二酸化ケイ素溶液 | 青島ルミノソ・トレイルブレイザーグループ株式会社

ビニール袋、金属ネジ、タバコの吸い殻ではありません。いいえ、今日最も一般的な人類の人工物はトランジスタです。60 年前の今月、ベル研究所の物理学者ジョンバーディーンとウォルターブラッテンによって発明されました。これらの超小型スイッチは、コンピューター、携帯電話、おもちゃ、家庭用電化製品、その他マイクロチップを搭載したあらゆるものに数百万個搭載されています。周囲にトランジスタが正確に何個あるのかを知るのは難しいが、インテル社の創設者で有名なムーアの法則の著者であるゴードン・ムーア氏は数年前、経験に基づいた推測を立てた。1018個以上、つまり1京億個以上のトランジスタが年間生産されているのだ。「私たちは、新聞、雑誌、書籍、コピー本、コンピューターのプリントアウトすべてに印刷された文字の数よりも多くのトランジスタを年間製造している」とムーア氏は最近私に語った。「そして、私たちはこれらのトランジスタを、日曜日のニューヨーク・タイムズの登場人物の価格よりも安い価格で販売しています。」

1960 年以来、トランジスタ生産が爆発的に成長した背景には、大きな技術的成果があります。現在、チップメーカーは基本的にシリコンウェーハ上にトランジスタを印刷しています。これは、500 年以上前にヨハネスグーテンベルクによって考案された機械印刷プロセスに根ざした製造方法ですが、もちろんはるかに複雑です。ムーア氏自身は、カリフォルニア州パロアルトにあるフェアチャイルド・セミコンダクター社の研究部長だった1960年代に、トランジスタ製造技術の開発で主導的な役割を果たした。しかし、その革命的な進歩の功績の多くは、あまり知られていない半導体の先駆者であり、フェアチャイルドの共同創設者。エレクトロニクスの歴史におけるこの重要な章、つまりプレーナートランジスタの発明の隠れた英雄は、ジャンヘルニです。

スイス生まれの理論物理学者であるヘルニは、他の 7 人の決意を固めた志を同じくする反逆者 (ムーア、ロバートノイス、ジェイラスト、シェルドンロバーツ、ユージンクライナー、ジュリアスブランク、ビクターグリニッチ) とともに 1957 年にフェアチャイルドを設立しました [写真を参照]フェアチャイルド・エイト」]。彼らは全員、直接的または間接的に新しいテクノロジーに貢献しましたが、Hoerni ほど貢献した人はいませんでした。 50 年前、彼はオフィスに一人で座って、まったく新しい種類のトランジスタを考案しました。これは、よりコンパクトで平らなデバイスで、敏感な部分が二酸化シリコンの薄い層の下に保護されています。他のどの要素よりも、Hoerni 氏の素晴らしいアイデアにより、この新興企業はシリコン上にトランジスタを印刷し始めることができました。プレーナ型トランジスタは、他の設計よりもはるかに信頼性が高く、はるかに優れた性能を発揮することが判明し、事実上、競合他社の製品は時代遅れになります。

フェアチャイルド 8: 左から、ゴードンムーア、シェルドンロバーツ、ユージンクライナー、ロバートノイス、ビクターグリニッチ、ジュリアスブランク、ジーンヘルニ、ジェイラスト。写真イラスト: Wayne Miller/Magnum Photos/Fairchild Semiconductor

また、プレーナプロセスにより、ウェハ上で隣接するトランジスタを相互接続することが容易になり、フェアチャイルドのもう一つの成果である初の商用集積回路への道が開かれました。他の企業がプレーナー技術の大きな利点を認識し、自社の生産ラインにそれを採用し始めたとき、ホエルニの洗練されたアイデアは、シリコンバレーを世界のマイクロエレクトロニクスの中心地として確立するのに役立ちました。

1957 年の最後の数か月創設者らがパロアルトのチャールストンロード 844 番地の建物群内に新会社の研究所と生産ラインを組織したとき、フェアチャイルドは期待に満ちた時期でした。同年9月、8人の科学者と技術者は約2キロ離れたマウンテンビューにあるショックレー半導体研究所を一斉に退職した。彼らは、創業者でトランジスタのパイオニアであるウィリアム・ショックレー氏の強権的な経営スタイルと、有用で売れる製品を犠牲にして困難な研究開発プロジェクトを追求する彼の態度に不安を感じていた。そこで彼らは、事業の多角化を目指すニューヨーク州ショセットのフェアチャイルド・カメラ・アンド・インスツルメント・コーポレーションを説得し、フェアチャイルド・セミコンダクターを設立した。 8人の創設者は、ショックレーのもとで学んだシリコン加工技術を利用して、高度な高速トランジスタを製造、販売することを計画した。

