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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。


表1 Circuit and Device Interaction


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2 Nano Device Technology


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。


表3 Process and Manufacturing


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。

田R先端財団プログラムオフィサー、
東Bj学j模集積システム教育研|センター客^研|^、
東Bj学j学院工学U研|科電気U工学常講師 r志田元孝
(2017/04/07)

参考@料

  1. IEEE Electron Devices Society Japan Chapter総会およびIEDM報告会
  2. nanotech2017
  3. 64v応駘学会春学術講演会
  4. 新居浩二, "Circuit and Device Interaction," IEEE EDS Japan Chapter総会およびIEDM報告会 (2017.2.15)
  5. 森Q洋,"Nano Device Technology" 同
  6. 井嵜振d, "Process and Manufacturing," 同
  7. 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。
  8. 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
  9. 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)
  10. 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)
  11. 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)
  12. 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。
  13. 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。
  14. 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
  15. 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)
  16. 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)
  17. 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)
  18. 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
  19. 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。
  20. 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
  21. 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)
  22. Quantum Wise Japan(株) カタログ「Atomistix ToolKit & Virtual NanoFab
  23. 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)
  24. 齋藤真, "Modeling and Simulation," IEEE EDS Japan Chapter総会およびIEDM報告会 (2017.2.15)

ごT見・ご感[
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