第5章トランジスタと微細化

スマホが速くなり、電池も長持ちするようになったのは、トランジスタを小さくしてきたからです。ところが、小さくすると「スイッチを切っても電気が漏れる」という困りごとが増えます。この章では、何が困るのかと、どう解決してきたか(材料を変える、形を立体にする)を、順番に学びます。

読み終えると、「2nmとは何の数字か」「FinFETの次にGAAが必要になった理由」と、GAAのナノシートがどんな工程でつくられるのかを、自分の言葉で説明できるようになります。

⭐ レベル星1〜星3

📚 本数全10本

⏱ 目安約120分

読む順

5-1トランジスタはどうやって0と1を作るのか? ★
スイッチとして働くトランジスタが、電圧の高低から0と1をつくる仕組みを確認します。この章の出発点です。

5-2半導体のリーク電流とは?切っても漏れる電気の正体 ★
小さくするほど、スイッチを切っても電気が漏れてしまう。その正体と、速さと待機電力が引き換えになる理由を学びます。

5-3半導体のhigh-kとメタルゲートとは?漏れを止めた新しい材料 ★
ゲート絶縁膜が薄くなって漏れた電気を、材料を変えて止めた工夫を、Intelの45nm世代の事例とあわせて学びます。

5-4半導体のFinFETとは?平らから立体になったトランジスタ ★★
平らな形のままでは抑えきれない漏れを、通り道を立体にしてゲートで囲むことで解決したFinFETの仕組みを学びます。

5-5半導体の2nmとは何を意味するのか? ★★
「2nm」は部品の実際の大きさではありません。世代を表す呼び名として、何を意味する数字なのかを整理します。

5-6半導体のGAA・ナノシートとは?2nm世代で変わったトランジスタの形 ★★
FinFETの次に登場した、ゲートが通り道を全周から囲むGAA(ナノシート)の考え方と、各社の取り組みを学びます。

5-7半導体のGAAナノシートの作り方は?板を宙に浮かせる積層の工夫 ★★★
SiとSiGeを交互に積み、SiGeを取り除いて板を宙に浮かせる。GAAをつくる最初の工夫を、製造工程から学びます。

5-8半導体のGAAナノシート、SiGeだけを取り除くには?選択エッチングの仕組み ★★★
狙った材料だけを削る選択エッチングと選択比の考え方を、GAAの製造を例に学びます。

5-9半導体のGAAナノシート、板のあいだの小さな壁とは?内側スペーサーの役目と作り方 ★★★
板のあいだに入る小さな絶縁の壁、内側スペーサーの役目と作り方、凹みをつくる難しさを学びます。

5-10Backside Power Deliveryとは? ★★★
電源の配線をウェハの裏側へ移す、最新の微細化の工夫。なぜ裏側に移すのかを学びます。