先頭集団で走りけるためにも、ときには戦S的に、あるいはj胆に挑戦を
「IEEE EDS Japan Chapter総会およびIEDM報告会」が2017Q2月15日に東Bj学峅餞曚燃された(参考@料1)。iQ12月のIEDM2016の報告が行われるので、IEDM出席もままならぬ身にはj変Q_な報告会である。例Qのように分野別にそれぞれの専門家による詳細な説がなされた。
以下、いくつかのトピックスに点を絞ると共に、引きいて2017Q2月15-17日に開されたNanoTech2017 (参考@料2)を見学した印と、に2017Q3月14-17日の64v応駘学会春学術講演会(参考@料3)を聴講した感[と共にまとめてみたい。
欧櫃慮|機関とコラボするアジアのj学・企業
まずIEDM2016の報告会を聴講して個人として印的だったのは、(1)盜颪箍Δ痢嶌農菽次廚箸靴栃鷙陲気譴觚|発表に湾、f国、中国のj学や企業の研|vがずといってよいほど共著vとして@を連ねていること、そして(2)中国の著しい頭、に(3)2次元半導の発tの3点であった。
表1をご覧頂きたい。これは峙IEDM報告会において、ルネサスエレクトロニクスの新居浩二(参考@料4)によるCircuit and Device Interaction分野の報告をもとに作成したものである。講演で新居がDり屬欧蕕譴b文発表ごとに、その著vの所鏥ヾ悗鬚泙箸瓩討澆。複数の研|機関の場合は筆頭著vの所鏥ヾ悗法印をしている。表2と表3もそれぞれ噞\術総合研|所の森Q洋(参考@料5)によるNano Device Technology分野と、ルネサスの井嵜振d(参考@料6)のProcess and Manufacturing分野で、報告vが別したb文の著v所鏥ヾ悗鯑瑛佑謀D理したものである。
いずれも報告vがeち時間20分間というU限内に要襪茲まとめたものであり、それぞれ専門的識vの立場でIEDMでのR`すべきb文をピックアップしているので、これがIEDM 2016におけるQ分野の最先端\術動向をすものと考えてよいだろう。ただし、当日の報告はスライドを使って口頭で行われたため、本Mの内容は筆vのメモと記憶による。したがって誤解や記憶違いもあるかもしれないが、そのIはおし頂きたい。その屬念焚爾い困譴良修任Cで記されているb文番、僚鏥ヾ悗R`しておいてほしい。
新居(参考@料4)によるとCircuit and Device Interaction分野はCMOSの最先端\術を集めたセッションのグループであり、b文番16.1は4層で乗Qと加QをしてしまうReRAMで、この分野でトップの点数で採Iされたとのことであった。そこにはスタンフォードj学やカリフォルニアξj学バークレイ鬚閥Δ桝湾の国立ナノデバイス研|所(National Nano Device Laboratories)の研|vが@を連ねている。
b文番16.2と16.7は今Bのニューロデバイスであり、16.2はアリゾナξj学と共に中国の{華j学(Tsinghua University)の共同研|である。
にb文番2.6と2.7は7nm\術のLate Newsで、最新の成果報告である。中でもb文番2.7はEUV露光でパターニングした最先端デバイスの研|成果であり、IBMやグローバルファウンドリーズと共にf国サムソンの研|vが連@になっている。この研|は「R`b文(Highlights)」のkつとして、後述するIEEE Electron Devices Society Newsletter誌の集チームがまとめた記(参考@料7)にもDり屬欧蕕譴討い襦
またb文番7.2と28.4は共にBj学と中国のマイクロナノ電子工学および集積システムイノベーションセンター(Innovation Center for MicroNanoelectronics and Integrated System)の研|vが、英国のシノプシスUKとグラスゴーj学の研|vと共同研|をした成果の発表である。
いずれも湾、中国、f国の研|vが盜颪箟儿颪虜農菽爾慮|機関の科学vと連携して、次世代を担う\術の開発や実化研|をしている。つまり湾、中国、f国勢は欧櫃崗}にタイアップして最先端\術の研|に努めているeが見てDれる。またそのT果と言えるのかどうかは早かもしれないが、この新居がばれたb文の中には中国{華j学(Tsinghua University)とBjより投Mされたb文3P、tちb文番16.2、7.2、28.2が含まれており、そのb文P数は湾の国立研|所(National Nano Device Laboratories)とTSMCから投Mされたb文、tち16.1、2.6、35.2の3Pに、数の屬任亙造崟いになっている。半導O給を`指し、半導噞を立ち屬欧茲Δ箸垢訝羚顱併温憂@料8)の頭が`覚ましい。
