22nm以后的有力候選：FD-SOI元件與FinFET接近實(shí)用化的不斷發(fā)布

22nm以后的晶體管技術(shù)領(lǐng)域，靠現(xiàn)行BulkMOSFET的微細(xì)化會(huì)越來越困難的，為此，人們關(guān)注的是平面型FD-SOI（完全空乏型SOI）元件與基于立體通道的FinFET。由于這些技術(shù)都不需要向通道中添加雜質(zhì)，易于控制特性的不均現(xiàn)象，因而成了22nm以后晶體管技術(shù)的有力候選。而且前者還具有能夠采用與此前相同的電路布局進(jìn)行設(shè)計(jì)的特點(diǎn)。后者雖要求采用新的電路布局及工藝技術(shù)，但有望比前者更加容易實(shí)現(xiàn)微細(xì)化（高集成化）。兩種技術(shù)以各自特色為宣傳重點(diǎn)，開始激烈爭(zhēng)奪新一代技術(shù)的寶座。在“2010 Symposium on VLSITechnology”（2010年6月15～17日，在美國(guó)夏威夷州檀香山舉行）上，似乎為了顯示人們對(duì)二者的關(guān)注度之高，相關(guān)企業(yè)及團(tuán)體就FD-SOI元件發(fā)表了9篇論文，就FinFET發(fā)表了4篇論文。

采用ArF光刻技術(shù)實(shí)現(xiàn)基于FinFET的超小SRAM單元

在2009年舉行的“2009 IEDM”上，采用FinFET技術(shù)實(shí)現(xiàn)0.06um2或者0.039um2單元面積的超微細(xì)SRAM亮相。但是，這些產(chǎn)品都利用了電子束（EB）直描技術(shù)，實(shí)用化方面還存在課題。此次，美國(guó)IBM、美國(guó)GLOBALFOUNDRIES、東芝及NEC電子（現(xiàn)為瑞薩電子）組成的小組發(fā)布了以現(xiàn)行ArF光刻技術(shù)實(shí)現(xiàn)0.063um2超微細(xì)SRAM的極具影響力的研究成果（論文序號(hào)：2.2）。通過采用Sidewall ImageTransfe技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了40nm的Fin間距，解決了基于FinFET的SRAM的另一課題——因使用多個(gè)Fin而導(dǎo)致面積增大的問題。同時(shí)，還實(shí)現(xiàn)了80nm這一全球最小的柵極間距。作為實(shí)現(xiàn)超微細(xì)SRAM的技術(shù)，這一成果給人FinFET更為出色的強(qiáng)烈印象。

在Bulk底板上混載SOI及塊狀硅元件

要實(shí)現(xiàn)最尖端SRAM，易于控制特性不均現(xiàn)象的FD-SOI元件可發(fā)揮威力。不過，ESD保護(hù)電路及功率MOSFET等需要較大電流的外圍電路沿用塊狀硅元件比較理想。從這一角度來看，二者的混載技術(shù)備受期待。在“2009IEDM”上，多家企業(yè)發(fā)布了采用SOI底板、混載FD-SOI及塊狀硅元件的混載技術(shù)。

意法半導(dǎo)體（STMicroelectronics）、法國(guó)IMEP-LAHC及法國(guó)CEA-LETI組成的小組發(fā)布了在成本低于SOI底板的塊狀硅底板上混載FD-SOI與塊狀硅元件的技術(shù)（論文序號(hào)：6.2）。這是一項(xiàng)可實(shí)現(xiàn)低成本微細(xì)SoC的值得關(guān)注的技術(shù)。此次，F(xiàn)D-SOI元件領(lǐng)域通過在硅底板上使SiGe及Si固相生長(zhǎng)，然后除去SiGe層并嵌入氧化膜，實(shí)現(xiàn)了局部SOI。在局部SOI上制作的FD-SOI元件的特性偏差在此前發(fā)布的產(chǎn)品中為最小水平（Avt=1.2ｍV um）。實(shí)證結(jié)果表明，在塊狀硅底板上制作的ESD保護(hù)電路可充分滿足實(shí)用需求。（特約撰稿人：昌原明植，日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所電子研究部門 尖端硅元件小組）