Silicon N-metal-oxide-semiconductor (NMOS) and P-metal-oxide-semiconductor (PMOS) band edge effective work functions and the correspondingly low threshold voltages (Vt) are demonstrated using standard fab materials and processes in a gate-last scheme employing low-temperature anneals and selective cladding layers. Al diffusion from the cladding to the TiN/HfO2 interface during forming gas anneal together with low O concentration in the TiN enables low NMOS Vt. The use of non-migrating W cladding along with experimentally detected N-induced dipoles, produced by increased oxygen in the TiN, facilitates low PMOS Vt.

1.
H. J.
Li
and
M. I.
Gardner
,
IEEE Electron Device Lett.
26
,
441
(
2005
).
2.
J. K.
Schaeffer
,
L. R. C.
Fonseca
,
S. B.
Samavedam
,
Y.
Liang
,
P. J.
Tobin
, and
B. E.
White
,
Appl. Phys. Lett.
85
,
1826
(
2004
).
3.
E.
Cartier
,
F. R.
McFeely
,
V.
Narayanan
,
P.
Jamison
,
B. P.
Linder
,
M.
Copel
,
V. K.
Paruchuri
,
V. S.
Basker
,
R.
Haight
,
D.
Lim
,
R.
Carruthers
,
T.
Shaw
,
M.
Steen
,
J.
Sleight
,
J.
Rubino
,
H.
Deligianni
,
S.
Guha
,
R.
Jammy
, and
G.
Shahidi
,
Dig. Tech. Pap. – Symp. VLSI Technol.
2005
,
230
.
4.
B.
Chen
,
R.
Jha
,
H.
Lazar
,
N.
Biswas
,
J.
Lee
,
B.
Lee
,
L.
Wielunski
,
E.
Garfunkel
, and
V.
Misra
,
IEEE Electron Device Lett.
27
,
228
(
2006
).
5.
J.
Lee
,
H.
Park
,
H.
Choi
,
M.
Hasan
,
M.
Jo
,
M.
Chang
,
B. H.
Lee
,
C. S.
Park
,
C. Y.
Kang
, and
H.
Hwang
,
Appl. Phys. Lett.
92
,
263505
(
2008
).
6.
E.
Cartier
,
M.
Steen
,
B. P.
Linder
,
T.
Ando
,
R.
Iijima
,
M.
Frank
,
J. S.
Newbury
,
Y. H.
Kim
,
F. R.
McFeely
,
M.
Copel
,
R.
Haight
,
C.
Choi
,
A.
Callegari
,
V. K.
Paruchuri
, and
V.
Narayanan
,
Dig. Tech. Pap. – Symp. VLSI Technol.
2009
,
42
.
7.
W.
Mizubayashi
,
K.
Akiyama
,
W.
Wang
,
M.
Ikeda
,
K.
Iwamoto
,
Y.
Kamimuta
,
A.
Hirano
,
H.
Ota
,
T.
Nabatame
, and
A.
Toriumi
,
Dig. Tech. Pap. – Symp. VLSI Technol.
2008
,
42
.
8.
E.
Cartier
,
M.
Hopstaken
, and
M.
Copel
,
Appl. Phys. Lett.
95
,
042901
(
2009
).
9.
M.
Chudzik
,
B.
Doris
,
R.
Mo
,
J.
Sleight
,
E.
Cartier
,
C.
Dewan
,
D.
Park
,
H.
Bu
,
W.
Natzle
,
W.
Yan
,
C.
Ouyang
,
K.
Henson
,
D.
Boyd
,
S.
Callegari
,
R.
Carter
,
D.
Casarotto
,
M.
Gribelyuk
,
M.
Hargrove
,
W.
He
,
Y.
Kim
,
B.
Linder
,
N.
Moumen
,
V. K.
Paruchuri
,
J.
Stathis
,
M.
Steen
,
A.
Vayshenker
,
X.
Wang
,
S.
Zafar
,
T.
Ando
,
R.
Iijima
,
M.
Takayanagi
,
V.
Narayanan
,
R.
Wise
,
Y.
Zhang
,
R.
Divakaruni
,
M.
Khare
, and
T. C.
Chen
,
Dig. Tech. Pap. – Symp. VLSI Technol.
2007
,
194
.
10.
X.
Chen
,
S.
Samavedam
,
V.
Narayanan
,
K.
Stein
,
C.
Hobbs
,
C.
Baiocco
,
W.
Li
,
D.
Jaeger
,
M.
Zaleski
,
S.
Yang
,
N.
Kim
,
Y.
Lee
,
D.
Zhang
,
L.
Kang
,
J.
Chen
,
H.
Zhuang
,
A.
Sheikh
,
J.
Wallner
,
M.
Aquilino
,
J.
Han
,
Z.
Jin
,
J.
Li
,
G.
Massey
,
S.
Kalpat
,
R.
Jha
,
N.
Moumen
,
R.
Mo
,
S.
Kershnan
,
X.
Wang
,
M.
Chudzik
,
M.
Chowdhury
,
D.
Nair
,
C.
Reddy
,
Y. W.
Teh
,
C.
Kothandaraman
,
D.
