CTスキャナーの原理で3D-IC内陲莟R
人間のの層を撮影するCTスキャナー。このComputed Tomography(トモグラフィ)\術を使って3次元ICの内陲鮓ようという検hをCarl Zeissが開発中である。3D構]のFinFETや3D-NANDセル、あるいはICチップをスタックする3D-ICなど3次元構]を見ることができる。
これは、東j(lu┛)学国際集積エレクトロニクス研|開発センター(CIES)が主(h┐o)する2nd CIES Technology Forumにおいて、Carl Zeiss社のRaj Jammy(hu━)がらかにしたもの。IC\術は徐々に3次元化が進んでいる。プロセスでは、Intelが22nmのプロセッサHaswellからFinFETを使い、16/14nmプロセスではMOSトランジスタはてFinFETに変わった。今開発中の10nmプロセスでもFinFETが主流になるが、7nmプロセスではSi-GeのFinFETになりそうだとJammy (hu━)は言う。5nmではおそらくナノワイヤー構]がH少なりともDり入れられるのではないだろうか。このCIESでは、e構]のナノワイヤーFETについて研|開発している。
NANDフラッシュメモリも、プロセス\術で24層、32層、36層、48層といったメモリセルの3次元をSamsungが先頭に立って進めており、化のフェーズに入っている。SK Hynixや東、Micronなども3D-NANDプロセスの開発を進めている。
TSV(Through Silicon Via)を通してチップそのものを_ねるスタック(sh┫)式のNANDはまだ実化されていないが、DRAMに関してはMicronとAMDがそれぞれHMC(Hybrid Memory Cube) 、HBM(High Bandwidth Memory)という@称で、3Dメモリを?y┐n)化している。この場合はDRAMを_ねるというよりもメモリセルを_ねて、最下層のチップにセンスアンプを設けて読み出すというような新しいメモリアーキテクチャを導入している。CMOSイメージセンサでもフォトダイオードと読み出しv路や画欺萢ICをTSVでスタックしている。
ただ、3次元化が進むにつれ、例えばFinFETではアスペクト比のj(lu┛)きな高いFinが形成されるが、そのCにゲート絶縁膜が形成されるため、「わずかなラインラフネスがゲート不良を引きこすようになる」とJammy(hu━)は警告する。チップをTSVで_ねる3D-ICは、以iからハンダボールがしく形成され接されているのか見ることができない、と指~されていた。電気的性を見るしか}はなかった。しかし、トモグラフィ\術で直接莟Rできるようになるため、どの所のゲート絶縁膜が薄いのか、あるいはどのハンダボールの密性がKいのかを(m┬ng)ることができる。
ZeissのトモグラフィはX線をいてFinFETのC^真を撮影し、それらを合成して3次元画Cを作る。このため3次元画気鬟咼妊として荵,垢襪海箸砲覆襦トモグラフィを使ってチップのどのFinFETがpしいかを見つけると、次はそれを拡j(lu┛)して確認する。その場合は、In-Situモニタリングとも言うべき、「Cを削り(ミリング)+荵(イメージング」によって、故障個所を同定する。
Zeissは、パートナーであるInvensasのMEMSストレス試xによるハンダボールの劣化を荵,靴燭海箸發△襪箸いΑ
X線撮影から画宜臉までの時間は、1時間半度であり、2時間もあれば同時ミリングの場合でも映気牢粟するとしている。3次元画気鬚發TEM(透(c┬)型電子顕微(d┣))で撮影し、画宜臉するなら処理時間はもっとかかる。BGAパッケージの実△領磴任蓮30分で済んだとしている。実際の画気亡悗靴討聾綟、掲載する予定である。