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LSI - ナノテクノロジービジネス推進協議会
エレクトロニクス分科会 １ ナノテクノロジービジネス推進協議会 エレクトロニクス分野 エレクトロニクス分野におけるビジネスの重要領域であり、会員の多くが興味を持つ４テーマ を選択し、それぞれの市場・技術の特性に合わせた切り口でロードマップを作成した。 作成方針 1． ナノテクがビジネスに大きな影響を与えるエレクト ロニクス分野で、会員が興味ある領域に焦点を当 ててロードマップ作成活動を行う。 2．今年度は会員からの希望が多かった①LSI新材料 プロセス，②ナノ新デバイス，③ナノセンシング， ④ディスプレイの４テーマを取り上げる。 3. それぞれのテーマ毎にワーキンググループを構成 し、専門家のヒアリングをベースに技術調査を行い、 それぞれの領域の市場・技術特性を考慮して、独 自の切り口を出す。 4. ロードマップの中にナノテクの必要性を明記する。 今後の予定 1．作成したロードマップは公開し、それに対する反響 を次年度以降の活動に反映させる。 2. 次年度以降は今年度活動のブラッシュアップを行う とともに、今年度除いた他の領域（光デバイス等）も 検討する。 WG構成 LSI材料・ﾌﾟﾛｾｽWG ﾅﾉ新ﾃﾞﾊﾞｲｽWG ﾅﾉｾﾝｼﾝｸﾞWG 課題 1．単なる技術ロードマップにならないようにビジネス・ 製品との関連を分かり易く記載する。 ﾃｨｽﾌﾟﾚｲWG H16年度取組み 次年度以降 ﾒﾓﾘ材料ﾌﾟﾛｾｽ SoC材料・ﾌﾟﾛｾｽ ６５nm、１０nmCMOS ３次元ナノ実装 RM RM CNTﾃﾞﾊﾞｲｽ・分析技術 CNTﾄﾗﾝｼﾞｽﾀ、CNTｾﾝｻ ﾃﾞﾊﾞｲｽ分析技術 磁気/光ﾒﾓﾘ ﾕﾋﾞｷﾀｽｾﾝｻ NEMS 有機TFTｱﾚｲ 網膜ﾃﾞｨｽﾌﾟﾚｲ RM RM ティスプレイ 壁面大画面，モバイル ﾍﾟｰﾊﾟｰﾗｲｸﾃﾞｨｽﾌﾟﾚｲ 分子ﾃﾞﾊﾞｲｽ RM RM 自動車用MEMS ｾｷｭﾘﾃｲ、安全安心、 ﾍﾙｽｹｱ、ﾈｯﾄﾜｰｸ化 ﾕﾋﾞｷﾀｽLSI 材料ﾌﾟﾛｾｽ RM RM 光デバイス ・・・・・ H16年度のエレクトロニクス分科会の取組み項目 エレクトロニクス分科会 ２ ナノテクノロジービジネス推進協議会 LSI新材料・プロセス(1/4) LSI関連のナノテク材料、技術において、エネルギー、スピード、価格をキーワードとしてナ ノテクの必要性、 ナノテクの効果を浮き彫りにし、ビジネスロードマップを作成した。 作成方針 1．LSIのロードマップ上でナノテクが必要となる 分野を中心に、一部の関連分野も包含する。 2．モバイル分野を中心にする市場的潜在ニー ズを実現できるナノテクにフォーカスを当てる。 3．パッケージおよびパッケージとつなぐ技術・ ビジネスも視野に入れる。 課題 1．社会における潮流との連動 2．ＩＴＲＳロードマップのとの切り口の違いを如 何に明確にするか！ 3．技術の相互関連性をどのように表現するか! 今後の予定 主要市場である電子・通信機器領域とともに、 次世代有望市場であるバイオ分野、ナノセンシ ング分野で活用されるLSIのあり方についても フォーカスを当てる。 LSI新材料・プロセス関連の全体像 1．ナノCMOSデバイスと３次元ナノ実装技術の融合 2．ボトムアップ型ナノテクによるスーパコネクト配線 3．微細化、高集積化→超微細化へ継続的に進展 技術 要素 潮流 製品 技術的潮流 ナノCMOS ナノCMOS デバイス ３次元ナノ実装 基板Si 材料 基板Si材料 リソグラフィ 必要 技術 ナノテク 加工 ﾌﾟﾛｾｽ 材料 開発方向性と ﾅﾉﾃｸの必要性 ・微細化の流れの維持 ・他分野との融合の流れ （MEMS、実装、３次元） ITRSテクノロジ・ノード ・ばらつき低減、再現性確 保 ・高速化＆低消費化 ・材料特性最大限利用 ・多機能、高機能化 ・３次元化 ・異種基板実装 ・ﾅﾉCMOS構造と一体化 ・価格適正化,CD制御性 ゲート膜･ ゲート膜･ゲート電極 ・新材料導入+界面制御 配線（チップ内下層） ・新材料導入+ﾌﾟﾛｾｽ整合 配線（チップ内上層 ・配線超多層化 ＆積層チップ間） ・薄膜チップの積層化 ・MEMS技術との融合 