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リーク電流問題はこれで解決か?、
Clemson大が新high-kプロセス開発
(2007/12/06)
 CMOSトランジスタに向けた、新しい高誘電率(high-k)プロセス技術の開発によって、少なくとも10nm技術までは、ゲート電極のリーク電流問題を解決できそうだ。この結果、国際半導体技術ロードマップ(ITRS:International Technology Roadmap for Semiconductor)の予想通り、技術開発が進むことになる。
 
 ゲート電流で発生する過剰なリーク電流による発熱が、45nm以降のプロセス技術において、最も大きな課題とされてきた。こうした状況の中、米Clemson Universityは、「ゲート電極のリーク電流を100万分の1に抑えられる製造手法を開発したことで、最先端のプロセス技術に早期に移行できるようになる」と発表した。具体的には、成膜した原子層を急速に加熱する処理を施すことで、ゲート酸化膜の厚さ(等価酸化膜厚、EOT)が0.39nmの際に、リーク電流をわずか10-12A/cm2に抑えることに成功した。
 「開発した製造手法はロバスト性が高い。さらに、この手法に向けた製造ツールの開発については、基本的な障壁は何もない。標準的な化学的気相成長(CVD)法と、誰もが使っている前駆体を使うだけだ」と同大学のCenter for Silicon Nanoelectronicsでディレクタを務めるRajendra Singh氏と述べる。「従来との違いは、製造プロセスの化学的反応の最適化とエネルギ源にある。これらはいずれも特許でカバーしている」(同氏)。

 45nm以降のプロセス技術では、ゲート酸化膜が薄くなるに伴って、high-k材料への移行が始まっている。例えば、同大学が開発したhigh-k膜はHf(ハフニウム)を採用しており、厚さは2.4nmだが、EOTは0.39nmである。

 国際半導体技術ロードマップ(ITRS)は、65nm技術からhigh-k材料が必要になることを主張している。しかし、米Intel社など多くの半導体メーカーは、high-k材料の移行を45nm技術まで先延ばしにしていた。その理由は、SiO2(二酸化シリコン)膜に比べて絶縁性が低い誘電体を使いことで、ゲート電極でのリーク電流が増えてしまうという問題を解決する必要があったからだ。

 Singh氏は、「この開発は、半導体業界に大きな影響を与えるだろう。現在、半導体メーカーは、450mmウエハーへの移行について、投資に見合う価値が得られるかどうかを議論している。しかし、当大学は開発した製造手法を使えば、プロセスの工程をいくつか削減することができ、結果的に、最先端プロセス技術でのコストを減らせるようになる」と述べた。(R. Colin Johnson:EE Times)

詳細リンク >>  米Clemson University(ニュース・リリース)
 
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