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《信息科学与微电子技术:中国科协第三届青年学术年会论文集》1998年
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新型CMOS栅极堆栈结构及材料——21世纪对微电子工业的巨大挑战(英文)

周治平  
【摘要】:根据美国国家半导体技术发展路程图的预计,到2006年,当0.1μm技术到来之后,二氧化硅将不适于继续被用作CMOS器件中栅极的隔离材料,因为届时二氧化硅作为栅极隔离层的厚度必须小于0.0015μm或1.5nm,而穿过这种厚度的二氧化硅隔离层的漏电流将大大超过器件的允许极限。与此紧紧相关的另一个问题是栅极的电极材料。由于现在普遍使用的掺杂多晶硅电极存在着多晶耗尽及电阻较高等问题,使得沟通电荷很难控制。当器件尺寸缩小到0.1μm时,掺杂多晶硅电极将无法再继续使用,因此,新型CMOS栅极堆栈结构及材料的研究与开发势在必行。但是,到目前为止,还没有谁能知道到底什么样的材料适合用于栅极的隔离层及电极。也没有人能回答,在应用新的材料时,栅极堆栈的结构应该怎样组成,怎样制造,以及怎样才能使现有的半导体制造工艺不致于被全部淘汰,换言之,金属-氧化物-半导体的原始堆栈结构能否经受21世纪技术发展的严峻挑战,还是一个未知数。半导体工业不仅是现代工业革命的技术基础,更是当前信息技术飞速发展的主要原动力。如果CMOS栅极堆栈的结构、材料及制造问题不能迅速解决,整个微电子工业将不会象莫尔预计的那样以每年25%的速率持续增长,从而影响到现代信息技术及信息产业的正常发展。能否解决CMOS栅极堆栈的问题是关系到现代工业技术革命能否以正常速度持续下去的问题。本文试图较为系统地阐述这些世纪挑战问题,并且提出乔治亚理工学院先进CMOS技术研究小组的战略对策,借以抛砖引玉。
【作者单位】:美国乔治亚理工学院
【分类号】:TN386.1

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