IBMリサーチチーム、2017年イノベーション賞受賞：InGaAs/SiGe CMOS技術のパイオニア

IBMチューリッヒの科学者たちが、高移動度材料をシリコンCMOSに統合し7nm以下へデバイススケーリングする5年間の画期的研究で、2017年化合物半導体業界イノベーション賞を受賞しました。

モバイルフォンからIoT、クラウドインフラまで、消費電力と性能の間には持続的な緊張関係があります。IBMチームは二つの柱で解決を提案：技術ノードスケーリングと新規高移動度材料採用。

受賞研究は、インジウムガリウム砒素（InGaAs）/シリコンゲルマニウム（SiGe）CMOSプロセスを、高量産向け300mmウェーハスケール製造でシリコン（Si）基板上で初めて実証。このハイブリッド統合は、7nmノード以降のデジタル回路における電力/性能トレードオフ改善への明確な道筋を提供します。

選択的エピタキシーを活用し、チームは機能的インバータと高密度6トランジスタSRAMアレイ—デジタルCMOSの核心コンポーネント—をシリコン上に直接製造。プロジェクトのリードサイエンティストDr. Lukas Czornomaz氏は説明します：「この技術は同電力で25%性能向上、または性能維持でモバイルデバイスのバッテリー寿命2倍を実現すると期待されます。」

Join @LCzornomaz at @CS_Conference he presents Hybrid IIIV/SiGe technology for CMOS beyond https://t.co/iUiqSDPqJr pic.twitter.com/G2e0fOTDid

— IBM Research (@IBMResearch) February 25, 2016

最近のVLSI技術会議で公開されたこの初の達成は、過去4年間でIEDMとVLSIシンポジウム会議で発表された一連の主要デモに続きます。核心課題—高品質InGaAs結晶同時成長、絶縁体上高性能InGaAs電界効果トランジスタ製造、単一シリコンウェーハ上でのSiGeデバイスとの統合—が克服されました。

従来アプローチと異なり、IBMソリューションは関連寸法でデジタル回路の基本構成要素を提供し、量産可能なハイブリッドInGaAs/SiGe CMOS技術への主要マイルストーンを刻みました。手法は三大革新に依拠：高品質InGaAs-on-Insulator領域の選択的成長、物理ゲート長（L_g) 35nmの高性能InGaAs finFET製造、面積約0.4μm²の機能的6トランジスタSRAMセル加工。

デジタルロジックを超え、この技術はIII-V材料とシリコンCMOSを組み合わせた低コストRFとフォトニック回路への道を開きます—次世代IoTデバイスへの魅力的展望です。

「まだやるべき仕事は多いが、設計が機能し、量産可能であることを実証した」とCzornomaz博士。

今後、チームは量産向け技術洗練を継続し、シリコンCMOSと並行した集積RF通信とフォトニクスデバイスへの応用を探求します。

この研究は欧州連合の助成金協定No. 619325 (FP7-ICT-COMPOSE3)、No. 619326 (FP7-ICT-III-V-MOS)、No. 628523 (FP7-IEF-FACIT) の資金提供を受けました。