传三星正积极研究Gate-last工艺

据消息来源透露，三星公司的芯片制造技术发展战略可能发生较大的变化，他们正在考虑转向使用gate-last工艺制作high-k器件。按照三星原来的计划，他们将在年内推出的28/32nm制程芯片产品中使用gate-first工艺来制作high-k型器件。不过也有人认为三星很可能只在28/32nm制程 中才会采用gate-first工艺，而在22nm制程则会转向采用gate-last工艺。于此同时，三星芯片代工业务部门的副总裁Ana Hunter则拒绝就三星转向gate-last工艺事宜发表任何评论。

假如报道属实，那么这无疑标志着三星的芯片制造战略将发生重大改动。三星本来是以IBM为首的，坚守gate-first工艺的IBM技术联盟阵营中的一员，该阵营包括IBM,英飞凌，GlobalFoundries, NEC, 三星, 意法半导体, 东芝等公司.

按原来的计划，IBM,GlobalFoundries与三星公司三家将合作于今年推出采用gate-first工艺制作的high-k金属栅极(HKMG)器件，不过目前为止这三家公司还没有推出一款基于这种工艺技术的HKMG实际产品。

相比之下，坚持走Gate-last路线的Intel公司的步伐则迈得更快，他们从45nm制程节点开始便启用了HKMG栅极结构，而且最近又推出了基于32nm制程HKMG的产品。

除了Intel之外，其它几家芯片制造大厂也在努力将high-k栅极结构引入自己的产品中，从45nm节点开始，传统的硅氧化物栅极绝缘层结构已经无法再继续满足要求，不过有部分厂商则计划将这种传统的栅极结构延续使用到28nm节点。

不过由于high-k绝缘层开发的难度相当之高，因此有关的技术进展状况并不令人如意。除了启用high-k栅绝缘层之外，芯片厂商还需要启用金属栅极材料来替换传统的N+/P+掺杂的多晶硅栅极材料。

目前能够实现这种high-k绝缘层+金属栅极结构的工艺主要分为两大流派，其一是以IBM为首的Gate-first工艺流派，而另外一派则是以Intel为代表人物的Gate-last工艺流派。在Gate-first工艺中，与传统的晶体管制作技术类似，栅极的形成时间早于漏源极;而在Gate-last工艺(又称栅极替换工艺Replacement-gate)中，金属栅极的形成时间则晚于漏源极，这样便可以避开制作漏源极时的高温退火工部，防止熔点相对较低的金属栅极材料高温条件下内部结构发生异常变化。

三星与台积电的工艺发展战略对比：

按照现在的情况来看，三星极有可能成为首家为客户提供具备high-k栅绝缘层+金属栅极结构产品的代工商，三星公司的高管Hunter曾表示：“我们认为Gate-first工艺能够满足目前的要求。”而且他还在近日举办的Semico Outlook会议上解释了催生三星公司代工能力崛起的六大因素。(读者可点击这个链接查看这六大因素的具体内容。)

目前还不清楚三星会不会在其22nm制程节点换用Gate-last工艺。不过他们目前正在偷偷组建研究Gate-last工艺的研发小组。至于IBM联盟对Gate-last工艺的兴趣则同样仍属未明。

相比之下，另外一家原本走Gate-first工艺路线的厂商：三星的竞争对手台积电则已经表态会转向使用Gate-last工艺。台积电将在今年推出的28nm制程HKMG产品中启用Gate-last工艺，台积电研发部门的高级副总裁蒋尚义甚至表示：“我相信目前仍坚守 Gate-first阵营的厂商在22nm制程节点将被迫转向采用Gate-last工艺。我不是在批评他们，只是认为他们最终会改变观念的。除非他们能找到一种成本低，极具创意的方案来控制管子的门限电压，否则他们必然要转向Gate-last工艺。”(有关台积电28nm gate last HKMG制程的细节及背景，读者可点击这个链接查看。)

台积电认为Gate-last工艺具备一些优势：”gate-last工艺的复杂性要稍高一些，实现的难度也较大。不过一旦厂商掌握其要领，便会发现其实两种工艺有许多共通之处，而且成本方面也是相当接近的。“

”两者之间最大的区别就是Gate-last工艺需要在PMOS/NMOS管中可以使用不同的金属材料来制作栅极，而在Gate-first工艺中则只能使用同样的金属材料制作栅极。这样，使用Gate-last工艺，制造厂商就可以自由调节PMOS/NMOS管中所使用的栅极金属材料，而Gate-first工艺则不具备这种优势。这就是两者之间区别最大的地方。“