Жан Эрни на фоне геометрии транзистора
Жан Эрни разрабатывает планарный процесс для решения проблем надежности мезатранзистора, тем самым совершая революцию в производстве полупроводников.
Микрофотография планарного транзистора модели 2N1613
В поисках решения проблем надежности мезатранзистора (1958 Milestone) физик Fairchild Жан Эрни вспомнил идею, которую он записал в декабре 1957 года, — новый процесс, в котором оксидный слой остается на кремниевой пластине для защиты чувствительных pn-переходов под ним. Сосредоточившись на выпуске своих первых устройств в производство, компания в то время не придерживалась этого подхода. Из-за опасений по поводу возможных загрязнений общепринятое мнение требовало удаления этого слоя после завершения оксидной маскировки, тем самым обнажая переходы. Эрни рассматривал оксид вместо этого как возможное решение — его «планарный» подход, названный в честь плоской топографии готового устройства, защитил бы эти переходы. После написания патентного раскрытия в январе 1959 года он продемонстрировал работающий планарный транзистор в марте того же года. Было обнаружено, что оксидный слой действительно защищает переходы, как и предсказывал Эрни.
Рисунок из патента Эрни на планарный процесс производства
Планарные устройства также показали лучшие электрические характеристики — в частности, гораздо более низкие токи утечки, что имеет решающее значение в разработке компьютерной логики. И они позволили изготавливать все компоненты интегральной схемы с одной стороны пластины (1960 Milestone) . Fairchild представила планарный транзистор 2N1613 на рынок в апреле 1960 года и лицензировала права на этот процесс по всей отрасли. Современные интегральные схемы с миллиардами транзисторов основаны на прорывной идее Эрни. Один историк назвал ее «самым важным нововведением в истории полупроводниковой промышленности».
Разрез раннего планарного транзистора Fairchild
В то время как планарная технология позволила кремниевым транзисторам соответствовать строгим требованиям аэрокосмической промышленности, поставщики полупроводников продолжали сталкиваться с новыми механизмами отказа с каждым крупным технологическим прогрессом. Значительные проблемы в 1960-х годах включали «фиолетовую чуму» на золотых соединительных проводах, электромиграцию алюминиевых соединительных линий и стабильность МОП-транзисторов.
