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在半導體制造技術相關國際會議“2010 IEEE International Electron Devices Meeting（IEDM 2010）”開幕前一天的2010年12月5日（日），舉行了一場以“15nm CMOS Technology”為題的短講座。在最尖端邏輯LSI方面，美國英特爾已開始量產32nm工藝的微處理器，最大硅代工廠商臺灣臺積電（TSMC）則開始采用28nm工藝進行少量量產。與32及28nm工藝相比，15nm工藝相當于領先其兩代。所以以實現15nm工藝LSI的多個技術領域為對象的短講座，在開幕之前就備受關注。僅登記人數就超過了400名，講座正式開始后，會場座無虛席，甚至出現了站著的聽眾。其場面甚至超過了本次大會的主題演講。 “在15nm工藝的技術節點方面，磁場耦合等的積層芯片間無線通信技術，以及LSI布線中形成的新型非易失性存儲器技術的重要性將進一步提高”。在短講座上登臺演講的瑞薩電子技術開發本部先行研究統管部高級專員林喜宏，以“BEOL Technology toward the 15nm Technology Node”為題公開了以上預測。 林喜宏表示，在15nm工藝的技術節點方面，CMOS工藝將實現業界標準化，半導體廠商之間的競爭也將向三維積層芯片技術及邏輯LSI布線中形成的新型非易失性存儲器等方面轉移。 關于三維積層芯片技術，雖然目前正在推進硅貫通電極（Through Silicon Via：TSV）的技術開發，但林喜宏表示，將TSV用于邏輯LSI時存在兩大技術課題。一是在TSV中流通電流時，由于TSV產生的電磁噪聲，存在“附近的MOS晶體管特性發生變化”（林喜宏）的可能性。另一課題是“隨著溫度變化，TSV的容量及電阻會改變”（林喜宏）。林喜宏表示，“像原來的LSI多層布線那樣在絕緣膜中形成時沒有問題，但像TSV一樣在硅基板中形成布線時就會出現問題”。 避免出現該問題的有效對策之一便是“以磁場耦合為代表的無線積層芯片間通信”（林喜宏）。不過，林喜宏建議，“目前以電路技術人員為中心推進開發的趨勢越來越明顯。今后，通過利用LSI制造技術人員的知識，可大幅減小線圈的尺寸并削減耗電量。而且還會有很多相關創意”。 林喜宏表示，掌握15nm工藝關鍵的另一項技術是LSI布線中形成的新型非易失性存儲器。比如，此前的混載DRAM，即使是內置于尖端邏輯LSI中的產品，也不用在低介電率（low-k）層間絕緣膜中形成電容器，而是將其嵌入到電容器專用氧化膜中。因此，混載DRAM存在需要特殊制造工藝的問題。 對此，在15nm工藝中，由于CMOS工藝將實現業界標準化，因此需要特殊制造工藝的混載存儲器的應用范圍會越來越小。按照這一觀點來看，林喜宏認為，以可變電阻式存儲器（ReRAM）為首的新一代非易失性存儲器為了提高對標準CMOS工藝的移植性，可在low-k材料中形成的技術開發將變得更為重要。（記者：大石 基之） |