チップチップ-PKG接合 PKG接合 ・インタポーザ多機能化 部品内蔵 ・ナノコンポジット化 プリント配線 ・インクジェット配線 ・ナノポーラス体製造 ・新基板材料 プリント基板 2005年 2010年 2015年 従来からの本流の 微細化ビジネス限界により 従来からの本流の 微細化ビジネス限界により 微細化の追求 ﾅﾉ新機能素子との融合加速 微細化の追求 ﾅﾉ新機能素子との融合加速 融合によるシステムとしての ユビキタス時代を迎え 融合によるシステムとしての ユビキタス時代を迎え 高集積化、高機能化追求 低消費化,高機能多機能化,分散処理へ 高集積化、高機能化追求 低消費化,高機能多機能化,分散処理へ hp90 hp65 hp45 hp32 hp22 歪Siﾊﾞﾙｸ素子 高速PD素子 極薄積層素子 ｽﾀｯｸPKG 歪Si基板 ArFリソ＆レジスト SiON ポリSi SiOC層間膜 ﾊﾞﾙｸ3次元構造素子 高速・低消費FD素子 3次元構造素子/SOI ３次元LSI 10nm ﾃﾞﾊﾞｲｽ ﾏﾙﾁﾁｯﾌﾟSiP ３次元PKG 3次元構造素子SOI・GOI 極薄化SOI・歪SOI 液浸ArFリソ＆レジスト EUVリソ＆レジスト La2O3 メタルゲート(Ru,Ta) HfSiO, HfAlO ポリSiGe 多孔質化膜 エアギャップ メタル配線 ： Cuめっき → Cu-CVD → → 原子レベル制御配線 CNTビア CNT配線・光インタコネクト 低インダクタンス損インターポーザ、バンプ接合 キャパシタ、抵抗、インダクタ内蔵 金属ﾅﾉ粒子回路形成 ﾎﾟﾘｲﾐﾄﾞﾎﾟ-ﾗｽ膜 ﾅﾉﾎﾟ-ﾗｽ絶縁膜 ナノ粒子ダイレクト接合 新材料＆マイクロ化 光回路併用 高透磁率基板 ： 磁性体分散 → 配向磁性体分散 エレクトロニクス分科会 ３ ナノテクノロジービジネス推進協議会 LSI新材料・プロセス(2/4) 技術潮流と実現される製品 実現されるデバイス性能とターゲット 1.超低消費電力→次世代ﾓﾊﾞｲﾙ機器/ﾅﾉCMOS 2.超小型→次世代ﾓﾊﾞｲﾙ機器/3次元ﾅﾉ実装 3.超高速対応→メディアサーバ（端末） /ﾅﾉCMOS＋ｽｰﾊﾟｺﾈｸﾄ配線 5nm 1．技術潮流：LSI構造微細化の流れの維持と３次元ﾅﾉ 実装技術の融合により高機能化、低消費電力化小型 化動向が加速 2．実現される製品：ｶｰｴﾝﾀｰﾃｲﾒﾝﾄ社会を支える多機能 無線機器用高集積SOC/SIP、ﾕﾋﾞｷﾀｽ社会の端末・ノー ド機能を果たすﾏﾙﾁﾎｯﾌﾟｾﾝｻｰ用超小型LSI ﾅﾉｹﾞｰﾄCMOS ナノCMOS 技術 要素 新材料基板 潮流 新材料ｹﾞｰﾄ 開発方向性と ﾅﾉﾃｸの必要性 Siﾁｯﾌﾟ ・ITRSテクノロジ・ノード ｽｰﾊﾟｺﾈｸﾄ配線 LCR部品 再配線層 デバイス LCR部品 機能部品内蔵層 機能部品内蔵基板 バルクﾅﾉ CMOS SOIﾅﾉCMOS、 ﾅﾉ新機能素子 LCR部品 ３次元ナノ実装 ナノCMOS ナノCMOS 設計 ﾙｰﾙを 継承 ・ITRSﾉﾝｸﾗｼｶﾙCMOS ・消費電力の低減、 Vth制御、リーク低減 ・ﾊﾞｯｸｹﾞｰﾄによる制御 ・新材料による キャリア伝導特性向上 ・新規構造による 静電特性向上 ・ｱﾌﾟﾘｹｰｼｮﾝの潮流 ・ SOC/SiPのイメージ ・高速高性能PKG （高速サーバ、BB機器） ３次元ナノ 実装 ・３次元PKG （SiP) ・小型薄型PKG （ﾓﾊﾞｲﾙ、ｳｪｱﾗﾌﾞﾙ機器） 2010年 2015年 微細化のビジネス限界 微細化のビジネス限界 ﾅﾉ新機能素子との融合 ﾅﾉ新機能素子との融合 従来からの本流の 従来からの本流の 微細化の追求 微細化の追求 ・微細化の流れの維持 ・他分野との融合の流れ （MEMS、実装、３次元） 製品 2005年 融合によるシステムとしての 融合によるシステムとしての 高集積化、高機能化追求 高集積化、高機能化追求 hp45 hp90 hp65 ﾊﾞﾙｸSiMOSの ﾌﾟﾚｰﾅFD−SOI ｽｹｰﾘﾝｸﾞ 微細ﾊﾞﾙｸ素子 歪Siﾊﾞﾙｸ素子 低消費FD素子 高速PD素子 ｶｰｴﾝﾀｰﾃｲﾒﾝﾄ化 高集積ＳＯＣ （多機能） BGA Ball Grid Array ｽﾀｯｸPKG CSP Chip Size Packaging ユビキタス時代を迎え ユビキタス時代を迎え 低消費化、高機能多機能化 