HK+MG技术的两大流派
显然，英特尔已经平稳地完成了向HK+MG技术的过渡。不过，相比在材料上与传统晶体管有很大不同以外，在制造流程方面，业界却存在两大各自固执己见的不同阵营，分别是以IBM/AMD/GloubalFoudries为代表的Gate-first工艺流派和以Intel为代表的Gate-last工艺流派。其中，IBM目前也已经开发出了22纳米SRAM芯片，功耗和性能都比较理想，但是离上市还需一段时间。而另一家半导体芯片行业的巨头台积电（TSMC）此前也表示将在明年量产的28nm HKMG制程产品中启用Gate-last工艺，届时还会推出三种不同的28nm制程工艺技术。
这里要指出的是，Gate-last是用于制作金属栅极结构的一种工艺技术，这种技术的特点是在对硅片进行漏/源区离子注入操作以及随后的高温退火工步完成之后再形成金属栅极；而Gate-first工艺的特点是在对硅片进行漏/源区离子注入操作以及随后的退火工步完成之前便生成金属栅极。
由于退火工步需要进行数千度的高温处理，而Gate-last工艺则可令金属栅极避开高温退火工步，因此相比Gate-first工艺而言，Gate-last工艺对用于制作金属栅极的金属材料要求更低，不过相应的工艺技术也更复杂。显然，用Gate-first工艺制作HK+MG，其金属栅极由于要经受退火的高温，这会导致PMOS管的Vt电压（门限电压）的升高。因此Gate-first工艺实现HK+MG结构的难点在于如何控制PMOS管的Vt电压，因为门限电压的升高将导致性能的下降。
所以，这两种工艺技术都有着各自的优点和缺点，并不能一概而论。我们退回到提高栅介质的介电系数的话题，其实达到这一目的有两种途径，一种就是我们本次所讨论的采用高介电系数的材料作为栅介质，而另一种则是仍保持二氧化硅作为栅介质，通过二氧化硅膜里掺入氮使之成为致密的氮氧化硅（SiON）来提高栅介质的介电系数，这种做法与前期技术有良好的连续性和兼容性。根据台积电的说法，这种SiON绝缘层+硅栅工艺在成本的控制上也更有优势，同时在其三种28纳米技术中就有一种采用的是这种工艺。
总结：对半导体产业而言，无论是采用哪种制造工艺，无论是否采用全新的材料，对行业而言都是一项巨大的突破，也是对摩尔定律一次十分重要的拓展。它能让芯片制造商生产出效能更高、耗电更少，成本更低且创新更多的产品。我们期待明年各家半导体公司基于全新制程的产品的出现，促进行业发展的同时，也为半导体芯片行业的发展书写重要的一笔。
网友评论