簡介,性能,
簡介
因為MOSFET的飽和電流與柵極絕緣體材料的介電常數eox有正比例關係：Id sat = (1/2) (W/L）(εeox / dox ) (VGS－VT) 2。因此，增大柵極絕緣體材料的介電常數，即可增強電晶體的驅動能力，提高開關速度，並且還可以帶來工藝上的其它好處。
在MOSFET中常用的柵極絕緣材料的介電常數值為：SiO2 (3.8)，Si3N4 (6.4)，Al2O3 (>7.5)。柵絕緣層是50~60nm SiO2 + Si3N4的MOS器件，稱為MNOFET；柵絕緣層是50~60nm SiO2 + Al2O3的MOS器件，稱為MAOFET。
性能
提高柵絕緣層的介電常數，可以增大器件的電流，增強器件的驅動能力，使工作速度提高，得以實現超高速積體電路。同時，若採用高介電常數的柵絕緣膜，則也可以適當增加絕緣膜的厚度，以利於改善柵介質薄膜的均勻性。因此，採用高K材料來製作柵絕緣層，可以大大提高絕緣柵場效
應電晶體（MISFET）的性能。
用高K材料作為柵絕緣層的場效應電晶體即稱為MFSFET。至於對高介電常數柵極絕緣材料的要求，主要是：介電常數高，並與Si和SiO2的黏附
性能好。能夠很好滿足這些要求的高介電常數材料（也稱為高k材料），現在仍在探討之中。一般，比較受到關注的高k材料，主要是10 < K < 100（如Ta2O5, TiO2, HfO2等）的和K > 100（如PbZr1-xTixO3 [PZT], (Ba, Sr)TiO3 [BST]等）的兩類介質材料。其中ZrO2、HfO2、ZrSiO4、HfSiO4等與矽之間有較好的兼容性和熱穩定性 (特別是矽酸化合物, HfO2在摻入Al後[成為了HfAlO]可防止400C下結晶), 但它們與Si接觸的界面態密度較大
(需要增加過渡層), 而且需要採用金屬柵電極 (因這些高K材料易與多晶矽反應生成SiO2膜)，從效果來看仍然不如SiO2，因此仍未實用化。目前作為暫時套用的較高介電常數的材料是SiOxNy和Si3N4, 這些材料也可用作為高K材料與Si、或高K材料與柵電極之間的中間過渡層材料。最近有工作指出，LAO (鋁酸鑭) 和LAON (鑭鋁氧氮) 這兩種高K材料的性能比較優越 (熱力學穩定, 不易產生B和P雜質的擴散等問題，微細加工容易)，可以用來製作特徵尺寸<65nm的大規模積體電路。MFSFET的柵極結構，基本上是MFS（金屬——高K材料——半導體）型式，但性能不夠穩定；MFIS型式
比較好，其中的薄I層（SiO2等絕緣膜）能防止原子的擴散；MFMIS型式似乎更好，其中在I層與高K材料之間又增加了一層金屬膜。現在MFSFET研製中需要解決的主要問題是減小柵極絕緣膜漏電，以延長信號的保存時間。
