HfSiON 及びSiO_2 ゲート絶縁膜上のNiフルシリサイドメタルゲート電極

摘要

Si 電界効果トランジスタ（MOSFET，図1）は半導体集積回路を構成する基本スイッチ素子であり、その高性能化が望まれている。MOSFET 性能は通常OＮ時の駆動電流（ドレイン電流：Id）で測られる。Id はゲート容量に比例するので、従来の多結晶Si（poly-Si）電極/SiO_2 絶縁膜からなるMOSFETでは高性能化のためゲート絶縁膜の薄膜化が行われてきた。しかし、現在ゲート酸化膜の薄膜化が進みSiO_2 絶縁膜を流れるゲートリーク電流I_g が素子の消費電力や駆動力に問題を起こすほど大きくなろうとしている。また、絶縁膜を薄膜化してもpoly-Si 電極では0.2 から0.5 nm の空乏層が形成され、トランジスタを駆動するときの実効的な酸化膜厚（反転容量膜：T_(INV)）が厚くなってしまう。そこで、SiO_2 より誘電率の大きな高誘電率（high-k）材料を用いて物理膜厚を大きくしI_gを抑制するとともに、ゲート空乏化が原理的に存在しないメタルゲートを導入するため研究が進められている。