先柵極還是后柵極 業(yè)界爭論高K技術(shù)

　　消除SiO2界面層方面，在去年12月份舉辦的IEDM會(huì )議上，科學(xué)家們發(fā)布了多篇有關(guān)如何消除SiO2界面層的文章(ZIL:zero interface layer)，其中IBM的Fishkill技術(shù)聯(lián)盟也公布了自己的方案，并宣稱(chēng)這種方案將在自己的gate-first 32/28nm制程中使用。(圖3)

　　耶魯大學(xué)的T.P. Ma教授表示，ZIL技術(shù)雖然非常吸引人，但通常需要使用高溫工步來(lái)消除SiO2界面層，而gate-first工藝制作的柵極則正好能夠承受這種高溫，所以這項技術(shù)對采用gate-first工藝的廠(chǎng)商比較有利。他認為，按照他的理解，ZIL技術(shù)的實(shí)現需要使用“高溫化學(xué)反應”來(lái)有效地去除柵極結構中殘留的SiO2界面層，這樣這項工藝對使用gate-first工藝的廠(chǎng)家而言實(shí)現起來(lái)難度更小一些，而使用gate-last工藝的廠(chǎng)商則會(huì )盡量避免使用高溫工步。他還表示，IBM和Sematech公司所制出的ZIL結構已經(jīng)能夠在5埃的等效氧化層厚度條件下達到較好的防漏電性能。

　　不過(guò)據Sematech公司的材料與新興科技研發(fā)副總裁Raj Jammy表示，盡管Sematech公司早期的ZIL結構確實(shí)是在gatefirst工藝的基礎上制造出來(lái)的，但是“要制出ZIL未必需要依靠高溫處理工步，而主要是要去掉界面層中的氧離子。”他還強調不同的情況需要采用不同的熱處理方式來(lái)進(jìn)行處理，才能得到較好的管子參數。(圖4)

　　另外一篇IMEC的研究報告則指出，“我們制作ZIF的方法是需要進(jìn)行高溫熱處理的，不過(guò)要生成理想的無(wú)界面層柵極結構的方法有很多種，因此未必說(shuō)gatelast工藝就不利于ZIL的制作。”他還表示應該可以找到一種方案來(lái)兼顧ZIL與gatelast工藝的優(yōu)點(diǎn)。

　　另外，在被問(wèn)及對ZIL技術(shù)的看法時(shí)，Intel高管Bohr回答稱(chēng)，“在我的印象中這種技術(shù)并不是很有效，這主要是由于ZIL結構對溝道的載流子遷移率有一定的不良影響，而如果我們能夠很好地控制界面層的材料和厚度，管子的性能一樣也可以達到要求”，他還表示“相比之下，我認為我們應該努力去改善High-K絕緣層的材料，并想辦法減小金屬電極的電容.”

　　Gartner 市調公司的Freeman則表示，從28nm制程節點(diǎn)開(kāi)始，臺積電公司與GlobalFoundries之間的HKMG產(chǎn)品由于所用的工藝不同，因此將存在比較明顯的區別。按照這樣的差別趨勢發(fā)展下去，一種最終的可能就是IBM和GlobalFoundries會(huì )在22nm制程節點(diǎn)馬上轉向gate- last工藝，而另外一種可能就是由于gatefirst在ZIL方面的優(yōu)勢被實(shí)際的應用證明，而將慢慢處于領(lǐng)先的位置。Freeman還表示：“在 16nm制程節點(diǎn)，如何控制好管子的界面層，將是至關(guān)重要的。”

　　參考文獻：

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　　8. T. Ando, et al., "Understanding Mobility Mechanisms in Extremely Scaled HfO2 (EOT 0.42 nm) Using Remote Interfacial Layer Scavenging Technique and Vt-tuning Dipoles With Gate-First Process," 2009 IEDM, p. 423.