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Le transistor de demain, construit Atom par Atom
Matériaux appliqués , le premier fournisseur mondial d'équipements de fabrication pour les fabricants de puces, a annoncé un nouveau système pour fabriquer l'une des couches les plus critiques des transistors présents dans les circuits logiques.
Pile de jetons : Cette illustration montre les couches qui composent une grille dans un transistor de 22 nanomètres. Les boules blanches en bas sont en silicone. Les boules bleu clair au milieu sont des molécules de dioxyde de silicium ; les plus grosses boules turquoises plus haut sont de l'oxyde d'hafnium ; et les boules jaunes sont des atomes d'azote.
Le nouvel outil d'Applied Materials, annoncé mardi lors de la conférence Semicon West à San Francisco, dépose une couche critique dans les transistors, un atome à la fois, offrant une précision sans précédent.
Alors que les fabricants de puces réduisent les transistors à des tailles toujours plus petites, permettant une électronique plus rapide et plus économe en énergie, la précision de fabrication à l'échelle atomique est une préoccupation croissante. Les premières puces avec des transistors de seulement 22 nanomètres entrent en production cette année, et à cette taille, même les incohérences les plus infimes peuvent signifier qu'une puce destinée à être vendue à un prix plus élevé doit plutôt être utilisée pour des gadgets bas de gamme.
Les transistors sont constitués de plusieurs couches : un matériau de silicium actif surmonté d'une couche d'interfaçage, puis d'une couche d'un matériau appelé diélectrique, qui constitue la grille qui allume et éteint le transistor.
Applied Materials vend des équipements permettant de déposer ces couches, appelées empilement de grilles, sur des plaquettes de silicium. Dans le passage des transistors actuels de 32 nanomètres à la prochaine génération de transistors de 22 nanomètres, il est devenu plus délicat de fabriquer la porte. L'interface et les couches diélectriques doivent toutes deux devenir plus minces, et le comportement des couches peut être affecté par de minuscules défauts là où les matériaux se touchent. Et à mesure que les couches deviennent plus minces, de minuscules défauts peuvent être amplifiés encore plus que dans les transistors plus gros fabriqués à partir de couches plus épaisses.
La précision de fabrication sera encore plus importante dans les transistors tridimensionnels de prochaine génération que le fabricant de puces Intel commencera à produire plus tard cette année. Dans ces dispositifs, la zone active est une bande surélevée que les couches d'interface et de grille entrent en contact sur trois côtés. Cette zone de contact accrue permet à ces appareils de mieux fonctionner, mais cela signifie également une vulnérabilité accrue aux défauts.
Le processus utilise le dépôt de couche atomique, ou ALD, qui dépose une seule couche atomique du diélectrique à la fois. Cette méthode est plus chère, mais elle est devenue nécessaire, explique Atif Noori, chef de produit mondial de la division ALD d'Applied Materials. Pour que le cœur du transistor - la porte - fonctionne, vous devez vous assurer de placer tous les atomes là où vous le souhaitez.
Une source d'incohérences dans les puces électroniques est l'exposition à l'air. Dans le nouvel outil d'Applied Materials, l'ensemble du processus de dépôt de la pile de portes se fait sous vide, une plaquette à la fois. Faire l'empilement de grilles entièrement sous vide conduit également à une augmentation de 5 à 10 % de la vitesse à laquelle les électrons traversent le transistor ; cela peut se traduire par des économies d'énergie ou un traitement plus rapide. Normalement, il existe une variation significative de la quantité d'énergie nécessaire pour activer un transistor donné sur une puce ; la fabrication sous vide resserre cette distribution de 20 à 40 pour cent.