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Nov 09, 2023

Uma Breve História do Transistor MOS, Parte 2: Fairchild

Nenhuma empresa estava melhor equipada e posicionada para capitalizar o desenvolvimento do primeiro MOSFET do que a Fairchild Semiconductor. Fundada em 1957 para trabalhar com transistores de silício, Jean Hoerni

Nenhuma empresa estava melhor equipada e posicionada para capitalizar o desenvolvimento do primeiro MOSFET do que a Fairchild Semiconductor. Fundado em 1957 para trabalhar em transistores de silício, Jean Hoerni desenvolveu o processo planar e Robert Noyce desenvolveu as ideias para o primeiro circuito integrado (CI) prático baseado no processo planar de Hoerni poucos meses antes de Atalla e Kahng conseguirem o primeiro MOSFET para trabalhar no Bell Labs. . Tal como as duas chaves necessárias para abrir um cofre num cofre de banco, a tecnologia de processo de semicondutores planares e o IC planar foram as duas chaves necessárias para desbloquear todo o potencial do MOSFET.

A Fairchild possuía essas chaves e, embora os pesquisadores da Fairchild tenham contribuído significativamente para o desenvolvimento e melhoria do MOSFET, a empresa não conseguiu criar uma linha de produtos MOS IC de sucesso. Como resultado, a empresa viu sua liderança inicial em CIs – CIs bipolares – evaporar à medida que a Lei de Moore levava as densidades dos dispositivos CI para além do alcance da tecnologia de transistor bipolar e para o sedutor domínio MOSFET.

William Shockley deixou o Bell Labs em 1953 porque se sentiu preterido em promoções e reconhecimento. Ele voltou para a Califórnia, assumiu um cargo na Caltech, fechou um acordo com o professor da Caltech e empresário de alta tecnologia Arnold Beckman e fundou o Shockley Transistor Laboratory em 1955. Inicialmente, Shockley pensou que poderia invadir o Bell Labs em busca de pessoal, mas ninguém em seu antigo empregador queria trabalhar com ele. Ele foi forçado a procurar outro lugar e conseguiu reunir uma equipe superlativa de cientistas e engenheiros jovens e recém-formados, atraindo-os para o clima superlativo da Califórnia. Ele também prometeu que desenvolveriam o Santo Graal do dia, o transistor de silício.

No ano seguinte, Shockley dividiu o prêmio Nobel de física com John Bardeen e Walter Brattain pela invenção do transistor de contato pontual. Naquela época, Shockley ficou intensamente interessado no diodo de 4 camadas, uma chave semicondutora que teria sido de grande interesse para o Sistema Bell. No entanto, não era o dispositivo que ele havia prometido aos seus pesquisadores, e eles não ficaram satisfeitos. O estilo de gestão autocrático e o ego de Shockley fraturaram sua equipe, causando um confronto em 29 de maio de 1957. A demanda da equipe de pesquisa era que o “Problema de Shockley” fosse resolvido. Não foi, e oito membros da equipe de pesquisa de Shockley – que ficou conhecida como os Oito Traidores – partiram em setembro de 1957. Esse grupo principal fechou um acordo com Sherman Fairchild e fundou a Fairchild Semiconductor em 1º de outubro de 1957. A Fairchild Semiconductor rapidamente se tornaria a empresa de semicondutores mais importante do mundo e a empresa com maior probabilidade de elevar o transistor MOS ao seu potencial máximo.

O primeiro passo importante para alcançar o destino de Fairchild foi a invenção do processo semicondutor planar. Em 1º de dezembro de 1957, apenas dois meses após a fundação da Fairchild, Hoerni foi atingido por um lampejo de inspiração. Ele sabia do trabalho sobre passivação de dióxido de silício, fotolitografia e gravação que estava sendo realizado nos Laboratórios Bell porque Shockley havia discutido o assunto com sua equipe de pesquisa no início daquele ano, antes da partida dos Oito Traidores. Hoerni precisou de apenas duas páginas em seu caderno de laboratório para descrever o processo planar. Sua inovação foi deixar o dióxido de silício cultivado termicamente no wafer semicondutor após a difusão para proteger o circuito abaixo. A Bell Labs achou que esse óxido estava muito sujo para ser deixado no lugar, mas Hoerni percebeu que uma camada isolante suficientemente limpa evitaria a contaminação por poeira, sujeira e água. Com poucas alterações, Hoerni registrou a patente do processo planar em 14 de janeiro de 1959.

O segundo passo importante em direção ao avanço dos semicondutores necessário para permitir que os MOSFETs alcançassem seu destino ocorreu em 23 de janeiro de 1959. Esse foi o dia em que o fundador da Fairchild Semiconductor, Robert Noyce, escreveu as idéias para um circuito integrado monolítico em seu caderno de laboratório. Ele foi estimulado a pensar em maneiras de usar o processo planar de Hoerni para fabricar mais do que transistores discretos. Ele percebeu que a camada de dióxido de silício era um isolante perfeito e permitiu que a interconexão metálica fosse depositada no topo para completar as conexões entre vários dispositivos no IC. Com esse insight, Noyce mudou para sempre a indústria eletrônica e transformou a soldagem e a fiação em um processo de impressão de alta tecnologia.