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22nm以后的有力候选：FD-SOI元件与FinFET接近实用化的不断发布

时间：2010-06-21 08:05:00

关键字：元件 FINFET SRAM RF

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[导读]22nm以后的晶体管技术领域，靠现行BulkMOSFET的微细化会越来越困难的，为此，人们关注的是平面型FD-SOI（完全空乏型SOI）元件与基于立体通道的FinFET。由于这些技术都不需要向通道中添加杂质，易于控制特性的不均现象

22nm以后的晶体管技术领域，靠现行BulkMOSFET的微细化会越来越困难的，为此，人们关注的是平面型FD-SOI（完全空乏型SOI）元件与基于立体通道的FinFET。由于这些技术都不需要向通道中添加杂质，易于控制特性的不均现象，因而成了22nm以后晶体管技术的有力候选。而且前者还具有能够采用与此前相同的电路布局进行设计的特点。后者虽要求采用新的电路布局及工艺技术，但有望比前者更加容易实现微细化（高集成化）。两种技术以各自特色为宣传重点，开始激烈争夺新一代技术的宝座。在“2010 Symposium on VLSITechnology”（2010年6月15～17日，在美国夏威夷州檀香山举行）上，似乎为了显示人们对二者的关注度之高，相关企业及团体就FD-SOI元件发表了9篇论文，就FinFET发表了4篇论文。

采用ArF光刻技术实现基于FinFET的超小SRAM单元

在2009年举行的“2009 IEDM”上，采用FinFET技术实现0.06um2或者0.039um2单元面积的超微细SRAM亮相。但是，这些产品都利用了电子束（EB）直描技术，实用化方面还存在课题。此次，美国IBM、美国GLOBALFOUNDRIES、东芝及NEC电子（现为瑞萨电子）组成的小组发布了以现行ArF光刻技术实现0.063um2超微細SRAM的极具影响力的研究成果（论文序号：2.2）。通过采用Sidewall ImageTransfe技术，实现了40nm的Fin间距，解决了基于FinFET的SRAM的另一课题——因使用多个Fin而导致面积增大的问题。同时，还实现了80nm这一全球最小的栅极间距。作为实现超微细SRAM的技术，这一成果给人FinFET更为出色的强烈印象。

在Bulk底板上混载SOI及块状硅元件

要实现最尖端SRAM，易于控制特性不均现象的FD-SOI元件可发挥威力。不过，ESD保护电路及功率MOSFET等需要较大电流的外围电路沿用块状硅元件比较理想。从这一角度来看，二者的混载技术备受期待。在“2009IEDM”上，多家企业发布了采用SOI底板、混载FD-SOI及块状硅元件的混载技术。

意法半导体（STMicroelectronics）、法国IMEP-LAHC及法国CEA-LETI组成的小组发布了在成本低于SOI底板的块状硅底板上混载FD-SOI与块状硅元件的技术（论文序号：6.2）。这是一项可实现低成本微细SoC的值得关注的技术。此次，FD-SOI元件领域通过在硅底板上使SiGe及Si固相生长，然后除去SiGe层并嵌入氧化膜，实现了局部SOI。在局部SOI上制作的FD-SOI元件的特性偏差在此前发布的产品中为最小水平（Avt=1.2ｍV um）。实证结果表明，在块状硅底板上制作的ESD保护电路可充分满足实用需求。（特约撰稿人：昌原明植，日本产业技术综合研究所电子研究部门尖端硅元件小组）