最後更新:2026年10月8日製程節點・元件結構製程節點・電晶體中國大陸:栅极切断(CMG)

閘極切斷(Gate Cut/CMG)是什麼

Gate Cut

閘極切斷(CMG)是在FinFET或GAA邏輯製造中,將連續形成的長條閘極線在需要的位置切斷,使其與相鄰電晶體分開的步驟。這是先畫規則線條再切斷之方式的一環,在形成金屬閘極後才切斷的CMG,能在抑制臨界電壓變異的同時縮小標準元件(standard cell)。

目錄5 項
  1. 定義與原理
  2. 常見問題
  3. 相關企業
  4. 相關用語
  5. 比較文章

定義與原理

閘極切斷是在FinFET或GAA的邏輯製造中,將先形成為長而連續的閘極線,在必要位置切斷,使相鄰電晶體彼此電性隔離的步驟。在形成金屬閘極後才切斷的方式稱為CMG(Cut Metal Gate),已成為縮小先進節點標準元件的重要技術。

在微細的邏輯元件中,主流方式是將閘極與鰭片形成為以固定間距排列的單純直線(line & space),之後再切除不需要的部分。這是因為比起直接繪製複雜形狀,先畫規則線條再切斷,更能以多重圖案化或EUV曝光穩定地做出尺寸。閘極切斷是這種「先畫再切」流程的一環,會與切斷鰭片的鰭片切斷(fin cut)搭配使用。

切斷的時機,分為在虛設多晶矽閘極階段切斷的方式,以及置換為金屬閘極後才切斷的CMG方式。若在多晶矽階段切斷,之後形成金屬閘極時,功函數金屬會繞入切斷部的端部,使靠近端部的電晶體臨界電壓容易產生變異。CMG是在金屬閘極完成後才切斷,因此能讓閘極端更靠近鰭片,縮小元件高度。

製程上,以微影指定切斷位置,以高深寬比的乾式蝕刻挖穿閘極金屬與High-k膜,再以氮化矽等絕緣膜回填形成的溝槽。切斷寬度與對準誤差會直接影響電晶體間距,因此邊緣放置誤差(EPE)的管理很困難,會採用EUV一次曝光或自我對準製程。

相關技術還有以切斷擴散層(主動區)端部取代閘極以隔離元件的CPODE(Continuous Poly on Diffusion Edge),以及將接觸窗直接放在閘極上方的COAG(Contact Over Active Gate),兩者都是用來縮小標準元件面積的手法。

閘極切斷(Gate Cut/CMG)的常見問題

為什麼要先把閘極做長再切斷?
因為微細圖形比起直接繪製複雜形狀,以固定間距排列的直線來繪製更能穩定做出尺寸。將閘極形成為規則的長線,之後只切除不需要的部分,即使在多重圖案化或EUV曝光下,也能抑制尺寸與位置的變異。
CMG與在多晶矽階段切斷的方式有何不同?
若在多晶矽階段切斷,之後形成金屬閘極時,功函數金屬會繞入切斷部,使靠近端部的電晶體臨界電壓容易產生變異。CMG是在金屬閘極完成後才切斷,因此沒有這種影響,能讓閘極端部更靠近鰭片,縮小標準元件的高度。

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