表2はNano Device Technology分野であり、報告vの森(参考@料5)によると、トランジスタの高]化のためのSteep Slopeに関するb文と、2次元半導、そして量子ビット\術のb文がR`を集めたとのことであった。b文番5.5はBN/Al2O3の2層ゲート絶縁膜の屬某凜譽ぅ筺爾塁リン(BP)を載せた構]の2次元デバイスを作り、優れた性を達成したという報告である。b文番、Cでしたようにここでも盜颯僖妊紂悉j学とTSMCの研|vの連@になっている。またb文番5.7はMITと湾国立{華j学(National Tsing-Hua University)の科学vの連@で発表された2次元デバイスMoS2の研|成果である。
森が指~されたようにIEDMでは、2次元半導の研|もkつのセッションを構成するほどになっている。通常の3次元T晶ではT晶L陥や格子g乱などがキャリヤ‘暗戮鯀乏欧垢襪、2次元のモノレイヤーあるいは数レイヤーの場合は格子g乱が少ないので‘暗戮硫が期待される。最ZのR`分野であり、Z刊の応駘学会誌でも@古屋j学j学院 浦良より「ゞ錺瀬ぅルコゲナイド―六犠獣皺愁曠α任離悒謄軅兪惺暑]―」の研|紹介がなされている(参考@料9)。
この表からもこの分野で盜颪流k流~@j学の研|に湾のグループが参画している実が窺われる。またこの表では湾から4Pもリストアップされている点もR`に値する。日本勢では旟研の研|vと、東Bj学及びそのCRESTグループが健hしている。
表3はProcess and Manufacturing分野であり、表のb文番、楼嵜振d(参考@料6)のIによる。この分野はもともと企業やj学で開発された新なプロセス\術や]\術の研|発表なので、それぞれの個性もありに提携を_する要もない。それでも例えばb文番25.1はimecグループからのCMOSヘテロ構]に関する報告であり、その著vの中にはimecにassigneeとして出向していたシンガポール国立j学(National University of Singapore)の研|vが入っている。
またセッション33ではゲルマニウムチャンネルに関する研|が集められている。ゲルマニウムはシリコンよりもキャリヤが高]であるため現在R`されている。b文番33.4はimecが筆頭著vの所錣任△襪、ASMベルギーやASM盜颪覆匹硫欖覿箸吠造鵑妊轡鵐ポールのナンヤン工科j学(Nanyang Technological University)の科学vが入っている。
なお、17.1はIBMとグローバルファウンドリーズからの発表で、アジアのグループとの連携ではないが、IEEE Electron Devices Society Newsletter誌(参考@料7)の集チームもR`している研|b文である。つまり、このことも井のb文Iの慧眼を裏けている。
以R`すべきは、繰り返しになるがQ表に靴と嶢、膿したように、最先端の研|分野で湾、中国、f国、シンガポールの研|vが欧櫃慮|機関に食い込んでおり、次世代を担う△鬚靴討い訶世任△。また3つの表を通してわかるように半導でO立を`指す中国の頭も顕著であり、そのレベルも高い。
なお、IEEE Electron Devices Society Newsletter誌の集チームがIEDM Technical Chairから寄せられたデータを基にまとめられた記(参考@料7)においてDり屬欧討いb文は、峙のように表1のb文番2.6と2.7、及び表3の17.1が_複していた。そしてこの記では峙の2.7以外はアジアと欧櫃力携はなかったが、それは単に峙参考@料4-6の3がカバーする覦茲隼温憂@料7の著vたちがカバーする覦茲燐J囲との違いのためと考えられる。いずれの報告もIされているb文の数の屬任禄j差ないが、iv3の場合は、分野別にLSIやその基盤\術となるトランジスタ性のb文をにしているのに瓦靴、後vはそれだけではなくシリコンフォトニクスやパワーデバイス、テラヘルツデバイス、ガスセンサなど広く分野をに14Pんでいるからである。
Nanotech2017 の見学での不W
