为什么28nm制程中，MG先长poly再去掉，替换为金属呢？

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在28nm制程中，先沉积多晶硅（poly）作为栅极材料，随后在特定步骤中去除并替换为铝（或其他金属）的工艺，主要与高温工艺兼容性、材料特性优化及工艺顺序控制有关。以下是详细的技术原因和流程解释：

1. 高温工艺兼容性

在CMOS制造中，源漏区的离子注入和高温退火是关键步骤（通常超过1000°C）。多晶硅在高温下具有优异的稳定性，而金属（如铝）在高温下容易发生扩散、氧化或与衬底材料反应，导致器件失效。

- 临时多晶硅栅的作用：先用多晶硅形成栅极结构，完成所有高温步骤（如退火激活掺杂剂），再移除多晶硅并替换为金属栅，可避免金属在高温中劣化。

- 金属栅的局限性：铝的熔点较低（约660°C），无法承受高温退火，因此必须推迟金属栅的形成至高温步骤之后。

2. High-K金属栅（HKMG）技术的需求

28nm节点广泛采用High-K介质+金属栅（HKMG）技术，以替代传统的二氧化硅+多晶硅栅，解决漏电流和栅极电阻问题。

- High-K介质集成：High-K材料（如HfO₂）需与金属栅匹配以实现低功耗，但High-K/金属界面在高温下易发生化学反应，影响器件性能。因此，需在低温阶段完成金属栅沉积。

- 后栅（Gate-Last）工艺：HKMG常采用后栅工艺（如Intel的“替换栅”流程），即先以多晶硅栅完成器件基本结构，再蚀刻移除多晶硅，最后填充金属栅和High-K介质。

3. 工艺顺序与图形化控制

- 多晶硅的刻蚀优势：多晶硅的刻蚀工艺成熟且易于控制，能形成精细的栅极图形。金属（如铝）的刻蚀难度较大，尤其是对纳米级线宽的控制。
- 避免金属污染：若直接使用金属栅，在后续的源漏注入和退火过程中，金属可能扩散到硅衬底，引入缺陷或污染。

4. 性能优化

- 电阻与电子迁移率：金属栅（如铝或更常见的TiN/TaN）的电阻远低于多晶硅，可降低栅极延迟，提升器件速度。
- 功函数调控：金属栅的功函数可通过材料选择（如N型用TiN，P型用TaN）精确匹配晶体管的阈值电压（Vth），优化功耗与性能。

总结

28nm制程中先长poly再替换为金属的核心原因在于：  
1. 多晶硅耐受高温工艺，金属则无法；  
2. 后栅工艺（HKMG）需分离高温步骤与金属沉积；  
3. 优化器件性能（电阻、功函数匹配）。  
这一流程平衡了材料特性、工艺复杂度与性能需求，是先进制程的关键技术之一。