低消費化、高機能多機能化 hp22 hp32 FinFET 極薄積層素子 ﾊﾞﾙｸ3次元構造素子 高速・低消費 FD素子 ﾊﾞﾘｽﾃｨｸ素子 10nm CMOS 新機能素子 3次元構造素子/SOI ﾏﾙﾁﾎｯﾌﾟｾﾝｼﾝｸﾞ ﾈｯﾄﾜｰｸ ﾓﾊﾞｲﾙﾕﾋﾞｷﾀｽ ﾓﾊﾞｲﾙ低消費電力 SOC/SIP ｾﾝｼﾝｸﾞLSI 高速ＳＯＣ/SIP FCBGA Flip Chip BGA 3D-LSI 3D-PKG WLCSP Wafer Level CSP MCP/SiP Multi Chip Packaging System in Package エレクトロニクス分科会 ４ ナノテクノロジービジネス推進協議会 LSI新材料・プロセス(3/4) 要素技術１： ナノCMOS 要素技術２： ｽｰﾊﾟｺﾈｸﾄ配線 1．基板：キャリア移動度向上と特性ばらつき制御のため、 1．配線技術：究極のﾛｰｶﾙ配線、ｸﾞﾛｰﾊﾞﾙ配線は、原 SOI系基板、縦型デバイス対応技術が急速進展 子ﾚﾍﾞﾙ制御金属配線、さらCNT配線に移行による極 2．リソグラフィ：液浸ArF技術を軸に進展し、EUV技術へ 低損失化 も移行 2．配線層間膜：多孔質材料へ、ﾛｰｶﾙ配線はｴﾔｷﾞｬｯﾌﾟ 3．ゲート：新材料のHf系、La系ゲート導入と界面制御が による極低誘電率化 ポイント、ゲート電極は新材料のメタルゲートが必須 技術 要素 製品 必要 技術 Si基板 バルク、エピ基 板 SOI基板 リソグラフィ 露光 材料 レジスト材料 ゲート ゲート膜 ゲート電極 2005年 2010年 hp90 ナノCMOS ナノCMOS ナノテク 加工 ＆ ﾌﾟﾛｾｽ 開発方向性と ﾅﾉﾃｸの必要性 ・デバイス構造にあったSi 基板 ・低消費電力向けのSOI基 板 ・ｷｬﾘｱ伝導特性の向上の ための歪導入、 Ge導入 ・マスク、レジストを考慮、 量産に耐えるリソ ・光源、マスク、レジスト、 装置の価格の適正化 ･液浸ArF、EUV中心。 他は部分適用か。 ・多層レジスト適用等によ るCD制御 ・超臨界乾燥等による高 A/R対応 High-k膜： ･SiO2匹敵の電気特性 （Vth、,ﾘｰｸ電流） ･界面特性、ﾁｬﾈﾙ移動度 メタルゲート： ･仕事関数（ﾐｯﾄﾞｷﾞｬｯﾌﾟ） ･抵抗率、CMOS互換性 hp65 完全平坦化基板 hp45 hp32 hp22 Ge/Si基板 TSi＝25nm 極薄化SOI TSi＝15nm 歪SOI GOI 3次元構造素子SOI ﾅﾉ/Si積層SO、ﾒﾀﾙ基板SOI hp65 hp45 hp32 hp22 ArFリソ 液浸ArFリソ EUVリソ PELリソ ML2リソ 新EB /STM EPLリソ,NIPリソ ArF新ﾚｼﾞｽﾄ 自己 組織化 EUV新ﾚｼﾞｽﾄ Applicationに適合した新ﾚｼﾞｽﾄ EOT＝1.5nm SiON 界面層：SiO2 ポリSi 製品 極薄基板（110） 歪Si基板 hp90 技術 要素 2015年 EOT＝1.0nm HfSiO, HfAlO 界面層：Nitrided Oxide La2O3 界面層無し ポリSiGe メタルゲート(Ru,Ta) 必要 技術 配線 （ﾛｰｶﾙ配線） 層間膜 2005年 hp90 ｽｰﾊﾟｺﾈｸﾄ配線 ３次元ナノ実装 層間膜： 配線層間（IMD)/CMP ｽﾄｯﾊﾟ（HARDMASK)に 分類 配線メタル 加工 ＆ ﾌﾟﾛｾｽ 配線メタル： ﾛｰｶﾙ配線/Metal-1/ ﾊﾞﾘｱﾒﾀﾙに分類 ･Cuのﾏｲｸﾞﾚｰｼｮﾝ耐性 ･Cuの拡散防止策 チップ配線 （ｸﾞﾛｰﾊﾞﾙ配線） 配線メタル 層間膜 チップ配線周波数 ・ナノめっき(原子レベ ル） ・導体形成（結晶粒制 御→原子ﾚﾍﾞﾙ制御） ・ﾅﾉﾁｭｰﾌﾞｲﾝﾀｰｺﾈｸﾄ ・ナノインプリント適用 ・光インターコネクト 2010年 hp65 k＝2.7 hp45 k＝2.1 IMD ： SiOC 2015年 hp32 hp22 多孔質化膜 エアギャップ HARDMASK ： SiN、SiO、SiC ･ﾀﾞﾏｼﾝﾌﾟﾛｾｽ対応 ･高精度CMPと多孔質 膜のﾌﾟﾛｾｽ整合 ナノテク 材料 開発方向性と ﾅﾉﾃｸの必要性 LOCAL ： Cuめっき CNTビア METAL配線 ： Cuめっき CVD-Cu バリアメタル ： CVD-Ti/TiN、Ta/TaN 3.5GHz 低散乱金属配線 (原子レベル制御） ALD-Ti/TiN、Ta/TaN 7GHz 7GHz 低散乱金属配線 めっき銅配線 CNT配線 改質銅配線 光ｲﾝﾀｰｺﾈｸﾄ 層間膜：SiOC ﾌﾛﾛｶｰﾎﾞﾝ系膜 多孔質化膜 エレクトロニクス分科会 ５ ナノテクノロジービジネス推進協議会 LSI新材料・プロセス(4/4) 要素技術３： ３次元ナノ実装 ＊ﾛｰﾄﾞﾏｯﾌﾟ作成における参考資料 1．