不過雖然多晶硅在過去的二十多年里已成為制造ⅣR)SFET柵極的標準,但也有 M24256-BWMN6TP若干缺點使得工業界在先進CMOS器件產品中使用高介電常數的介質和金屬柵極(High慮 etal Gate,HKMG),這些缺點如下:多晶硅導電性不如金屬,限制了信號傳遞的速度。雖然可以利用摻雜的方式改善其導電性,但效果仍然有限。有些熔點比較高的金屬材料如:鎢(Tungsten)、鈦(Titanium)、鈷(Cobalt)或鎳(Nickel)被用來和多晶硅制成合金。這類混合材料通常稱為金屬硅化物(silicide)。加上了金屬硅化物的多晶硅柵極導電特性顯著提高,而且義能夠耐受高溫工藝。此外因為金屬硅化物的位置是在柵極表面,離溝道區較遠,所以也不會對M(EFET的閾值電壓造成太大影響。在柵極、源極與漏極都鍍上金屬硅化物的工藝稱為“自我對準金屬硅化物工藝”(&lf Aligned sili0de),通常簡稱salicide△藝。

   當MOSFET的器件尺寸縮得非常小、柵極氧化層也變得非常薄時,例如,最新△藝可以把氧化層厚度縮小到lnm左右,一種過去沒有發現的稱之為“多晶硅耗盡”現象也隨之產生。當M()SFET的反型層形成時,有多晶硅耗盡現象的M(瀉FET柵極多晶硅靠近氧化層處,會出現一個耗盡層,無形中增加了柵氧化層厚度,影響M()SFET器件性能。要解決這種問題,一種解決方案是將多晶硅完全的合金化,稱為FU~qI(FUlly SIlicide Polysilicon Gate)工藝。金屬柵極是另一種最好的方案,可行的材料包括鉭(Tantalum)、鎢、氮化鉭(Tantalum

Nitride),或是氮化鈦(Titalium Nithde)再加上鋁或鎢。這些金屬柵極通常和高介電常數物質形成的氧化層一起構成MOs電容。

   在過去的半個多世紀中,以CMC)S技術為基礎的集成電路技術一直遵循“摩爾定律”,即通過縮小器件的特征尺寸來提高芯片的工作速度、增加集成度以及降低成本,取得了巨大的經濟效益與科學技術的重大發展,推動了人類文明的進步,被譽為人類歷史上發展最快的技術之一。伴隨MOS器件特征尺寸按比例不斷縮小,源與漏之間的距離也越來越短,溝道不僅受柵極電場,同時也受到漏極電場的影響,這樣一來柵極對溝道的控制能力變差,柵極電壓夾斷溝道的難度也越來越大,如此便容易發生亞閥值漏電(Sub_threshold leakage)現象,形成短溝道效應(Short Channel Effects,sCE)。這樣會導致晶體管性能的嚴重退化,影響其開關效率以及速度。如果短溝道效應得不到有效控制,傳統的平面體硅MOSFET的尺寸持續按比例縮小將變得越來越困難。集成電路技術發展到當今20nm技術節點及以下時,在速度、功耗、集成度、可靠性等方面將受到一系列基本物理和工藝技術問題的限制為了克服這些挑戰,人們致力于兩方面的研究:一方面積極研發全新的信息處理技術,以便在CMOS技術的能力范圍之外繼續實現或超越摩爾定律;另一方面積極研究器件新結構、新材料,以便充分挖掘CMOS技術的潛力,實現CMOS技術沿摩爾定律進一步按比例縮小。比如,在傳統晶體管的△藝設計中采用新的材料,如高乃電介質,金屬柵材料以及隱埋應變硅源漏,或者發展替代傳統平面結構的晶體管器件結構給出當代CM(E集成電路材料與器件結構的演進[b^硐。