不过虽然多晶硅在过去的二十多年里已成为制造ⅣR)SFET栅极的标准,但也有 M24256-BWMN6TP若干缺点使得工业界在先进CMOS器件产品中使用高介电常数的介质和金属栅极(High虑 etal Gate,HKMG),这些缺点如下:多晶硅导电性不如金属,限制了信号传递的速度。虽然可以利用掺杂的方式改善其导电性,但效果仍然有限。有些熔点比较高的金属材料如:钨(Tungsten)、钛(Titanium)、钴(Cobalt)或镍(Nickel)被用来和多晶硅制成合金。这类混合材料通常称为金属硅化物(silicide)。加上了金属硅化物的多晶硅栅极导电特性显著提高,而且义能够耐受高温工艺。此外因为金属硅化物的位置是在栅极表面,离沟道区较远,所以也不会对M(EFET的阈值电压造成太大影响。在栅极、源极与漏极都镀上金属硅化物的工艺称为“自我对准金属硅化物工艺”(&lf Aligned sili0de),通常简称salicide△艺。

   当MOSFET的器件尺寸缩得非常小、栅极氧化层也变得非常薄时,例如,最新△艺可以把氧化层厚度缩小到lnm左右,一种过去没有发现的称之为“多晶硅耗尽”现象也随之产生。当M()SFET的反型层形成时,有多晶硅耗尽现象的M(泻FET栅极多晶硅靠近氧化层处,会出现一个耗尽层,无形中增加了栅氧化层厚度,影响M()SFET器件性能。要解决这种问题,一种解决方案是将多晶硅完全的合金化,称为FU~qI(FUlly SIlicide Polysilicon Gate)工艺。金属栅极是另一种最好的方案,可行的材料包括钽(Tantalum)、钨、氮化钽(Tantalum

Nitride),或是氮化钛(Titalium Nithde)再加上铝或钨。这些金属栅极通常和高介电常数物质形成的氧化层一起构成MOs电容。

   在过去的半个多世纪中,以CMC)S技术为基础的集成电路技术一直遵循“摩尔定律”,即通过缩小器件的特征尺寸来提高芯片的工作速度、增加集成度以及降低成本,取得了巨大的经济效益与科学技术的重大发展,推动了人类文明的进步,被誉为人类历史上发展最快的技术之一。伴随MOS器件特征尺寸按比例不断缩小,源与漏之间的距离也越来越短,沟道不仅受栅极电场,同时也受到漏极电场的影响,这样一来栅极对沟道的控制能力变差,栅极电压夹断沟道的难度也越来越大,如此便容易发生亚阀值漏电(Sub_threshold leakage)现象,形成短沟道效应(Short Channel Effects,sCE)。这样会导致晶体管性能的严重退化,影响其开关效率以及速度。如果短沟道效应得不到有效控制,传统的平面体硅MOSFET的尺寸持续按比例缩小将变得越来越困难。集成电路技术发展到当今20nm技术节点及以下时,在速度、功耗、集成度、可靠性等方面将受到一系列基本物理和工艺技术问题的限制为了克服这些挑战,人们致力于两方面的研究:一方面积极研发全新的信息处理技术,以便在CMOS技术的能力范围之外继续实现或超越摩尔定律;另一方面积极研究器件新结构、新材料,以便充分挖掘CMOS技术的潜力,实现CMOS技术沿摩尔定律进一步按比例缩小。比如,在传统晶体管的△艺设计中采用新的材料,如高乃电介质,金属栅材料以及隐埋应变硅源漏,或者发展替代传统平面结构的晶体管器件结构给出当代CM(E集成电路材料与器件结构的演进[b^硐。