いて2017Q2月15-17日に開されたNanotech 2017 (参考@料2)を見学した。Qブースを訪れてみると、Q々ナノテクが噞として発tしてきているのがわかり、j変心咾った(参考@料10, 11)。しかし、ここで崕劼IEDM2016でkつのセッションを形成するほどBになっている2次元半導の開発X況を調hしようと思ったが、新エネルギー・噞\術総合開発機構(NEDO)、旟研、TIA/ナノテクノロジービジネス推進協議会(NBCI)/筑Sj学、文隹奮愍淵淵離謄ノロジープラットフォーム、・材料研|機構(NIMS)など主なブースをっても、グラフェンのtはあるものの、どこにもTMD(ゞ錺瀬ぅルコゲナイド Transition Metal Dichalcogenide)の説パネルはなかった。見落としているかもしれないと思い、Qブースで丹念にTMDについて聞いてvったが、k様に「今Qはパネルをeってきていない」との返であった。ということはまだ実化研|として発表できるほどにはなっていないのだろうか。
唯k、Oxford Instruments社のブースで「2次元材料デポジション」のパネルを見つけた。その時の説^のBでは、「2次元材料の研|はimecを中心に欧Δ気rんですよ」とのことであった。そしてその後同社の詳細な@料が届いた(参考@料12)。日本はどうなっているのだろうか?ここでもトップグループから`されて、いて行かれているのだろうか?と、折しも崕劼IEDM2016 の報告を分析していた最中だっただけに不Wになった。
86v応駘学会春学術講演会では
その後2017Q3月14―17日に開された表記の学会(参考@料3)を聴講した。同学会ではセッション番17.3の「層X」の会場でTMDがDり屬欧蕕譴討り、にその中でも主にMoS2に関する発表が`立った。
発表vの所錣16日午i中だけでも、東j、東工j、阪j、阪Bj、九j、埼玉j、陸先端科学\術j、j、旟研、餾犖MANA、JSTさきがけと幅広く、研|vの層の厚さを感じる(参考@料13)。筆vは他の会場に,蕕佑个覆蕕債姐屬任なかったが、このセッションは午後もいた。これでこの分野で日本がDり残されているということはないと信じてよいであろう。基本的にデバイス\術動向は、高]性と低消J電の{求のOを歩むのは間違いないので、その槎Oにpった\術開発が今後とも進められよう。
電子ビーム露光は本当に微細加工に使えないのか
さてEUV露光などの高Y設△鮖箸錣覆韻譴弌△海旅]性と低消J電{求の実証デバイスができないとも聞く。その場合は、その高Y設△鱆~する機関とのタイアップも野に入れて研|開発を行い、世cに後れをDらないようにするのも戦Sのkつであろう。欧櫃慮|機関とアジアの研|機関が連携しているのも、実証デバイスを作る屬任療垤腓發△襪任呂覆ろうかと推察される。
日本では、折角アイデアはあっても加工@度の高いデバイスを作り実証するには遠く、imecかTSMCに依頼せざるをuないXになったと嘆く研|vもHい。にベンチャー企業を立ち屬欧茲Δ箸垢訃豺腓諒匹砲覆辰討い襪茲Δ任△。しかしだからと言ってW易に外国と連携するのも怩(じくじ)たる思いがあるというT見もあろう。
「がない場合はO分で作ってでも仕をせよ。頭を使え」というのぱ圭Yk先擇龍気─併温憂@料14)であった。EUV露光が}に入る価格になるまでのつなぎとして、来の主流にはならないとしても、例えば電子ビーム露光\術をいて高微細@度の実証デバイスがW価に試作・]できれば、その性を外UしてでもEUV露光\術をいたj量攵でのデバイス性も推察できると思われる。
k、電子ビーム露光法は電子線g乱のため本的に微細加工には向かないと指~するT見もある。しかしEUV露光パターンの∨,魃R定したり、その露光パターンのラフネスR定を電子顕微で行ったりしているではないか。x販されている電子顕微の分解Δ0.1nmであり、R長SEMの分解Δ1nmレベルである(参考@料15)。
もちろんそのような細いビームを使っての露光はj量攵に不向きである。実際の攵には集Jビームを使うことになろうが、来Mしいと言われていたH数の均kな電子銃のk括作も東j学 江刺喜教bや東B工j学 越田信I教bのMEMSの研|で可Δ砲覆辰討い(参考@料16)。レジスト材料の改を含めて崗}にプロセスウィンドウを求めさえすれば、高YなEUV露光設△任覆ても電子ビーム露光で実証デバイスの作は可Δ任呂覆いと思う。
このことは折に触れて繰り返して述べてきた(参考@料17)。同じことを繰り返すのも魏集かもしれないが、しかしできない理yばかり考えないで、チャレンジする企業や\術vはいないものだろうか。またそれを応qする国策はないものであろうか。実証デバイス作成のためにだけL外と連携をするのも割り切れぬ思いをする日本の研|vや、ベンチャー企業を`指す{vの要望に応えるためにも、ぜひj胆な挑戦をお考えいただきたい。現在2017Q完成を`指して進められているミニマルファブでの電子ビーム露光機の実化(参考@料18)にもjいに期待しているところである。
