「丬,如图6.5所示。但是如前所述,这种方法对NMOs的作用十分明显,而对PMOS效果则不显著,而且由于A1203的乃值较低,PM()s的EOT也会受到影响。所以高性能器件的PMOs的Vt调节目前仍是先栅极工艺中的主要挑战之一。而采用后栅极I艺,由于不需要经历高温的源漏激活过程,金属材料的选择相对较简单。目前量产的Intel公司主要采用TiN作为PMOs的金属栅极,而通过扩散形成TiAlN作为NMOs的金属栅极。