ﾁｯﾌﾟ/ﾊﾟｯｹｰｼﾞ接続：チップ配線ルールを継承したﾀﾞｲ ﾚｸﾄ接合へ 2．部品内蔵：ﾊﾟｯｹｰｼﾞ/基板への受動部品内蔵から MEMS融合へ 3．ﾌﾟﾘﾝﾄ基板：ﾎﾟｰﾗｽ化による低誘電率化とﾅﾉﾃｸ応用 による高透磁率化が進み、極低損失化が進行 技術 要素 製品 必要 技術 ナノテク ﾁｯﾌﾟ/ﾊﾟｯｹｰ ｼﾞ接合 メタル接合 インターポ＾−ザ 材料 キャパシタ インダクタ 能動デバイス プリント基板 プリント配線 絶縁膜 プリント基板材 料 2005年 hp90 ３次元ナノ実装 部品内蔵 加工 ＆ ﾌﾟﾛｾｽ 開発方向性と ﾅﾉﾃｸの必要性 ・ﾅﾉ粒子低温接合技術 ・自己組織化 （ｲﾝﾀｰﾎﾟｰｻﾞ基板） ・ナノめっき技術 ・ナノインプリント適用 ・ナノめっき技術 ・低温結晶化蒸着技術 ・樹脂と高誘電率ｾﾗﾐｯｸ 粒とのｺﾝﾎﾟｼﾞｯﾄ ・ﾅﾉｺﾝﾎﾟｼﾞｯﾄ・ｱﾌﾟﾛｰﾁ ・MEMSとの融合 ・フェムトリットル インクジェット配線技術 ・高効率加熱技術 ・ナノインプリント適用 ・ナノﾎﾟｰﾗｽ体製造技術 （自己組織化） ・異種ポリマーのﾅﾉﾚﾍﾞ ﾙ複合化 ・ﾅﾉﾚﾍﾞﾙﾌｨﾗｰの分散 ・絶縁膜の多孔質化 ・樹脂/磁性体ハイブ リッド技術＋配向化技 術（自己組織化） 2010年 hp65 2015年 hp45 半田ボール/半田ポスト hp32 hp22 ナノ粒子ダイレクト接合 低インダクタンス損 ｲﾝﾀｰﾎﾟｰｻﾞ,ﾊﾞﾝﾌﾟ接合 ナノインプリントｲﾝﾀｰﾎﾟｰｻﾞ キャパシタ、抵抗 （コンピュータ） キャパシタ、抵抗 （携帯・自動車） インダクタ （コンピュータ、携帯、自動車） マイクロキャパシタ、 抵抗（携帯・自動車） 新材料インダクタ 低誘電損（高周波） （コンピュータ、携帯、自動車） 基板融合MEMS 高精度ｱﾃﾞｨﾃｨﾌﾞ法 L/S:20μm L/S：3μm L/S：ｻﾌﾞμm 300℃ﾌﾟﾛｾｽ 金属ﾅﾉ粒子回路形成 220℃ﾌﾟﾛｾｽ 低温ﾌﾟﾛｾｽ ﾎﾟﾘｲﾐﾄﾞﾎﾟ-ﾗｽ膜 k＝1.7 SiO2ﾎﾟﾗｽ絶縁膜 k＝1.5 高透磁率基板 (磁性体分散) 光回路併用 高透磁率基板 (配向磁性体分散） ☆社会ニーズ ・e-japanの議論の骨子に関する資料： ・半導体理工学研究センター2003年ロードマップ ・21世紀の情報通信ビジョン IT-JAPAN for ALL （平成12年3月) ・未来工学研究所 2030年の科学技術 ・ LSI・デバイス関連要求動向 （総務省関連資料からピックアップ） ☆技術面 ・SEAJ LSI装置ロードマップ ・SOCの今後の方向 MIRAI報告会 ・ITRSロードマップ 2003 ABSTRACT版（抽出） ・NEDO H15調査報告リソグラフィ ・Nanoimprinting（Semiconductor SEP2004） ・2003日本実装技術RM（JEITA) エレクトロニクス分科会 ６ ナノテクノロジービジネス推進協議会 ナノ新デバイス(1/3) MOSFETとは動作原理が異なり、LSIに付加価値を与えるような新たなナノデバイスのロー ドマップ作成を行う。本年度は、CNT新デバイスとデバイス分析技術に絞って作成した。 作成方針 1．調査分野として、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）新 デバイス、分子エレクトロニクスデバイス、光ディ スク、磁気ディスク、デバイス分析技術、単一電子 トランジスタ、不揮発性メモリ、他を設定する。 2．本年度は、チームメンバーからの意見にもとづき、 早急に手を打つ必要性の高い２分野に絞ってロー ドマップを作成する。 課題 1．潮流部分は、エレクトロニクス全般に係わる項目 の記載となったが、具体的記述を追加していく。 2．