掌握双功函数金属栅极：原理、集成与先进制程演进

双功函数金属栅让一对 CMOS 器件中的 n 型与 p 型晶体管具有不同的有效栅功函数，使各自的阈值响应适合其沟道类型。最终响应还取决于介质、界面与后续处理 [P1]。

为什么两类器件需要不同的栅响应

栅电压必须充分改变沟道势垒，让器件能导通，也能关断。nFET 与 pFET 对应相反的载流子类型，所需的有效栅功函数因此不同。金属在真空中的标称功函数只是起点；界面偶极、电荷与相邻高 k 介质会改变器件实际看到的有效值。一项使用 HfO₂ 的 CMOS 原始实验通过不同电极获得了双栅响应，并发现即使名义介质相近，电子迁移率仍取决于电极、界面层和后续处理的组合 [P1]。

流程如何分开两种职责

替换栅集成需要让 p 侧与 n 侧的功函数设定叠层各就其位，而不能把整片晶圆当作同一种栅。选择性图形化可在加入另一类栅材料前，于指定区域保留或去除某一薄膜。这是集成逻辑，并非所有流程通用的材料顺序；实际层次和先后由具体流程决定。

站内 7nm FinFET 学习流程给出一条实例路线：RMG 模块中的 PWF1 TiN Deposition、Dual Metal Gate Mask Lithography，随后是 NWF TiAlC-based Deposition。三个名称分别标识 p 侧功函数阶段、区分栅区域的图形化，以及较后的 n 侧功函数阶段。它们都是现役已批准的 Step；文章绑定这条准确序列，而非泛指 Flow 目录。Step 中的材料名称仅属于本站实例，不代表所有双功函数金属栅都使用相同材料。

有效功函数属于整套叠层

有效功函数是最终栅叠层的性质。单独测得的金属数值不足以确定晶体管阈值；相邻介质与界面同样重要。所引 CMOS 实验比较的是已集成的 HfO₂ 栅叠层中的电极选择，其结果限于受测组合 [P1]。

栅材料选择须与阈值、驱动电流和界面行为一起判断；该实验不能证明任意两种金属组合都能获得相同的电学响应 [P1]。

沿学习路线继续

在 PWF1 TiN Deposition，辨认薄膜要影响哪一类栅；在 Dual Metal Gate Mask Lithography，找到选择性分开栅区域的位置；到 NWF TiAlC-based Deposition，再对照较后的 n 侧职责与先前的 p 侧步骤。Blog 正文公开，目标 Step 按 7nm Flow 的账户权限开放。相关概念可继续看功函数、高 k 金属栅和阈值电压。