Enligt Bill McClean på IC Insight når industrin 0,10 μm år 2003.

För att uppnå nästa processgeneration, 0,10 µm, krävs att man minskar ledarnas kapacitans och resistans för att inte kretsarna ska bli långsammare. Det finns två sätt att uppnå detta. Kiselprocessen förbättras med hjälp av ett dielektriskt material med lägre k-värde än dagens kiseldioxid. Dessutom satsar man på att införa ledarmaterial med lägre resistans - koppar.

- Kopparanslutningar på alla nivåer är en nödvändighet för att uppnå 0,13 µm-processer, hävdar Bill McClean på IC Insights.

- När 0,10 µm-generationen når marknaden kommer koppar att bli det enda anslutningsmaterialet, eftersom man även kommer att ha koppar istället för volfram i anslutningskontakterna.

Den kiseldioxid som utgör dielektrikum i dagens halvledarkretsar fungerar inte vid dessa dimensioner. Kiseldioxid har ett k-värde nära fyra. Fördröjningen minskar om k-värdet minskar, eftersom k är proportionellt mot ledarnas kapacitans. Därför ligger fokus idag på att ta fram andra material med låg dielektricitetskonstant.

Det finns två olika metoder för att implementera materialet med lågt k-värde. Sedan väljer man material utifrån vilken metod som ska användas.

Den ena metoden heter CVD (Chemical Vapour Deposition) och är baserad på kemisk ångdeponering. LSI Logic, Texas Instruments och Matsushita, företaget bakom varumärket Panasonic, tänker använda kemisk ångdeponering för att dopa kiselsubstratet till kiselblandningen SiOC, och på så sätt uppnå 0,10 µm-processer.

Spretig materialstrategi

Att CVD är det säkraste produktionssättet anser även chipstillverkare som AMD och Motorola, när de förbereder sig för att ta steget från 0,13 µm- till 0,10 µm-processer.

Den asiatiska trion Sanyo, Toshiba och Fujitsu samt amerikanska IBM satsar inte på CVD utan väljer den andra metoden. Det handlar om spinnbeläggningsteknik, en teknik som innebär att substratet dopas genom att en beläggning spinns på ytan och ger en jämn ytbeläggning.

Sanyo tänker uppnå 0,10 µm-processer med hjälp av de dielektriska materialen HSQ (hydrogen silsesqui-oxane) och MSQ (methyl silsesqui-oxane) istället för kiseldioxid. Toshiba satsar också på MSQ.

Texas Instruments och Matsushita satsar på spinnbeläggningsteknik parallellt med CVD. När det kommer till spinnbeläggning har Texas Instruments valt MSQ, medan Matsushita kör på PAE (polyarylen-ether).

CVD-förespråkarna hävdar fördelar som att det går att återanvända befintliga verktyg, att processen ger större mekanisk styrka, och en enklare integration eftersom CVD-materialen har en struktur som väldigt mycket påminner om kiseldioxid.

Dielektriska material framställda med spinnbeläggningsteknik ska däremot vara lättare att använda i framtida generationer, speciellt när man uppnår k-värden lägre än två vilket kräver något porösa material. Porösa spinnbeläggningsmaterial finns redan idag, åtminstone på teststadiet. Några porösa CVD-material med låga k-värden har däremot ännu inte synts till.

TSMC, den taiwanesiska kontraktstillverkaren av halvledare, hävdar att de har färdigutvecklade moduler för produktion av CMOS-kretsar med kanallängden 0,10 µm. Tekniken ska finnas färdig för produktion tredje kvartalet 2002.

- Vi har kommit så långt att vi definierat ramverket för vår 0,10 µm processteknik, säger dr. S.Y. Chiang på TSMC.

Intel, IBM och Texas Instruments är med på samma bana som TSMC, och det är nog att betrakta som dött lopp vilket av företagen som blir först i mål med 0,10 µm.

Miljardinvesteringar

Fujitsu investerar 820 miljarder kronor i en ny kombinerad halvledarfabrik och forskningsenhet i Japan. Syftet med investeringen är att fokusera på utvecklingen av 0,10 µm processtekniker för nästa generations system på kisel för bredbandskommunikation och konsumentprodukter. Fabriken ska inte ägna sig åt massproduktion, utan det handlar om prototyptillverkning i samarbete med forskningsenheten.

Amerikanska halvledartillverkaren ADE Semiconductor tror sig gå i mål med 0,10 µm-processer år 2005.

Ett intressant samarbete sker mellan företagen Sony, IBM och Toshiba.

De satsar motsvarande 400 miljarder kronor på att ta fram en ny processorarkitektur som ska tillverkas i en 0,10 µm-process. En av de första produkterna ska bli nästa generation av Sonys spelkonsol, Playstation III.