技術部分に定量的目標値を追加していく。 今後の予定 1．来年度以降は、本年度取り上げなかった調査分 野に関するロードマップを作成する。 2．ＣＮＴとデバイス分析技術ロードマップを更新する。 ＣＮＴ新デバイス 1．CNT新デバイス（システム）の出口イメージには、 トランジスタ、センサ、LSI（メモリ、配線他）、熱応 用（ヒートシンク他）、機械的応用（リレー他）、キャ パシタ、FED、プローブなど多数ある。 本年度は主にトランジスタ、センサ、LSI応用に関 し、重点的に取り組む。 2．出口ニーズ調査と技術調査を並行して進める。 ニーズ調査では、トランジスタ、センサ、LSIの将 来用途について潮流から調査し、技術調査では、 目標（性能やコスト）達成のために必要な開発項 目を具体的に記載する。 3．CNT基板という新しい素材商品概念を取り入れ、 CNTの適用分野の拡大・促進の可能性を検討す る。 エレクトロニクス分科会 ７ ナノテクノロジービジネス推進協議会 ナノ新デバイス(2/3) ＣＮＴ新デバイス 年代 潮流 技術要素 エレクトロニクス 機器技術 開発方向性と ナノテク必要性 05 10 エネルギー消費が少 なく、環境に優しく、 使いやすく、どこに いてもだれとでも話 せる技術が必要。 環境にやさしい低エネルギー社会 センサーネット社会 高度福祉社会 1円以下 RFID ｾﾝｻ ﾄﾗﾝｼﾞｽﾀ により、飛躍的な機能 向上が望まれる。 技術 基板技術 ナノ材料技術 ・評価技術 廃棄可能なRFID 高感度ｾﾝｻ（ﾊﾞｲｵ、環境、水素、ﾛﾎﾞｯﾄ他） 超高周波FET 小規模回路 光/電子ﾃﾞﾊﾞｲｽ混載 LSI関連 プロセス技術 基板 （高品質） 基板（低品質） 高性能化，低消費 製品 20 ユビキタス社会 ＣＮＴ基板 基板、ｾﾝｻｰ、FET、 電力化，低コスト化 LSI（含む配線、実装） の要求。従来にない など半導体製品 ナノ新材料，ナノ構造 15 CNTﾋﾞｱ補強/放熱/配線ﾌﾟﾗｸﾞ･ﾋﾞｱ CNTﾛｰｶﾙ配線 フレキシブル基板上に、 ドーピング・電極技術 低温プロセス技術 （<300℃) 特性の揃ったFETを集 ゲート絶縁膜・保護膜技術 ｱｰｷﾃｸﾁｬ、CAD、実装 ｼｽﾃﾑ設計 積化する技術, CNT センサ要素技術 配線を含めた集積化 CNTﾋﾞｱ・ﾌﾟﾗｸﾞ成長制御 横方向成長技術 技術、ナノデバイスの 機能配線技術 ためのシミュレーション、 装置ｲﾝﾌﾗ技術 回路方式、実装技術が ﾃﾞﾊﾞｲｽｼﾐｭﾚｰｼｮﾝ ﾌﾟﾛｾｽｼﾐｭﾚｰｼｮﾝ 必要。 デバイス作製のため、 CNT基板 （高品質） CNT 基板（低品質） CNTを揃えて並べる 完全半導体CNT基板形成 方向・密度の同時制御分散技術 技術が必要。 SWNTの直径制御 半導体の性質を持ち、 SWNTカイラリティ制御 半導体/金属分離 特性の揃った単層 CNTを合成・評価する 直径評価 金属・半導体分離評価 ｶｲﾗﾘﾃｨ評価 技術が必要。 LSI エレクトロニクス分科会 ナノテクノロジービジネス推進協議会 ８ ナノ新デバイス(3/3) ナノデバイス分析技術 1．半導体デバイスのテクノロジノード65nm以降のCMOSおよびナノ構造や大きさをナノサイズにすることによっ て新たな特性を発現する新デバイスを対象とした。 2．デバイスに対する分析技術を対象とし、バルク材料に対する分析技術は含まない。計測と物性分析を2本 の柱として調査した。 3．オフラインでの分析技術に着目し、in-situ分析やインライン分析は対象外。また検査技術も対象外。 4．基本的に単一装置をベースとした分析技術調査となるが、これらを複合化したバリエーションも出現する。 １０ １５ ２０ 年代 ITRSテクノロジーノード 潮流 hp90 hp65 hp45 hp32 hp22 デバイス（製品）へのナノサイズ効果（量子効果など）の活用 製造プロセスへのナノテクの導入（従来リソグラフィの限界） 製品 技 術 ０５ １０ １５ SPM：良質かつ安価なＣＮＴ探針の供給 SPM：探針形状モニタリングシステムの構築 SPM：SCM＋SSRMおよび定量方法の改善／開発 FIB＋質量分析 TEM：高分解能HAADF-STEM（元素種識別顕微鏡）＋単原子EELS SAP：走査型アトムプローブ＋装置複合化 電子線モノクロメーター＋EELSによる高エネルギー分解能分析 軟X線検出技術 TEM+WDXによる状態密度分析 近接場ラマン／赤外分光法／ＰＬ法の開発 SEM/TEM：STEMの高分解能化 モバイルSEM シングルチップ／Dual Beam FIB ２０ TEM：３次元トモグラフィ法による形状情報の３次元化 TEM-CLによる高分解能発光分光分析 SEM/TEM：球面収差／色収差補正による高分解能化 歪み 高精度測長 技 術 走査型電子顕微鏡（SEM）＋周辺技術 集束イオンビーム（FIB）＋周辺技術 透過-走査型電子顕微鏡（TEM-STEM）＋周辺技術 走査型プローブ顕微鏡（SPM）＋周辺技術 走査型近接場光学顕微鏡（NSOM） NSOM 走査型アトムプローブ顕微鏡（SAP） SAP+装置複合化 高精度測長 ドーパント分析 電子状態 ０５ 年代 TEM：nano-EDおよびCBED 近接場ラマン分光法 エネルギーフィルタ＋CBED エレクトロニクス分科会 ９ ナノテクノロジービジネス推進協議会 ナノセンシング(1/3) 自動車が今後の広いナノセンシング技術の縮図となることを考慮し、自動車分野に注力 してロードマップを作成した。 自動車：エンジン/動力制御 作成方針 1．自動車に注目し、ナノセンシング技術のシーズ とニーズの具体像が見えるようにした。 2．現状の技術レベルとの比較がわかるようにした。 課題 凡例 潮流 ロードマップとしてとりあげる項目を、シ ステム製品レベル、要素デバイス製品レ ベル、技術レベルの３種類に分け、階層 的な関係を明確にした。 今後の予定 1．ロードマップのブラッシュアップ 2．自動車以外の分野への拡大の検討 WS開始 時期 次世代技術 製品へ交代 ｼｽﾃﾑ製品 要素ﾃﾞﾊﾞｲｽ 製品 技術 技術開発 開始 技術 技術開発 終了 ・環境対策やEV化に向けたセンシングの発展 エレクトロニクス分科会 10 ナノテクノロジービジネス推進協議会 ナノセンシング(2/3) 自動車：走行制御/運動制御 ・By-Wire化にむけ、センシングの応用が拡大 自動車：走行制御/安全走行支援 ・将来の自動運転化に向けてセンシングが拡大 エレクトロニクス分科会 11 ナノテクノロジービジネス推進協議会 ナノセンシング(3/3) 自動車：車載情報システム ・自動車のネットワーク化がナノセンシング 技術を牽引 自動車：快適/便利システム ・快適/便利制御をナノセンシング技術が可能に エレクトロニクス分科会 12 ナノテクノロジービジネス推進協議会 ディスプレイ(1/3) フラットパネルディスプレイ分野での全体像に主眼を置き、社会潮流、製品・デバイス、 ナノ技術の三階層で把握し位置づけた。 作成方針 1．潮流は、ユビキタス社会およびそれを支える情報 通信インフラを位置づけた。 2．製品は、牽引するリーディングエッジとして大画面 TV、モバイル、ペーパーライクの三分野とした。 3．必要技術をアクティブ素子、プロセス、ナノ材料の 三構成で捉えた。 フラットパネルディスプレイ 全体像 1．ディスプレイと放送、BBアクセス、記録メディア、 電池のインフラとの関連性を示した。 2．製品三分野で共通性大きいが差異も大きい。 技術要素 社会全体潮流 社会の 潮流 課題 1．ディスプレイの構成技術は非常に広範であり、製品 三分野で共通性あるものの差異もあり多彩である。 2．上記広範性故に、三階層間個々の結びつきの明示 性が比較的薄れた。 3．図の矩形シンボルは時期として単純交代では無く、 並走する期間があることを前提としている。 今後の予定 1．次年度は、この全体像の中から特定Item領域に フォーカスした検討を予定。 2．同時に、全体像の更新も予定。 放送&通信のﾌﾞ ﾛｰﾄﾞﾊﾞﾝﾄﾞｲﾝﾌﾗ 技術 ﾒﾃﾞｨｱ、ｱｸｾｽ、電 池の高速大容量 技術 製品・ 大画面TV；超高精細 HD、薄型、高色再現性 表示、低消費電力 デバイス ﾓﾊﾞｲﾙﾃﾞｨｽﾌﾟﾚｲ；省電 力,薄型軽量､高精細･動画 ﾍﾟｰﾊﾟｰﾗｲｸﾃﾞｨｽﾌﾟﾚｲ； 超低消費電力,超薄型軽量、 （ﾌﾚｷｼﾌﾞﾙ） 必要技術 ナノテク ｱｸﾃｨﾌﾞ素子技術 開発方向性とﾅﾉﾃｸ エネルギー消費が少な く、環境に優しく、使い やすく、どこでもだれと でも交信・情報表示でき るインフラが必要。 