戦S提携できなければOiの\術に挑戦を
IEDM2016 のb文発表の報告(参考@料4-6)から湾、中国、f国、そしてシンガポール勢は欧櫃崗}にタイアップして最先端\術の研|にいそしんでいるeが見てとれる。提携、連携がずしも良いとも思えないが、例えばEUV露光のある研|機関とタイアップして先頭集団に入っておくのも、最先端の位を維eする屬、戦Sとしてはありuるのかとも思った。
それがいやならO己\術をeたねばならない。まだ開発しなければならない課もあるが、日本が比較的uTな電子ビーム露光\術などがZ場にある。レジスト材料などの最適解を求めることも含めて、EUV\術への眼^[とまではならないまでも、EUV露光が}ごろな価格になるまでのつなぎとして、w定念を排してj胆にチャレンジする価値はあるのではないだろうか。
もちろん、微細加工@度の高いデバイスのW価な作}段として電子ビーム露光のみに限らずともよい。垉遒縫螢愁哀薀侫J野だけでも1970Q代、当時の日本電信電Bo社(現NTT)茨城電気通信研|所のZ藤ナ(後、徒酖典つ命研|所室長)のグループによるナノインプリント\術の発(参考@料19)とその後のHくの企業による実化、1980Q代の日立作所の高梨紘のグループの]浸露光の発(参考@料20)とニコン、キヤノンによる実化、そして2010Q代の日本合成ゴムの攬人らのグループ(参考@料21)や東B応化工業のグループなどによるDSA(Directed Self- Assembly)\術の発と実化に日本人はHjな貢献してきたではないか。元気を出してj胆なチャレンジ@神をeちけよう。
け加えるならば、今ではたいていのバンド構]がパソコン屬亮Qで~単に求まると聞いていた。この応駘学会のt会場でもQuantumWise Japan 株式会社が原子スケールモデリングツール(Atomistix ToolKit)をtしており、Virtual NanoLab(以下VNL)と称して操作環境も提供していた(参考@料22)。代表D締役で工学F士の東B理科j工学冕楔|室共同研|^臼井信志の説では、以i筆vが残念な思いをv顧したGeSnのバンド構](参考@料23)も、今や容易にパソコン屬秤Wけるとのことであった。
このVNLのパンフレット(参考@料22)によると2次元構]のTransmission Pathwayの表やバンド構]のプロットの例もされている。Q科学でしっかり裏けられたデバイス理bの構築も、今の{}研|vには夢ではない。現代の{いj学院擇倭△泙靴い箸弔づく思った。
このQ科学の進歩も著しい。冒頭IEDM2016の報告会(参考@料1)でも東の齋真がModeling and Simulation 分野の詳細な報告をされていた(参考@料24)。本Mでは筆vの量不Bでよく理解できなかったため当該分野には触れなかったが、デバイス性が駘的にシミュレーションで裏]ちされる時代である。ぜひとも実証デバイス作のため、ときにはw定念を捨ててj胆にoM関に挑戦しタKして、場合によっては戦S的}法を使ってでも、世cの進歩にれることなく研|開発を進めて頂きたいと願う。そうすればこのQ科学のシミュレーションT果と実証デバイスの性比較から、また新しい見なり、\術分野がけてくると期待できる。
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本Mをまとめるに当たり2D Materialsの@料を頂いたオックスフォード・インストゥルメンツ(株)プラズマテクノロジー業 田口俊彰と、バンド構]をパソコン屬乃瓩瓩蕕譴襯愁侫函Atomistix ToolKit & Virtual NanoFab」をご紹介頂いたQuantum Wise Japan(株) 代表D締役で東B理科j工学 冕楔|室共同研|^の臼井信志にお世Bになった。またいつもの通り元NECの工藤 Tのコメントもいただいた。日頃切}磨する場を与えて下さる田R先端財団のoと共にせ厚く御礼申し屬欧。
参考@料
- IEEE Electron Devices Society Japan Chapter総会およびIEDM報告会
- nanotech2017
- 64v応駘学会春学術講演会
- 新居浩二, "Circuit and Device Interaction," IEEE EDS Japan Chapter総会およびIEDM報告会 (2017.2.15)
- 森Q洋,"Nano Device Technology" 同
