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利用氮化鋁鈦作為鎢金屬閘極之阻擋層以改善先進製程之MOS電容

為了解決future n7清潔的問題，作者賴冠廷 這樣論述：

　　替代金屬閘極(RMG)在現今的FinFET CMOS製程中是相當主流的技術之一，透過沉積多層的功函數金屬來調變臨界電壓(VT)，以因應不同類型元件的需求。在功函數金屬之後，尚須填充鎢(W)這類的低電阻率之金屬，提升閘極的導電性。在填充鎢金屬之前，往往需要事先沉積一層氮化鈦(TiN)作為阻擋層/附著層。然而，隨著技術節點微縮，在功函數金屬厚度不變的條件下，阻擋層佔據了閘極溝槽大部分空間，這結果將限制了鎢金屬的填充，導致較高的閘極電阻。因此，為了能讓元件持續微縮，勢必要發展新的阻擋層材料，降低其厚度，以解決CMOS的導電性問題。　　本篇論文研究利用對功函數金屬鋁化鈦(TiAl)進行局部摻氮製

程，形成氮化鋁鈦(TiAlN)，並實現其作為鎢金屬閘極阻擋層的電容元件。元件的量測發現，使用TiAlN阻擋層的元件之平帶電壓，可以等效於使用5 nm TiN阻擋層的元件，證明TiAlN也具有良好的阻擋效果。在片電阻的量測上，以摻氮之TiAlN取代TiN並搭配鎢金屬堆疊，其阻值也降低了近20%。　　改用對TiAl摻氮形成之TiAlN，能夠解決因犧牲額外的TiN阻擋層所衍生的問題，提升鎢金屬閘極的特性；經過可靠度測試後，TiAlN之元件也有比擬傳統TiN的表現。以上結果說明了TiAlN阻擋層的可行性，並提供了改善先進RMG製程的方案，可以延續至未來更加微縮的技術節點。