Hoerni enterró las uniones del transistor bajo el óxido: el proceso que aún usa cada chip

En 1956, William Shockley puso en marcha un laboratorio de semiconductores en Mountain View, California, y contrató a brillantes graduados en física, química y metalurgia. En 1957, ocho de ellos —los «ocho traidores», entre los que estaban Jean Hoerni, Gordon Moore y Robert Noyce— dimitieron en bloque y fundaron Fairchild Semiconductor, financiada por Sherman Fairchild. Los ocho empezaron a trabajar con silicio, el sustrato barato que conocían del laboratorio de Shockley.

La respuesta de Hoerni para fabricar dispositivos de silicio fiables fue el proceso planar. Su solicitud de patente del 1 de mayo de 1959 describe una oblea de silicio de tipo N recubierta por completo de óxido de silicio, con orificios abiertos en ese recubrimiento mediante fotorresistencia o grabado, y una impureza difundida a través de la abertura, de modo que los bordes de la unión quedan bajo la capa de óxido en lugar de expuestos. Una segunda difusión a través de otra ventana construye el transistor; los contactos se alean a través de nuevas aberturas. La patente, «Method of manufacturing semiconductor devices», se concedió como US 3.025.589 el 20 de marzo de 1962.

El efecto fue decisivo. El Engineering and Technology History Wiki registra que Fairchild fue pionera en el proceso planar desarrollado por Hoerni y que este dejó obsoletos otros procesos de transistores; entre los primeros clientes de los transistores planares de silicio de Fairchild estuvo IBM. Y cuando Robert Noyce concibió el circuito integrado —la forma que la Fundación Nobel describe como fabricada en la práctica con silicio como semiconductor, dióxido de silicio como aislante y aluminio como conductor—, fue la oblea plana y oxidada de Hoerni la que lo hizo construible.

Hacer crecer una capa de óxido y mantener las uniones enterradas

El óxido cumple dos funciones a la vez: define dónde entran los dopantes durante la fabricación y luego protege las uniones terminadas, y por eso los bordes de unión de la patente quedan «bajo la capa de óxido».

Como todo ocurre sobre una oblea plana a través de ventanas fotolitográficas, los dispositivos se fabrican por lotes —muchos a la vez, repitiendo un ciclo— en lugar de uno a uno.

Las uniones protegidas no se degradan por el contacto con el entorno, y eso fue lo que hizo que los dispositivos de silicio fueran lo bastante fiables para venderse en volumen.

La economía siguió a la física: los transistores planares de Fairchild desplazaron por completo a los procesos competidores, y un primer cliente exigente —IBM— validó el rendimiento.

La superficie que se graba también puede proteger. Hoerni dejó de luchar contra el óxido del silicio y lo usó como plantilla y como escudo a la vez: una sola capa, dos funciones, sobre una oblea que un proceso por lotes repite sin fin.

El proceso planar se convirtió en la vía de fabricación del circuito integrado, y Fairchild dominó el primer mercado de circuitos integrados analógicos mientras se defendía de Texas Instruments. Hoerni dejó Fairchild en 1961 para dirigir la nueva división de semiconductores de Teledyne, fue consultor de Union Carbide, Hughes Aircraft y Fujitsu, y fundó Intersil en 1967. Más tarde destinó una dotación de 1 millón de dólares estadounidenses a escuelas y servicios sanitarios para el pueblo balti del Karakórum, y murió en enero de 1997.