Hoerni enterrou as junções dos transistores sob o óxido — o processo que todo chip ainda usa

Em 1956, William Shockley iniciou um laboratório de semicondutores em Mountain View, Califórnia, contratando brilhantes formandos em física, química e metalurgia. Em 1957, oito deles — os "oito traidores", incluindo Jean Hoerni, Gordon Moore e Robert Noyce — demitiram-se em conjunto e fundaram a Fairchild Semiconductor, financiada por Sherman Fairchild. Os oito começaram a trabalhar com silício, o substrato barato que conheciam do laboratório de Shockley.

A resposta de Hoerni para tornar os dispositivos de silício confiáveis foi o processo planar. Seu pedido de patente de 1º de maio de 1959 descreve uma pastilha de silício tipo N revestida inteiramente com óxido de silício, com orifícios abertos nesse revestimento por fotoresiste ou corrosão, e uma impureza difundida através da abertura — de modo que as bordas da junção acabam sob a camada de óxido, em vez de expostas. Uma segunda difusão através de outra janela constrói o transistor; os contatos são ligados por liga através de mais aberturas. A patente, "Method of manufacturing semiconductor devices", foi concedida como US 3.025.589 em 20 de março de 1962.

O efeito foi decisivo. O Engineering and Technology History Wiki registra que a Fairchild foi pioneira no processo planar desenvolvido por Hoerni e que ele tornou obsoletos outros processos de transistores; entre os primeiros clientes dos transistores planares de silício da Fairchild estava a IBM. E quando Robert Noyce concebeu o circuito integrado — a forma que a Fundação Nobel descreve como fabricada na prática com silício como semicondutor, dióxido de silício como isolante e alumínio como condutor — foi a pastilha plana e oxidada de Hoerni que o tornou construível.

Crescer uma camada de óxido e manter as junções enterradas

O óxido desempenha duas funções ao mesmo tempo: define onde os dopantes entram durante a fabricação e depois protege as junções acabadas, razão pela qual as bordas das junções na patente ficam "sob a camada de óxido".

Como tudo acontece em uma pastilha plana através de janelas fotolitográficas, os dispositivos são fabricados em lotes — muitos de uma vez, repetindo um ciclo — em vez de um de cada vez.

Junções protegidas não se degradam pelo contato com o ambiente, o que tornou os dispositivos de silício confiáveis o suficiente para serem vendidos em volume.

A economia seguiu a física: os transistores planares da Fairchild deslocaram os processos concorrentes de forma definitiva, e um cliente inicial exigente — a IBM — validou o rendimento.

A superfície que você corrói também pode proteger. Hoerni parou de lutar contra o óxido do silício e o usou como estêncil e escudo ao mesmo tempo — uma camada, duas funções, em uma pastilha que um processo em lote repete indefinidamente.

O processo planar tornou-se a rota de fabricação do circuito integrado, e a Fairchild dominou o mercado inicial de circuitos integrados analógicos enquanto resistia à Texas Instruments. Hoerni deixou a Fairchild em 1961 para chefiar a nova divisão de semicondutores da Teledyne, prestou consultoria à Union Carbide, à Hughes Aircraft e à Fujitsu, e fundou a Intersil em 1967. Mais tarde, destinou uma doação de US$ 1 milhão a escolas e serviços de saúde para o povo Balti do Karakoram, e morreu em janeiro de 1997.