半導體業(yè)界的HKMG攻防戰：詳解兩大工藝流派之爭

　　在IEDM2009 會(huì )議上，高通公司的高管曾表示他們很支持臺積電去年七月份宣布將啟用Gate-last工藝的決定。而今年1月份，高通則宣布已經(jīng)與 GlobalFoundries公司簽訂了28nm制程產(chǎn)品的代工協(xié)議。這樣，屆時(shí)人們便有機會(huì )可以實(shí)際對比一下分別來(lái)自臺積電和 GlobalFoundries兩家公司，分別使用gate-last與gate-first兩種工藝制作出的手機芯片產(chǎn)品在性能方面究竟有多大的區別。目前，高通公司的40nm制程手機用處理器類(lèi)屬與高性能芯片，其運行頻率達到了1GHz，不過(guò)其功耗也控制得相當好，在谷歌Android智能手機中有使用這種處理器產(chǎn)品。

　　Intel公司的制程技術(shù)高管Mark Bohr則表示Intel公司的Atom SOC芯片還需要一年左右的時(shí)間才會(huì )啟用32nm制程工藝。當被問(wèn)及應用gate-last工藝以后為什么芯片的核心尺寸會(huì )有所增大，是不是由于 gate-last本身的限制，導致更改后的電路設計方案管芯密度有所下降的問(wèn)題時(shí)，Bohr表示Intel公司45nm gate-last HKMG制程產(chǎn)品上電路設計方案的變動(dòng)并不是由于應用了gate-last所導致，而是與當時(shí)Intel在45nm制程產(chǎn)品上還在繼續使用干式光刻技術(shù)有關(guān)。他表示“當時(shí)之所以會(huì )采用那種核心面積較大的設計規則，其目的并不是為了滿(mǎn)足Gate-last HKMG工藝的要求，而是要滿(mǎn)足使用干式光刻技術(shù)的要求。”(Intel在45nm制程節點(diǎn)仍然在使用干式光刻技術(shù)，直到32nm才開(kāi)始使用沉浸式光刻技術(shù)。)

　　HKMG技術(shù)未來(lái)一段時(shí)間內的發(fā)展趨勢：

　　High-k絕緣層的材料選擇方面，包括Intel公司的Bohr在內，大家似乎都同意HfO2將在未來(lái)一段時(shí)間內繼續被用作High-K層的材料，業(yè)界近期將繼續在改良HfO2材料上做文章，部分廠(chǎng)商可能還會(huì )考慮往HfO2層中添加一些特殊的材料，但他們近期不會(huì )把主要的精力放在開(kāi)發(fā)介電常數更高的材料方面。

　　另外，有部分廠(chǎng)商的主要精力則會(huì )放在如何減小High-k層下面的SiO2界面層(IL)的厚度方面，其目標是在High-k絕緣層的等效氧化物厚度為10埃時(shí)能把這種界面層的厚度降低到5埃左右。Sematech公司負責High-k項目研究的高管Paul Kirsch表示：“業(yè)內現在考慮較多的主要是如何進(jìn)一步優(yōu)化HfO2材料，而不是再花上五年去開(kāi)發(fā)一種新的High-k材料。從開(kāi)發(fā)時(shí)間要求和有效性要求方面考慮，目前最有意義的思路是考慮如何消除SiO2界面層和改善High-K絕緣層的介電常數值。”

　　Gatefirst在如何有效消除SiO2界面層(ZIL)方面的優(yōu)勢及各方評述：

　　消除SiO2界面層方面，在去年12月份舉辦的IEDM會(huì )議上，科學(xué)家們發(fā)布了多篇有關(guān)如何消除SiO2界面層的文章(ZIL:zero interface layer)，其中IBM的Fishkill技術(shù)聯(lián)盟也公布了自己的方案，并宣稱(chēng)這種方案將在自己的gate-first 32/28nm制程中使用。