由于金屬柵極功函數(shù)與柵介質材料有關。高乃/金屬柵結構界面處存在本征界面態(tài),導致金屬費米能級向高乃介質的電荷中性能級移動,產(chǎn)生費米能級釘軋效應。 TC74LCX08FT這種效應使得有效功函數(shù)主要由高乃介質決定,大幅縮小了金屬柵在高慮介質上的有效功函數(shù)調制范圍(見圖6.3),使高乃介質上的金屬柵有效功函數(shù)的調制變得困難「4]。另外,高溫退火可能導致金屬柵與柵介質間的界面反應和相互擴散,造成有效功函數(shù)的嚴重漂移。圖6.4所示為金屬柵極/⒏02介質體系,在高溫退火后,金屬有效功函數(shù)移向⒏的禁帶中央「5]。金屬柵極/高乃體系同樣會遇到同樣的問題。Ⅱ因此,金屬柵材料的選擇會因 為HKMG整合工藝不同而不同。而先柵極金屬柵材料的選擇比后柵極工藝更加困難。

   早期的解決思路主要是通過改變金屬柵極材料的成分獲得合適的有效功函數(shù)和高的熱穩(wěn)定性。