Coolbaugh
,
S.
Pandey
,
D.
Tekleab
,
A.
Thean
,
M.
Sherony
,
C.
Lage
,
J.
Sudijono
,
R.
Lindsay
,
J.-H.
Ku
,
M.
Khare
, and
A.
Steegen
,
Dig. Tech. Pap. – Symp. VLSI Technol.
2008
,
88
.
11.
H. N.
Alshareef
,
H. R.
Harris
,
H. C.
Wen
,
C. S.
Park
,
C.
Huffmann
,
K.
Choi
,
H. F.
Luan
,
P.
Majhi
,
B. H.
Lee
,
R.
Jammy
,
D. J.
Lichtenwalner
,
J. S.
Jur
, and
A. I.
Kingon
,
Dig. Tech. Pap. – Symp. VLSI Technol.
2006
,
7
.
12.
K.
Tatsumura
,
T.
Ishihara
,
S.
Inumiya
,
K.
Nakajima
,
A.
Kaneko
,
M.
Goto
,
S.
Kawanaka
, and
A.
Kinoshita
,
Tech. Dig. - Int. Electron Devices Meet.
2008
,
25
.
13.
K.
Mistry
,
C.
Allen
,
C.
Auth
,
B.
Beattie
,
D.
Bergstrom
,
M.
Bost
,
M.
Brazier
,
M.
Buehler
,
A.
Cappellani
,
R.
Chau
,
C. H.
Choi
,
G.
Ding
,
K.
Fischer
,
T.
Ghani
,
R.
Grover
,
W.
Han
,
D.
Hanken
,
M.
Hattendorf
,
J.
He
,
J.
Hicks
,
R.
Huessner
,
D.
Ingerly
,
P.
Jain
,
R.
James
,
L.
Jong
,
S.
Joshi
,
C.
Kenyon
,
K.
Kuhn
,
K.
Lee
,
H.
Liu
,
J.
Maiz
,
B.
McIntyre
,
P.
Moon
,
J.
Neirynck
,
S.
Pae
,
C.
Parker
,
D.
Parsons
,
C.
Prasad
,
L.
Pipes
,
M.
Prince
,
P.
Ranade
,
T.
Reynolds
,
J.
Sandford
,
L.
Shifren
,
J.
Sebastian
,
J.
Seiple
,
D.
Simon
,
S.
Sivakumar
,
P.
Smith
,
C.
Thomas
,
T.
Troeger
,
P.
Vandervoorn
,
S.
Williams
, and
K.
Zawadzki
,
Tech. Dig. - Int. Electron Devices Meet.
2007
,
247
.
14.
P.
Packan
,
S.
Akbar
,
M.
Armstrong
,
D.
Bergstrom
,
M.
Brazier
,
H.
Deshpande
,
K.
Dev
,
G.
Ding
,
T.
Ghani
,
O.
Golonzka
,
W.
Han
,
J.
He
,
R.
Heussner
,
R.
James
,
J.
Jopling
,
C.
Kenyon
,
S.-H.
Lee
,
M.
Liu
,
S.
Lodha
,
B.
Mattis
,
A.
Murthy
,
L.
Neiberg
,
J.
Neirynck
,
S.
Pae
,
C.
Parker
,
L.
Pipes
,
J.
Sebastian
,
J.
Seiple
,
B.
Sell
,
A.
Sharma
,
S.
Sivakumar
,
B.
Song
,
A.
St. Amour
,
K.
Tone
,
T.
Troeger
,
C.
Weber
,
K.
Zhang
,
Y.
Luo
, and
S.
Natarajan
,
Tech. Dig. - Int. Electron Devices Meet.
2009
,
659
.
15.
C.-H.
Jan
,
M.
Agostinelli
,
M.
Buehler
,
Z.-P.
Chen
,
S.-J.
Choi
,
G.
Curello
,
H.
Deshpande
,
S.
Gannavaram
,
W.
Hafez
,
U.
Jalan
,
M.
Kang
,
P.
Kolar
,
K.
Komeyli
,
N.
Lazo
,
T.
Leo
,
J.
Lin
,
N.
Lindert
,
S.
Ma
,
L.
McGill
,
C.
Meining
,
A.
Paliwal
,
J.
Park
,
K.
Phoa
,
I.
Post
,
N.
Pradhan
,
M.
Prince
,
A.
Rahman
,
J.
Rizk
,
L.
Rockford
,
G.
Sacks
,
H.
Tashiro
,
C.
Tsai
,
P.
Vandervoorn
,
J.
Xu
,
L.
Yang
,
J.-Y.
Yeh
,
J.
Yip
,
K.
Zhang
, and
P.
Bai
,
Tech. Dig. - Int. Electron Devices Meet.
2009
,
647
.
16.
C. L.
Hinkle
,
R. V.
Galatage
,
R. A.
Chapman
,
E. M.
Vogel
,
H. N.
Alshareef
,
C.
Freeman
,
E.
Wimmer
,
H.
Niimi
,
A.
Li-Fatou
,
J. B.
Shaw
, and
J. J.
Chambers
,
Appl. Phys. Lett.
96
,
103501
(
2010
).
You do not currently have access to this content.