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Nov 09, 2023

Una breve storia del transistor MOS, parte 2: Fairchild

Nessuna azienda era meglio attrezzata e posizionata meglio di Fairchild Semiconductor per trarre vantaggio dallo sviluppo del primo MOSFET. Fondata nel 1957 per lavorare sui transistor al silicio, Jean Hoerni

Nessuna azienda era meglio attrezzata e posizionata meglio di Fairchild Semiconductor per trarre vantaggio dallo sviluppo del primo MOSFET. Fondata nel 1957 per lavorare sui transistor al silicio, Jean Hoerni sviluppò il processo planare e Robert Noyce sviluppò le idee per il primo circuito integrato (IC) pratico basato sul processo planare di Hoerni pochi mesi prima che Atalla e Kahng facessero funzionare il primo MOSFET presso i Bell Labs . Come le due chiavi necessarie per aprire una cassetta di sicurezza nel caveau di una banca, la tecnologia di processo dei semiconduttori planari e l'IC planare erano le due chiavi necessarie per sbloccare il pieno potenziale del MOSFET.

Fairchild possedeva queste chiavi e, sebbene i ricercatori Fairchild contribuissero in modo significativo allo sviluppo e al miglioramento del MOSFET, la società non riuscì a creare una linea di prodotti MOS IC di successo. Di conseguenza, l'azienda ha visto evaporare il suo vantaggio iniziale nel campo dei circuiti integrati, i circuiti integrati bipolari, mentre la legge di Moore spingeva le densità dei dispositivi circuiti integrati oltre la portata della tecnologia dei transistor bipolari e nell'allettante dominio dei MOSFET.

William Shockley lasciò i Bell Labs nel 1953 perché si sentiva trascurato per promozioni e riconoscimenti. Tornò in California, prese una posizione al Caltech, stipulò un accordo con il professore del Caltech e imprenditore high-tech Arnold Beckman, e fondò lo Shockley Transistor Laboratory nel 1955. Inizialmente, Shockley pensava di poter fare irruzione nei Bell Labs per cercare personale, ma nessuno a il suo ex datore di lavoro voleva lavorare con lui. Fu costretto a cercare altrove e riuscì a mettere insieme un team superlativo di scienziati e ingegneri giovani e neolaureati, attirandoli nel clima superlativo della California. Promise anche che avrebbero sviluppato il Santo Graal del giorno, il transistor al silicio.

L'anno successivo, Shockley condivise il premio Nobel per la fisica con John Bardeen e Walter Brattain per l'invenzione del transistor a contatto puntuale. In quel periodo, Shockley si interessò intensamente al diodo a 4 strati, un interruttore a semiconduttore che sarebbe stato di grande interesse per il sistema Bell. Tuttavia, non era il dispositivo che aveva promesso ai suoi ricercatori, e loro non erano contenti. Lo stile di gestione autocratico e l'ego di Shockley fratturarono la sua squadra, provocando una resa dei conti il ​​29 maggio 1957. La richiesta del gruppo di ricerca era che il "problema Shockley" fosse risolto. Non lo fu, e otto membri del gruppo di ricerca di Shockley - che divenne noto come gli Otto Traditori - se ne andarono nel settembre 1957. Quel gruppo ristretto stipulò un accordo con Sherman Fairchild e fondò la Fairchild Semiconductor il 1° ottobre 1957. Fairchild Semiconductor sarebbe rapidamente diventata l'azienda di semiconduttori più importante al mondo e l'azienda che ha maggiori probabilità di elevare il transistor MOS al suo pieno potenziale.

Il primo passo importante verso il raggiungimento del destino di Fairchild fu l'invenzione del processo dei semiconduttori planari. Il 1° dicembre 1957, appena due mesi dopo la fondazione di Fairchild, Hoerni fu colpito da un lampo di ispirazione. Sapeva del lavoro sulla passivazione del biossido di silicio, sulla fotolitografia e sull'incisione in corso ai Bell Labs perché Shockley ne aveva discusso con il suo gruppo di ricerca all'inizio di quell'anno, prima della partenza degli Otto Traditori. A Hoerni bastavano solo due pagine del suo quaderno di laboratorio per descrivere il processo planare. La sua innovazione consisteva nel lasciare il biossido di silicio cresciuto termicamente sul wafer del semiconduttore dopo la diffusione per proteggere i circuiti sottostanti. I Bell Labs pensavano che questo ossido fosse troppo sporco per lasciarlo sul posto, ma Hoerni si rese conto che uno strato isolante sufficientemente pulito avrebbe impedito la contaminazione da polvere, sporco e acqua. Con poche modifiche, Hoerni depositò un brevetto sul processo planare il 14 gennaio 1959.

Il secondo passo importante verso la svolta dei semiconduttori necessaria per consentire ai MOSFET di realizzare il loro destino avvenne il 23 gennaio 1959. Quello fu il giorno in cui il fondatore di Fairchild Semiconductor, Robert Noyce, annotò le idee per un circuito integrato monolitico sul suo taccuino di laboratorio. Era stato spronato a pensare a modi per utilizzare il processo planare di Hoerni per creare qualcosa di più che semplici transistor discreti. Si rese conto che lo strato di biossido di silicio era un isolante perfetto e consentiva il deposito di interconnessioni metalliche sulla parte superiore per completare le connessioni tra più dispositivi sul circuito integrato. Con quel lampo di intuizione, Noyce cambiò per sempre l'industria elettronica e trasformò la saldatura e il cablaggio in un processo di stampa ad alta tecnologia.