NEC和NEC电子日前成功开发出了一种能够使在栅绝缘膜中采用Hf（铪）类high-k材料的晶体管保持长期稳定的工作特性的技术。在+85度的温度环境下能够连续工作10年的晶体管已经接近实用水平。这是双方在2004年9月15日～17日于东京举行的半导体国际学术会议——“2004年固态元件及材料国际会议（2004 SSDM）”上公布的。 　　双方强调指出，在芯片设计工艺向90nm和65nm过渡的同时，晶体管的栅极泄漏电流将呈几何级数增大。作为减小栅极泄漏电流的方法，设计工艺及元件技术人员正在加紧进行在晶体管栅极绝缘膜中采用相对介电常数（k）高于现有SiO2的材料，即high-k材料的研究开发。有关high-k材料的研究开发最近1、2年取得了很大的进展，各公司正在以Hf类材料为主进行实用化研究。不过，采用Hf类材料后使晶体管保持长期稳定的工作特性非常困难，这一点在实用化进程中已经成为重大课题之一。 　　NEC和NEC电子此次由于成功地开发出了可降低被由Hf类high-k材料制成的栅极绝缘膜所俘获的电子数的氮化处理技术，从而实现了长期稳定的工作特性。在高温制造工艺中采用Hf类high-k材料时，一般会因此产生结晶缺陷而易于发生电子俘获现象。这是导致工作特性下降的原因之一。于是双方就在栅极绝缘膜的制造工艺中研究了仅对Hf类high-k材料有选择地进行氮化处理的方法，从而就抑制了结晶缺陷的产生。 　　两公司还得到了有关导致栅极泄漏电流增大的缺陷发生机制中应力电场依赖性的知识。能够利用这些知识精确地预测采用high-k材料的晶体管寿命。据称已经应用这种预测技术，证实了采用high-k材料的晶体管具有长期稳定的工作特性。

NECとNECエレクトロニクスは，ゲート絶縁膜にHf系のhigh-k材料を適用したトランジスタの動作特性を長時間安定化させる技術を開発した。＋85度の温度環境で10年間の連続動作が可能なトランジスタの実用化に近付いたという。半導体関連の国際学会「2004 SSDM (International Conference on Solid State Devices and Materials)」（2004年9月15日～17日に東京で開催）で発表した。 　LSIの設計ルールが90nmや65nmに移行するとともに，トランジスタのゲート・リーク電流は指数関数的に増大すると指摘されている。プロセス・デバイス技術者は，ゲート・リーク電流を削減する手法として，トランジスタのゲート絶縁膜に現行のSiO2よりも比誘電率（k）の高い材料，いわゆるhigh-k材料を適用する研究開発を進めてきた。high-k材料に関する研究開発はここ1年～2年で大きく前進し，各社はHf系の材料を中心に据えて実用化を検討している。ただしHf系の材料を適用すると動作特性を長時間安定化させることが難しく，実用化に向けた大きな課題の１つとなっていた。 　NECとNECエレクトロニクスは今回，Hf系のhigh-k材料で作成したゲート絶縁膜にトラップされる電子数を低減させる窒化処理技術を開発して，動作特性の長時間安定化を実現した。Hf系のhigh-k材料を高温の製造プロセスに適用すると，一般には結晶欠陥が発生して電荷のトラップが生じやすい。これが動作特性の低下を招く一因だった。そこでゲート絶縁膜の製造プロセスにおいて，Hf系のhigh-k材料だけを選択的に窒化処理する手法を考案し，結晶欠陥の発生を抑制した。 　両社は，ゲート・リーク電流の増大を引き起こす欠陥発生機構のストレス電界依存性に関する知見も得たという。この知見によって，high-k材料を適用したトランジスタの寿命を高精度で予測できるようになった。この予測技術を活用することで，high-k材料を適用したトランジスタの動作特性が長時間安定することを実証できたという。