FinFETとは？半導体微細化の課題を解決する先進トランジスタ技術の仕組みと利点

本記事の概要

本記事では、微細化の進む半導体で使われる、「FinFET」と呼ばれる構造とその利点について解説します。微細化の限界を攻めるために導入された、鍵となる技術の一つです。

FET(Flide Effect Transistor)は「電界効果型トランジスタ」と呼ばれるトランジスタの一種です。その中でも、「MOSFET」はFinFETの元になっているため、今回はMOSFETに注目して解説します。

MOSFETはFETに絶縁ゲート、つまりゲート酸化膜を付けたもので、広く普及した構造です。ゲート酸化膜が、まさに「電気を流す扉」の役割を果たしていて、扉の開け具合で電流を調整します。実際には、ゲート酸化膜に印加する電圧の向きと大きさで回路に流れる電流を増減することができます。

FinFETは、微細化に伴って、MOSFETの限界が見えたため導入されました。微細化に伴い、「短チャネル効果」と言われる現象が起こり、ソース-ドレイン間の電流の制御が困難になりました。

などが短チャネル効果として知られています。

対策として、

など工夫が続けられましたが、限界を迎えたため、FinFETが導入されました。

FinFETはゲート酸化膜でゲートの周囲を囲えるため、リークを防ぐための電圧印加が容易になります。現在はFinFETの構造でもリークが問題になっているため、ゲートを複数設けたり、ナノシート状にしたソース-ドレインを酸化膜で覆うGAAの開発が進められています。

以上、FinFETの解説を行いました。微細化に伴ってそもそもの加工難易度が増し、微細化でリークのリスクも増して来たことが分かったと思います。

微細化の限界を超えるための加工難易度が加速度的に増しているため、先端半導体はプロセス技術の勝負になっており、現状はTSMCが技術を一歩リードした結果、先端半導体の製造を一手に引き受け、圧倒的な収益力を誇っています。