金屬閘極材料（Metal Gate Materials）是用作MOSFET閘極電極的金屬或金屬氮化物薄膜的總稱。代表性材料為氮化鈦（TiN）與氮化鉭（TaN），與High-k（高介電常數）閘極介電層（主要為HfO₂基）組合成「High-k/Metal Gate（HKMG）堆疊」，是先進邏輯製程不可或缺的技術。
在採用HKMG之前，閘極電極使用多晶矽。然而隨著微縮推進，多晶矽閘極的閘極空乏（Gate Depletion）效應使有效閘極絕緣膜厚度增加，導致電流驅動能力下降。英特爾於2007年在45nm節點導入高介電常數氧化鉿介電層＋金屬閘極後，HKMG成為業界標準，此後所有先進節點都採用此技術。
金屬閘極材料選擇的核心在於功函數（Work Function）調整。NFET需要低功函數（約4.0～4.2eV）、PFET需要高功函數（約4.8～5.1eV）的閘極材料。TiN的功函數約4.5～4.7eV，適合PFET側，並可藉由摻雜Al（TiAlN等）降低功函數以調整為NFET用。TaN也具有中間的功函數，可依層結構彈性調整。堆疊多層金屬的複合金屬閘極結構已是先進節點的標準。
在GAA（Gate-All-Around）奈米片電晶體中，金屬閘極必須從四周環繞奈米片通道，因此以ALD進行保形（conformal）且極薄（數nm）成膜的精度更加重要。可均勻填入奈米片間狹窄間隙（約5～8nm）的閘極金屬ALD技術，以及多餘金屬的回蝕技術（Gate Cut），是製造上的難關。
金屬閘極材料的ALD成膜使用TiCl₄/NH₃（TiN）與TaCl₅/NH₃（TaN）等製程，應用材料、科林研發、ASM International是主要設備供應商。為了高精度控制功函數，成膜溫度、循環次數與前驅物純度都需嚴格管理。隨著先進節點微縮，在將閘極堆疊總厚度（EOT：等效氧化層厚度）薄化至極限的同時維持界面品質的技術開發持續進行。