これを従来技術の高度 化だけでなく、革新的に 実現性を高めるナノテ クが必要。 ユビキタス社会を担う ディスプレイは、大画面､ ﾓﾊﾞｲﾙ､電子ﾍﾟｰﾊﾟｰが ﾘｰﾃﾞｨﾝｸﾞｴｯｼﾞ製品三分 野。 これらに必要な高機能・ 高特性化、をナノテクノ ロジーにより、従来の延 長に無い飛躍的なレベ ルでの実現が望まれる。 超低消費電力や超高 精細&低ｺｽﾄ形成を可 能化するﾅﾉﾃｸによるｱｸ ﾃｨﾌﾞ素子。 プロセス技術 超高精細や大面積ﾊﾟ ﾀｰﾆﾝｸﾞを低ｺｽﾄで可能 にするﾅﾉﾌﾟﾛｾｽ。 ナノ材料技術 高効率や高信頼・高精 細を可能にするﾅﾉ技術。 2005 2010 2015 ユビキタス社会／環境・低ｴﾈﾙｷﾞｰ社会 ﾃﾞｼﾞﾀﾙBS/CS ﾃﾞｼﾞﾀﾙ地上波 次世代DVD ADSL 3.5G携帯 無線LAN ﾎﾟﾘﾏｰLi電池 FTTH、PLC 4G&次世代携帯 UWB/次世代無線LAN 燃料電池 超高効率PDP 1080p PDP 720p LCD 広視野 高速・超高色再現LCD ⇒QXGA 薄型RPTV 超薄型､超大画面RPTV ⇒ QHDTV FED-TV、 OLED-TV TFT-LCD QVGA OLED QVGA TV携帯 VGA 電子Book ﾓﾉｶﾗｰ 電子Book・新聞ｶﾗｰ ＋ﾌﾙｶﾗｰ ﾌﾚｷｼﾌﾞﾙ ﾓﾉｶﾗｰ ﾌﾚｷｼﾌﾞﾙ ｶﾗｰ ＋ﾌﾙｶﾗｰ ＋ﾌﾙｶﾗｰ 電子Tag ﾓﾉｶﾗｰ 電子Tag・ﾎﾟｽﾀｰ ｶﾗｰ a-Si/LTPS TFTｱﾚｲ MEMSｱﾚｲ HTPS/LCOS-LV Org-TFT ｱﾚｲ 大型壁面TV 高臨場感TV 大画面３D-TV ﾛｰﾙｽｸﾘｰﾝTV ﾊﾟｰｿﾅﾙﾕﾋﾞｷﾀｽ 統合ﾊﾝﾄﾞｾｯﾄ 省ﾏｽｸ LTPS / single grain-Si TFTｱﾚｲ ＋周辺回路高集積化 超高精細MEMS/ﾌｫﾄﾆｯｸ ｱﾚｲ → QHDTV → QXGA Org-TFT ｱﾚｲ ⇒ 周辺回路等集積 自己組織化有機半導体薄膜 高精細ｲﾝｸｼﾞｪｯﾄﾊﾟﾀｰﾆﾝｸﾞ ナノインプリントﾊﾟﾀｰﾆﾝｸﾞ 高ｶﾞｽﾊﾞﾘｱ ﾅﾉｺｰﾃｨﾝｸﾞ ＋大面積化 ＋高速化・多層化 ＋大面積化 ＋高屈曲耐久性 ＋ﾘﾌﾚｯｼｭ可能性 高効率高耐久ﾅﾉｸﾘｽﾀﾙ蛍光体 ＋ｾﾙﾌﾋｰﾘﾝｸﾞ性 大電流高耐久ｶｿｰﾄﾞ用CNT 高分散ﾅﾉ粒子 ＋高移導度 高Tg光学ｸﾞﾚｰﾄﾞ透明ﾌﾟﾗｽﾁｯｸﾌｨﾙﾑ ＋多機能特性（光学機能） 高靭性高強度ﾅﾉｶﾞﾗｽ基板 ＋超薄厚（ﾌﾚｷｼﾌﾞﾙ） エレクトロニクス分科会 13 ナノテクノロジービジネス推進協議会 ディスプレイ(2/3) 大画面TVディスプレイ モバイルディスプレイ 1．高精細、広視野角、動画、高色再現、動画省奥行、 低消費電力の同時実現がキーとなって推移する。 2．将来は高臨場感や３D表示などの特性がターゲッ トになる。 技術要素 開発方向性とﾅﾉﾃｸ 2005 2010 ﾎﾞﾘｭｰﾑｿﾞｰﾝの最大ｻｲｽﾞ 高精細化 低コスト化 製品機能 LCD-TV 製品・ デバイス PDP-TV リアプロジェクションTV 高速応答（動画追従性）・ 色再現性改良 大型化・高精細化・消費電 力低減・蛍光体特性改良 薄型化・高精細化 有機EL-TV 長寿命化・フレキシブル化 FED-TV カソード形成方法改良と 発光効率向上 40/42 → 45/50 → 60/70 ＸＧＡ → ＷＸＧＡ → ﾌﾙHD → ＵＸＧＡ 10千円／型 → → → ５千円／型 ｱｸﾃｨﾌﾞ素子技術 プロセス技術 ナノ材料技術 高性能トランジスタ集積 技術および高性能電極、 マイクロデバイスアレイ ラビングレス配向（液晶） 高精細リブ形成（PDP） 大画面形成（OLED） 高密度電極形成（FED） 蛍光体、電極及び半導 体材料、ガラス及びプラ スティック基板材料 MEMSアレイ HTPS／LCOS 大画面３D-TV ロールスクリーンTV 製品・ ＴＦＴ−ＬＣＤ デバイス ＯＬＥＤ 大画面高品位FED-TV アクテイブ素子 技術 省マスクLTPS/single grain-Si TFTアレイ＋周辺回路集積化 超高精細MEMS／フォトニックアレイ → QHDTV ＱＶＧＡ ＶＧＡ 高精細化 システム化 可撓性（セルモジュｰ ル） 高画質化 高視認性 可撓性（セルモジュｰ ル） 高性能トランジスタ 集積技術及び高性能 電極が必要 ナノインプリントパターニング 高ガスバリア性ナノコーティング 大面積化 大面積化・電荷移動度改良 高速化・多層化 ２Ｄ⇒３Ｄ表示へ 低温p-SiTFT液晶400mw/2.5ｲﾝﾁ⇒2010年2/3へ 携帯電話3.5Ｇ （ＱＶＧＡ） 自己組織性有機半導体 →高電荷移動度 高Tg光学グレード透明プラスティック基板 ＋光学機能包含 高靭性ナノガラス超薄基板 ＋超薄厚化・フレキシブル化 ＴＶ携帯 （ＶＧＡ） パッシブ型モバイル ⇒2015年1/2へ パーソナル ユビキタス ハンドセット アクテイブ型モバイル a-Si／LTPSTFTｱﾚｲ 省ﾏｽｸLTPS ／ single grain Si TFTアレイ フルカラー 有機TFTアレイ → 周辺回路集積化 自己組織化有機半導体膜 必要技術 ナノテク プロセス技術 高精細インクジェットパターニング 高機能化技術が必要 ナノインプリントパターニング 高ガスバリア性ナノコーテイング 大面積化 高屈曲耐性 高効率・高耐久ナノクリスタル蛍光体 ＋リフレッシュ可能性 大電流高耐久カソード用CNT ＋セルフヒーリング性 高画質 システム化（ＳｏＧ）、基板の薄型化・軽量化・可撓性 有機TFTアレイ → 周辺回路集積化 高特性ＣＮＴトランジスタアレイ ラビングレスTN液晶配向 自己組織化有機半導体薄膜 高精細インクジェットパターニング 2015 ユビキタス社会／環境・低ｴﾈﾙｷﾞｰ社会 高精細化・動画表示 高臨場感TV 超大画面（70型超） QXGA 2010 エレクトロニクス機器技術 低消費電力化 長寿命化 有機EL-TV フレキシブル化 発光効率向上・大画面化 2005 大型壁面TV 1080ｐ 高発光効率PDP-TV 薄型RP-TV 社会の潮流 開発方向性とﾅﾉﾃｸ 薄型・軽量化 （高機能化） 高色再現性 720ｐ 技術要素 製品機能 広視野角 高速応答 a-Si/LTPS TFTｱﾚｲ 必要技術 ナノテク 2015 ユビキタス社会／環境・低ｴﾈﾙｷﾞｰ社会 社会の潮流 1．低消費電力、薄型軽量、高精細、動画表示などを キーに推移する。 2．携帯電話を軸に進展するが、ユビキタス対応のパー ソナルハンドセットのディスプレイに向けて推移す る。 ラビングレス配向技術 ナノ材料技術 高精細、高輝度可能 にする技術が必要 有機半導体 自己組織性有機半導体→高電荷移動度 高Tg光学グレード透明プラスティック基板 高靭性ナノガラス超薄基板 エレクトロニクス分科会 14 ナノテクノロジービジネス推進協議会 ディスプレイ(3/3) ペーパーライクディスプレイ 1．機能や応用商品の定義が必ずしも明確ではないが、 紙印刷物に対応する電子ディスプレイである。 2．紙印刷物並みの反射コントラスト、薄さ、フレキシブ ル性や低消費電力性がキーとなって推移する。 社会の潮流 製品機能 技術要素 開発方向性とﾅﾉﾃｸ 社会全体潮流 どこでもだれとでも相互 交信できるインフラ 視認性 紙のように見やすい 2005 2010 モノカラー 高精細カラー コンパクト性 製品・ デバイス 紙のように薄い ・電子ブック ・電子Tag ・視認性 ・薄型・軽量 ・フレキシブル ・ディスプレイ ・低消費電力 ・フレキシビリティ ・電子ポスター ・フルカラー化 ・動画機能 などの機能が 望まれる 必要技術 ナノテク アクティブﾞ素子技術 プロセス技術 ナノ材料技術 超低消費電力やフレ キシビリティを可能に するナノテクによるア クティブ素子が必要 酸素や水分を封止し、 長寿命を実現するナノ プロセスが必要 高精細・高コントラス トを可能にするナノ 技術が必要 2015 ユビキタス社会／環境・低ｴﾈﾙｷﾞｰ社会 フレキシブル フルカラー ＋ 大画面化・ロール化 リジッド基板 モノカラー → マルチカラー → フルカラー →大型化・精細化・動画 フルカラー動画対応パーソナル ユビキタス統合ハンドセット フレキシブル基板 フルカラー モノカラー → マルチカラー → フルカラー →大型化・精細化・動画 低温ﾌﾟﾛｾｽ新規透明電極膜 有機TFTアレイ 高ガスバリアナノコーティング ＋高屈曲耐久性 高分散ナノ粒子 高分散・高移動ナノ粒子 高散乱液晶材料 高耐久性エレクトロクロミック材料