- 井嵜振d, "Process and Manufacturing," 同
- Editorial team of the EDS Newsletter--D. Tamaszewski, K. S. Karim, and M. K. Radhakrishnan, "Device Research Trends—IEDM 2016 Highlights," IEEE EDS Newsletter vol.24 (No. 1), pp.1-6 (2017) 但し同@料p.1、p.3記載のb文番2.7と2.6は、それぞれ2.6と2.7がしい。
- R藤徳}, 「半導O給に挑む中国、変わる『世cの工場』(下)」, 朝日新聞2017Q3月30日朝刊
- 浦良, 「ゞ錺瀬ぅルコゲナイド―六犠獣皺愁曠α任離悒謄軅兪惺暑]」, 応駘 86、pp204-208 (2017)
- r志田元孝, 「ナノテクノロジーの噞振興をごう」、セミコンポータル (2012.2.28)
- r志田元孝, 「ナノテクの工業化にはR、]モニタ\術も_要」、セミコンポータル、 (2013.2.14)
- オックスフォード・インストゥルメンツ株式会社プラズマテクノロジー業霤銚俊彰 よりM信(2017Q3月26日、同30日)と共に、同靆腓"Nanofab Tools for Deposition of Thin Films and Growth of 1D&2D Nanomaterials"の@料も頂いた。
- 64v応駘学会春学術講演プログラム16a-F203-1から16a-F203-11まで。筆vは聴講できなかったが、午後も16p-F203-1から16p-F203-15まで関連発表がいている。
- 例えばr志田元孝, "4章 小柳光―次元デバイスを可Δ砲垢TSV\術の先~的研|", 谿羚夫・珪誑男共「世cを先~ける日本のイノベーター―新業創出へ工学瑤鯀]する8人―」オーム社刊(2013), pp.128-130
- 例えば(株)日立ハイテクノロジー社カタログ「解析総覧Product Guide」HTD-154H (2016.9)
- 例えば池崗惟,小,吉田孝,フ醺n,吉田慎哉,宮口裕,室竸親,j井英之,越田信I,江刺喜, 「並`電子線W画アクテイブマトリクスnc-Si C電子源の開発(IV)」, 61v応駘学会春学術講演会予M集18p-F2-12, p.07-042 (2014)
- 例えばr志田元孝, 「電子立国復で未来をけ」, セミコンポータル (2015.10.7)
- 1v「革新的]プロセス\術開発(ミニマルファブ)」研|開発プロジェクト 終了時h価検討会@料6「革新的]プロセス\術開発(ミニマルファブ) h価@料」p.10
- 例えばS. Fujimori, "Fine Pattern Fabrication by the Molded Mask Method (Nanoimprint Lithography) in the 1970s", Jpn. J. Appl. Phys. 48, 06FH01 (2009)にてZ藤、藤森のグループのb文7通の引と共に詳しく紹介されている。
- 例えばA. Takanashi, T. Harada, M. Akeyama, Y. Kondo, T. Kurosaki, S. Kuniyoshi, S. Hosaka, Y. Kawamura, "Pattern forming apparatus," USP4480910 (November 6, 1984); 高梨紘, 原田達男, 凅元, Z藤弥領r, 崎W栄, 国吉PE,保Z純男, Q喜d, 「半導]」, 願昭56-37977, 開昭57-153433
- 例えば攬人, h田 光, 日城良`, J. Y. Cheng, D. P. Sanders, R. D. Allen,「O己組E化材料の半導微細パターニングへの応(Application of Self-Assembly Materials to Semiconductor Patterning)」, JSR TECHNICAL REV. No119, pp.7-12 (2012)
- Quantum Wise Japan(株) カタログ「Atomistix ToolKit & Virtual NanoFab」
- r志田元孝, 「先見のは先入茲砲箸蕕錣譴覆い海箸ら始まる」, セミコンポータル (2013.6.26)
- 齋藤真, "Modeling and Simulation," IEEE EDS Japan Chapter総会およびIEDM報告会 (2017.2.15)