EON_628

EON EWS n . 628 - MARZO 2019 3 T ERZA P AGINA tore. La geometria planare e la caratteristica passivazione della superficie con uno stato isolante di biossido di silicio hanno per- messo di rimuovere i rischi di contaminazione e di migliorare le caratteristiche elettriche dei transistor a giunzione (minori correnti di perdita, maggior gua- dagno in corrente e più alta ten- sione di breakdown). Per dare a Cesare quel che è di Cesare, va detto che l’idea di passivare la superficie dei dispositivi era tutt’altro che nuova: nel 1952 Jacques Pankove di RCA aveva brevettato l’idea di utilizzare mo- nossido di silicio, biossido di sili- cio e fluoruro di magnesio come strato protettivo per le superfici dei semiconduttori, e nel 1953 seguirono altri brevetti di RCA e Bell Labs per la protezione di giunzioni PN e dispositivi in ger- manio. Diversi dei risultati speri- mentali ottenuti ai Bell Labs fece- ro capolino in una presentazione sulla passivazione delle giunzio- ni PN per mezzo di ossidi che Mohamed Atalla diede nel 1958 alla conferenza dell’Electroche- mical Society. Hoerni partecipò alla conferenza e in seguito af- fermò che l’ispirazione per il pro- Il 1959 rappresenta l’anno zero della legge di Moore: il 4 marzo di quell’anno veniva infatti realiz- zato in via sperimentale il primo transistor in silicio con processo planare, mattone fondamenta- le della rivoluzione dei circuiti integrati che sarebbero venuti di lì a poco. Artefice principale di questo fondamentale passo nel progresso della microelet- tronica fu Jean Hoerni, fisico teorico di Fairchild Semicon- ductor e forse unico membro dei “ traitorous eight ” in grado di competere intellettualmente con William Shockley, il padre del transistor a giunzione diffusa. Con l’introduzione del processo planare Fairchild ha eliminato il principale punto debole dei transistor realizzati con tecnolo- gia “mesa”, quella che nel 1959 rappresentava lo stato dell’arte nella produzione dei transistor. Per la loro configurazione tridi- mensionale, i transistor mesa esponevano la giunzione PN tra base e collettore all’azione de- gli agenti contaminanti durante le fasi di formazione dei contatti e di assemblaggio del conteni- cesso planare gli venne mentre era sotto la doccia e pensava al dispositivo di Atalla , nonostante già nel dicembre del 1957 aves- se abbozzato il metodo di pas- sivazione con mascheratura sul proprio quaderno di laboratorio. La nota, dal titolo Method of pro- tecting exposed p-n junctions at the surface of silicon transistors by oxide masking technique e datata 1 dicembre 1957, riporta- va la firma di Bob Noyce – Ge- neral Manager di Fairchild – in qualità di testimone. I progressi di Hoerni in questa direzione vennero tuttavia ignorati dal management di Fairchild, all’e- poca impegnato a ottimizzare la produzione dei transistor mesa nell’impianto di recente instal- lazione. A cambiare le cose fu una commessa milionaria per i transistor del programma Mi- nuteman dell’aviazione militare USA. Destinati all’impiego nei missili intercontinentali e nell’e- lettronica di controllo a terra, i transistor dovevano offrire ca- ratteristiche di robustezza ed affidabilità che il processo mesa non era in grado di garantire. A fallire, per breakdown, era proprio la giunzione PN non passivata; il processo planare di Hoerni si presentava come la soluzione ideale al momento giusto. Hoerni si trovò così nella posizione di poter continuare a perfezionare il proprio proces- so e nel giro di pochi mesi, la- vorando quasi esclusivamente da solo, fu in grado di produrre i primi prototipi di BJT planari. La presentazione commerciale del nuovo transistor in tecnolo- gia planare dovette comunque attendere un altro anno: fu solo nel marzo del 1960 che il tran- sistor 2N1613 venne presentato alla fiera dell’ Institute of Radio Engineers di New York. Il nuo- vo transistor non aveva rivali in termini di guadagno e tensione di breakdown, ma soprattutto rendeva possibile la produzione di massa di dispositivi ad ele- vata affidabilità. Nell’ottobre di quell’anno Bob Noyce annunciò il proposito di convertire al nuo- vo processo la produzione di tutti i transistor Fairchild. Il pro- cesso planare messo a punto da Hoerni ha aperto la strada alla produzione di massa dei transistor e ha permesso a Fair- child di distanziarsi in maniera significativa dalla concorrenza, fino a diventare il maggior pro- duttore di transistor al silicio de- gli Stati Uniti. Cosa ancora più importante, si è rivelata essere la tecnologia abilitante per la re- alizzazione dei circuiti integrati. La realizzazione del processo planare da parte di Jean Hoerni è stato il più importante progresso nella microelettronica dopo l’invenzione del transistor a giunzione M ASSIMO G IUSSANI Un processo planare lungo sessant’anni JEAN HOERNI , (1924-1997) (Fonte: SEMI)