金属栅功函数优化及其后栅工艺对32nm器件性能的模拟研究

摘要

基于Synopsys SWB仿真平台,研究了高K介质金属栅器件中栅功函数变化在N/PMOSFET器件的影响；模拟和分析了金属栅功函数在Lgate=32 nm N/PMOSFET器件工作特性提高中的最佳优化方向及其机理.研究结果表明,栅极功函数对N/PMOS器件工作电流Idsat的影响并非简单地单调变化,而是呈现类似钟型分布的特性；存在最佳工作点.同时金属功函数的优化对于器件短沟道效应SCE和关断漏电流的抑制有着显著地影响.此外通过模拟金属栅替代多晶硅栅的应力模拟表明,自去除多晶硅栅到在沉积金属栅的过程中,会对器件沟道区产生明显的应力作用,从而极大提高器件的工作电流特性.因而,采用优化的金属栅代替多晶硅栅结合High-k材料可以有力推动CMOS器件继续沿着摩尔定律向更小器件尺寸的发展.