Hoerni a enterré les jonctions des transistors sous l'oxyde — le procédé que chaque puce utilise encore

En 1956, William Shockley fonda un laboratoire de semi-conducteurs à Mountain View, en Californie, et y recruta de brillants diplômés en physique, chimie et métallurgie. En 1957, huit d'entre eux — les « huit traîtres », dont Jean Hoerni, Gordon Moore et Robert Noyce — démissionnèrent ensemble et fondèrent Fairchild Semiconductor, financée par Sherman Fairchild. Les huit commencèrent à travailler avec le silicium, le substrat bon marché qu'ils connaissaient du laboratoire de Shockley.

La réponse de Hoerni pour rendre les dispositifs au silicium fiables fut le procédé planar. Sa demande de brevet du 1er mai 1959 décrit une plaquette de silicium de type N entièrement recouverte d'oxyde de silicium, des trous ouverts dans ce revêtement par photorésine ou gravure, et un dopant diffusé à travers l'ouverture — de sorte que les bords de la jonction se retrouvent sous la couche d'oxyde plutôt qu'exposés. Une seconde diffusion à travers une autre fenêtre construit le transistor ; les contacts sont alliés à travers d'autres ouvertures. Le brevet, « Method of manufacturing semiconductor devices », fut délivré sous le numéro US 3,025,589 le 20 mars 1962.

L'effet fut décisif. L'Engineering and Technology History Wiki rapporte que Fairchild a été pionnière du procédé planar développé par Hoerni et que celui-ci a rendu obsolètes les autres procédés de fabrication de transistors ; parmi les premiers clients des transistors planars au silicium de Fairchild figurait IBM. Et lorsque Robert Noyce conçut le circuit intégré — la forme que la Fondation Nobel décrit comme fabriquée en pratique avec le silicium comme semi-conducteur, le dioxyde de silicium comme isolant et l'aluminium comme conducteur —, ce fut la plaquette plate et oxydée de Hoerni qui le rendit réalisable.

Faire croître une couche d'oxyde et garder les jonctions enterrées

L'oxyde remplit deux fonctions à la fois : il définit où les dopants pénètrent pendant la fabrication, puis protège les jonctions finies, ce qui explique pourquoi les bords de jonction du brevet se situent « sous la couche d'oxyde ».

Parce que tout se passe sur une plaquette plate à travers des fenêtres photolithographiques, les dispositifs sont fabriqués par lots — plusieurs à la fois, en répétant un seul cycle — plutôt qu'un par un.

Les jonctions protégées ne se dégradent pas au contact de l'environnement, ce qui a rendu les dispositifs au silicium suffisamment fiables pour être vendus en volume.

L'économie a suivi la physique : les transistors planars de Fairchild ont supplanté purement et simplement les procédés concurrents, et un premier client exigeant — IBM — a validé le rendement.

La surface que l'on grave peut aussi protéger. Hoerni a cessé de lutter contre l'oxyde du silicium et l'a utilisé à la fois comme pochoir et comme bouclier — une seule couche, deux fonctions, sur une plaquette qu'un procédé par lots répète sans fin.

Le procédé planar devint la voie de fabrication du circuit intégré, et Fairchild domina le marché naissant des circuits intégrés analogiques tout en repoussant Texas Instruments. Hoerni quitta Fairchild en 1961 pour diriger la nouvelle division semi-conducteurs de Teledyne, fut consultant pour Union Carbide, Hughes Aircraft et Fujitsu, et fonda Intersil en 1967. Il dota plus tard d'une fondation de 1 million de dollars US des écoles et des services de santé pour le peuple Balti du Karakoram, et mourut en janvier 1997.