高K介质于 2007年开始进入商品制造，首先就是 Intel 45 nm工艺采用的基于铪 (hafnium)的材料。 氧化铪 (Hafilium oxide, 即HfO2 )的k=20 。 有效氧化物厚度（EOT）由下式给出： EOT=3.9*Tox这里：EOT为有效氧化物厚度，Tox为氧化层厚度，K为材料的介电常数。 氧化铪的k=20 ，比SiO2高6倍，这意味着6nm厚的HfO2提供相当于1nm SiO2的EOT。 在多晶硅和栅介质的界面上会形成一层耗尽层。 这相当于加大了 TOX, 因而对性能而言是不希望有的。

2021年11月6日 · HKMG此技术的定义简单的可以如下文表述，利用 HK介质材料代替SiON 和利用 金属栅取代多晶硅栅 的技术称为HKMG工艺技术。 这里有两个点：1）采用High k介质材料代替SiON；2）利用金属栅取代多晶硅栅。 按照咱们的正常逻辑，我们在介绍HKMG的时候，首先要了解什么是HKMG，以及为什么使用HKMG技术的原因。 为什么要使用HKMG呢？ 主要是在进入45nm以后技术节点，集成电路制造工艺所遇到的挑战。 一直以来集成电路行业一直在追 …

2024年4月13日 · 所谓HKMG分为HK和MG两部分，HK指的是栅氧化物用 高介电常数材料 （High-K材料，常用HfO2）替代传统的SiO2或SiON，在不改变等效氧化层厚度（EOT）的情况下，增加物理厚度，改善量子隧穿效应，需要注意的是HfO2与Si直接接触会存在一些问题，因此与硅衬底间仍需要一层IL（Interface Layer）结构作为过渡层； 先栅工艺 （Gate First）中与硅栅间需要金属结构作为过渡层， 后栅工艺 （Gate Last）中则直接使用 金属栅，相关结构示意图见下文。 MG …

2022年10月8日 · 本文详细介绍了HKMG工艺，包括高K介质材料HfO2/HfSiON的应用及其带来的问题，如载流子散射和费米能级钉扎。 讲解了金属栅极替代和金属嵌入多晶硅栅的过程，并对比了Gate-First和Gate-Last工艺。 着重讨论了解决方案和工艺流程，以及HfO2的高温性能改善。 HKMG工艺技术简介. 随着器件尺寸不断缩小到45nm及以下工艺技术，栅极介质层SiON的厚度降低到2nm以下，为了改善栅极泄漏电流，半导体业界利用高K介质材料HfO2和HfSiON取代SiON …

2024年10月3日 · HKMG（High-K Metal Gate ），是45nm，32nm，22nm及以下节点多采用的工艺，它使用高k材料做栅介质层，用金属材料（如铪，钛，钽）来取代传统的多晶硅栅极。 关于HKMG工艺，可以见之前的文章： 为什么要用高k材料做栅介质层材料？ HKMG工艺优点？ 1， 高K材料增加了栅极介质的等效氧化物厚度（EOT），从而显著降低了漏电流。 2，晶体管尺寸可以进一步缩小，同时具有高性能和低功耗的优势。 为什么要用金属栅极而不是多晶硅栅极？ 1， …

2022年11月8日 · 因此，需要一种全新的解决方案来克服微缩基于多晶硅栅极/SiON氧化物的晶体管时存在基本限制，并且需要在DRAM中采用高k/金属栅极 (HKMG)技术，这促使逻辑晶体管技术实现了最重大的创新。 图2. Logic Scaling (逻辑微缩)的机遇与挑战. 借助HKMG，一层薄薄的高k薄膜可取代晶体管栅极中现有的SiON栅氧化层，以防止泄漏电流和可靠性降低。 此外，通过减小厚度，可以实现持续微缩，从而显著减少泄漏，并改善基于多晶硅/SiON的晶体管的速度特性。 …

2011年2月18日 · HK就是high-K栅介电层技术，而MG指的是metal gate--金属栅极技术，两者本来没有必然的联系。 不过使用high-k的晶体管栅电场可以更强，如果继续使用多晶硅栅极，栅极耗尽问题会更麻烦。 另外栅介电层已经用了新材料，栅极同步改用新材料的难度也略小一些。 所以两者联合是顺理成章的事情。 3.gate first和gate last. 现在CMOS集成电路制造用的是叫“硅栅自对准”工艺。 就是先形成栅介电层和栅电极，然后进行源漏极的离子掺杂。 因为栅极结构阻挡了离 …

2025年2月24日 · 总结：HKMG技术路线已形成Thermal ALD主导、PEALD补充的分工体系。 在Hf基材料基础上，梯度掺杂与界面工程成为性能突破关键。 随着GAA和3D DRAM持续推进，ALD工艺需在原子级均匀性、极端结构保形性维度不断突破物理极限。 高K金属栅极（HKMG）工艺技术详解 一、ALD技术路径选择1. 逻辑器件 （FinFET/GAA）：o 主流方法：Thermal ALD（占85%+）o 核心优势： 低缺陷界面（界面态密度<5×10¹⁰cm⁻²·eV⁻¹） 精确厚 …

2024年4月4日 · 在半导体技术的前沿阵地上，HKMG（High-k Metal Gate，高介电常数金属栅极）工艺无疑是引人注目的焦点。 随着集成电路制造工艺进入45nm节点，HKMG技术应运而生，旨在解决传统多晶硅栅晶体管面临的问题。 2007年，Intel以HfO2（铪氧化物）替代SiON（硅氧化物氮化物）作为栅介质层，配合金属栅极的革新，构建了HKMG的基石。 理解HKMG的奥秘. HKMG技术的核心在于两个关键点：一是采用高介电常数材料替换低介电常数的SiON，二是 …

High-k dielectrics and metal gate electrodes have entered complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) logic technology, integrated in both gate-first and gate-last schemes. We review gate-first high-k / metal gate (HKMG) innovations enabling continued device scaling to the 22 and 14 nm nodes and beyond. First, we summarize some of the insight that allowed early HKMG challenges such as ...