IMEC о топологических нормах менее 15 нм

SMC сотрудничает с IMEC в области передовых КМОП-процессов, как и почти все остальные фаундри, в т.ч. Samsung, за исключением Intel, которая играет свою игру (но сотрудничает с IMEC в расширении возможностей вычислительных систем петафлопсного диапазона). > По словам Люка вана ден Хоува (Luc Van den Hove), исполнительного директора IMEC, если для реализации 28- и 32-нм процессов достаточно технологии HKMG (high-k metal gate), то на 2214 нм требуется метод FDSOI (fully depleted silicon-on-insulator полностью обедненный кремний) либо FinFET. > На нормах менее 14 нм транзисторы станут работать медленнее, если ничего не будет предпринято, чтобы увеличить подвижность носителей в каналах MOSFET. Технология FinFET-транзисторов будет использоваться и на 14 нм, считает Ван ден Хоув, а на меньших нормах подзатворный диэлектрик с большой проницаемостью, FinFET-транзисторы и носители с высокой подвижностью. > Для повышения подвижности носителей заряда лаборатория IMEC предлагает использовать вместо кремниевых каналов небольшие включения других полупроводников, формирующих FinFET-каналы (см. рисунок). По словам Вана ден Хоува, в -канальных транзисторах будет использоваться германий, а материалы столовой группы III-V в N-канальных транзисторах, что позволит выйти на топологии с размерами элементов меньше 107 нм. > > > В настоящее время в N-канале используется InGaAs, выращенный на буферных слоях, которые находятся, в свою очередь, на кремниевой решетке. > При размерах элементов менее 7 нм стандартные механизмы проводимости перестают эффективно работать, поэтому IMEC рассматривает квантовое туннелирование в качестве альтернативного метода туннельные полевые транзисторы, FinFET или вертикальные транзисторы. > У вертикальных полевых транзисторов канал имеет форму тонкого столбика, который окружает металлический затвор. Его поле воздействует на канал со всех направлений, а не только с трех сторон, как в FinFET-транзисторах. > Инженеры IMEC также исследуют поведение 5-нм элементов, считая, что наиболее подходящим материалом на этой топологической норме станет графен. На этой норме уже не годится использование стандартных методов 193-нм литографии. > Что касается 20 нм, то на этой топологической норме применяются методы двойного экспонирования. В результате интерференции света, прошедшего через две последовательно наложенные маски, образуется более четкое изображение на фоторезисте, что позволяет создавать более мелкие элементы. > Для правильного формирования рисунка методом двойного экспонирования необходимо еще более точное и дорогостоящее размещение пластин, чем при использовании масок для создания разных слоев. > Для формирования только прямых линий (в производстве ИС памяти) используются всего две отдельные маски. На 14 нм, по мнению экспертов IMEC, потребуется тройное экспонирование шесть масок на двух этапах вместо традиционных двух. > Таким образом, использование EUV-литографии на 13,5 нм обойдется дешевле 193-нм тройного экспонирования на 14 нм, обеспечив переход на 450-мм пластины. > В лаборатории IMEC уже имеется опытная установка для EUV-литографии от поставщика оборудования ASML, на которой было обработано около 3 тыс. 300-мм пластин со времени ее запуска в 2013 г. IMEC планирует построить экспериментальную линию по обработке 450-мм пластин. > Манипуляции с 450-мм пластинами с заданной точностью довольно-таки трудоемкая вещь, которая, однако, ничто по сравнению со сложностью реализации методов EUV-литографии (недаром Intel инвестировала средства на разработку оборудования ASML). > Особенно трудным представляется изготовление источника излучения, мощность которого для производственных нужд должна составить 200500 Вт. На текущий момент она не превышает 15 Вт. > Переход на 13,5-нм литографию позволяет понять, что темпы производства полупроводников незаметно замедлились по сравнению с теми, которые определил закон Мура. Так, например, элементы 28-нм кристаллов, на самом деле, превышают 28 нм. Эксперты надеются, что применение субмикронной УФ-литографии поможет восстановить действие закона Мура. >