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日本瑞薩科技為計(jì)劃在2008年投入量產(chǎn)的45nm工藝SoC（系統(tǒng)級芯片）開發(fā)出了低成本CMOS技術(shù)。通過采用在pMOS中使用金屬柵、在nMOS中使用多晶硅柵的混合結(jié)構(gòu)，利用成本比過去更低的工藝實(shí)現(xiàn)了45nm工藝所需的驅(qū)動性能。瑞薩在美國舊金山舉辦的“2006 IDEM（2006年IEEE國際電子器件會議）”上進(jìn)行了技術(shù)發(fā)表（演講序號為9.5）。該技術(shù)主要面向手機(jī)SoC等需要低待機(jī)電流的用途。
重視制造成本，只有pMOS中采用金屬柵
瑞薩利用此次開發(fā)的技術(shù)試制出了柵長40nm的CMOS FET。柵絕緣膜和pMOS柵電極分別使用了HfSiON和TiN。從驅(qū)動性能（導(dǎo)通電流）來看，nMOS和pMOS分別為620μA/μm和360μA/μm。導(dǎo)通電流均為20pA/μm，與nMOS和pMOS均采用金屬柵的雙金屬柵結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品性能相比毫不遜色。pMOS的驅(qū)動能力除采用金屬柵外，還通過向溝道中注入氟氣提高了驅(qū)動能力。
該公司開發(fā)的新技術(shù)的特點(diǎn)在于能夠利用成本比過去更低的制造工藝實(shí)現(xiàn)如此出色的性能。形成high-k柵絕緣膜之后再形成TiN膜，然后在nMOS一側(cè)以蝕刻方式將這層膜去掉，再在它上面形成多晶硅膜即告完成。
在此之前提出的用于45nm工藝的技術(shù)中，nMOS和pMOS均采用金屬柵的CMOS結(jié)構(gòu)與此次新開發(fā)的技術(shù)相比，制造成本更容易升高。其原因在于n型金屬材料的性能會因高溫?zé)崽幚矶陆?，而p型金屬又很難進(jìn)行低損加工，為解決這些問題只好采用新材料和工藝的緣故。
不過，瑞薩認(rèn)為，從元件性能方面來說，雙金屬柵結(jié)構(gòu)是面向45nm工藝的佳結(jié)構(gòu)。因此準(zhǔn)備同時(shí)推進(jìn)能以低成本實(shí)現(xiàn)雙金屬柵結(jié)構(gòu)的工藝技術(shù)開發(fā)。
