Startseite > Halbleiter > Foundries als Enabler für Industrie 4.0

IEDM 2018

Foundries als Enabler für Industrie 4.0

4. Dezember 2018, 6:31 Uhr | Gerhard Stelzer

▶ Diesen Artikel anhören

Fortsetzung des Artikels von Teil 2

Möglichkeiten der Innovation

Um diese Herausforderungen zu meistern, konnten in letzter Zeit viele Durchbrüche erzielt werden. In erster Linie braucht es schnellere und dichter gepackte Transistoren. Die jüngsten Durchbrüche wurden durch EUV ermöglicht. EUV bietet eine höhere Präzision in der Abbildung, reduziert die Linienbreite und die Rauheitsschwankungen und verbessert so die Zuverlässigkeit. Die neueste EUV-Lithographie kann ein Muster von 13 nm Half-Pitch erzeugen. Durch die Anwendung von Doppel-Abbildung (DPT) oder vierfacher Abbildung (QPT) per EUV sind Strukturen bis 3,25 nm möglich. Wobei die theoretische thermodynamische Grenze der Transistorskalierung mit Silizium bei Zimmertemperatur mit 1,5 nm angenommen wird. Gleichzeitig reduziert EUV die Anzahl der Prozessschritte drastisch und damit die Kosten durch Wegfall der Notwendigkeit von DPT/QPT auf fast 1/3 im Vergleich zur LELELELE-Technik (Lithografie und Ätzen).

In letzter Zeit wurde insbesondere mehr Wert auf die Leistungsaufnahme gelegt. Es wird erwartet, dass wir etwa 44 Zetabytes an Daten im Jahr 2020 haben werden, zehn Mal so viel wie 2013. Mehr Daten bedeuten mehr Energieverbrauch, also ist eine energieeffiziente Elektronik entscheidend. Ein Beispiel für neue stromsparende Halbleiterbauelemente sind eMRAMs im Gegensatz zu eSRAMs. Mit steigender Speicherdichte werden die Vorteile von eMRAM deutlicher, da sie nur 0,5 % der Energie im Vergleich zu eSRAM bei 1024 Mb benötigen.

Um diese technologischen Fortschritte zu erreichen, hat eine global offene Innovationskultur die entscheidende Rolle gespielt. Gerade das Samsung Semiconductor R&D Center setzte in letzter Zeit auf gemeinsame Entwicklungsprojekte bei Materialien und Ausrüstung, um die Skalierung der Transistorstrukturen weiter voranzutreiben. Ergebnis einer solchen branchenweiten Zusammenarbeit sind z.B. der EUV-konforme Photoresist (PR) und ein Trockner mit neuem Konzept. Der anorganische EUV PR gewährleistet eine bessere Auflösung und Empfindlichkeit gegenüber der EUV-Lichtquelle. Metallic PR ermöglicht ultrafeine kritische Abmessungen, im Vergleich zu den herkömmlichen kohlenstoffbasierten organischen PR. Zusätzlich wird, um einen Zusammenbruch der abgebildeten Strukturen zu verhindern, während der Reinigung eine überkritische Phase eingesetzt, die sehr stark die Oberflächenspannung reduziert und die feinsten Strukturen intakt lässt.