彼らのタイミングはこれ以上にありませんでした。 1957 年 10 月 4 日、ソ連はスプートニク 1 号を軌道上に打ち上げ、米国との熱狂的な宇宙開発競争に火をつけました。世界中の何百万人もの人々が空を見上げて、ソビエトが大きく有利なスタートを切ったという驚くべき、否定できない証拠を観察しました。一方、リンドン・B・ジョンソン上院議員（民主党、テキサス州）は、アイゼンハワー政権がどのようにしてこのような「ミサイルギャップ」の発生を許したのかについて議会調査の先頭に立った。ソ連はミサイルの推力が大きいという大きな利点を持っているため、米国の航空宇宙産業はペイロードと衛星のサイズと重量を削減するために考えられるあらゆる方法を模索しました。「1950 年代後半には電子機能の実装密度について多くの話題があった」とノイス氏は 1975 年のインタビューで回想しており、このインタビューは IEEE History Center に保管されている。「当時はミサイル時代で、ここからロシアまでの輸送費は非常に高かった。」信頼性の高いシリコントランジスタをベースにした小型で超軽量の電子回路の必要性により、これらのデバイスはフェアチャイルドにとって有望な市場となりました。

その秋、フェアチャイルドの創設者たちは、すべてを立ち上げて稼働させるために熱心に働きました。ムーア氏は、シリコンの電気的特性を変化させてトランジスタの構成要素を形成する不純物（ホウ素、リン、アルミニウムなどの化学元素）のマイクロメートルの薄層をシリコンウェーハに含浸させるように設計された拡散炉を設置した。冶金学者のシェルドン・ロバーツは、ウェーハをスライスできる高純度のシリコン結晶を成長させるという仕事を引き受けました。 Noyce と Last は、フォトリソグラフィーと酸化物マスキングを行う方法を開発しました。これにより、ウェーハ表面の薄い二酸化シリコン層に正確な開口部を定義できます。不純物はこれらの開口部を通って下にあるシリコンに拡散します。他の共同創設者は、ハイテク機器の製造、テスト、航空宇宙顧客への販売に深く取り組みました。

そして、ホエルニがいました。ケンブリッジ大学とジュネーブ大学で 1 つではなく 2 つの博士号を取得した理論家である彼は、カリフォルニア工科大学で博士研究員として研究するために米国に来ていました。 1956 年、ショックレーは 32 歳の物理学者を学術界から誘い出し、拡散速度の理論計算を担当させました。当初、ホエルニ氏は別のオフィスにこもっていましたが、本館の研究室を頻繁に覗き見していました。これにより、彼は固体拡散に関する貴重な洞察を得ることができました。その後、フェアチャイルドでは、他のメンバーが設備の構築や設置に取り組んでいる間、彼はほとんどオフィスに座って「ノートに走り書きしていた」とムーア氏は語った。

1957 年 12 月 1 日、ホエルニは新しい研究用ノートを手に取り、「酸化物マスキング技術によってシリコントランジスタの表面にある露出した pn 接合を保護する方法」というタイトルのエントリを書き始めました。彼は、3 つの簡単な図面を散りばめた緩やかで流動的な走り書きで、これまでに試みられたものとは異なる、革新的な新しいトランジスタ製造方法を説明しました。

当時の最先端のシリコントランジスタは、アメリカ南西部の高原、不純物層がカラフルな岩層のように横に走っているのに似ていたため、メサトランジスタと呼ばれていました[図「メサ対プレーナ」を参照]。これらのトランジスタは基本的に垂直に積み上げられた 3 つの不純物層で構成されており、それぞれの層には電子 (n 型) または電子欠損 (ホールとしてよく知られている) (p 型) が豊富に含まれています。メサ構造の主な欠点は、トランジスタの電気的活動が発生する層間の界面である pn 接合がエッジで露出していることです。小さなほこりや水滴が繊細なインターフェースを汚染し、通常の電気的動作を妨げる可能性があります。

メサ対平面: メサ (左) と平面トランジスタの側面図、Hoerni が 1960 年に作成した報告書より。イラスト: コンピューター歴史博物館

Hoerni のアイデアは、拡散プロセス後にシリコン上の所定の位置に酸化物層を維持することで pn 接合を保護することでした。当時の標準的な手法は、その層をエッチングして除去し、接合部を露出させることでした。「こうして得られた酸化物層は、デバイスの不可欠な部分である」と彼はその12月の日のノートに書いている、「そうでなければ露出した接合部を、その後の取り扱い、洗浄、缶詰めによる汚染や漏電の可能性から保護することになる」デバイスの。」

それは素晴らしい構想でしたが、時代を先取りしすぎました。 Hoerni のアプローチでは追加の製造工程が必要となり、メサ型トランジスタの製造はすでに限界に達していました。ベル研究所とウェスタン・エレクトリックはメサのプロトタイプを製造していましたが、一般市場で販売した企業はありませんでした。

1958 年初頭、フェアチャイルドは IBM の連邦システム部門からシリコントランジスタの最初の発注書を獲得しました。この部門は、B-70 爆撃機用に設計していた搭載コンピューターにシリコントランジスタを使用することを計画していました。フェアチャイルド社はプロトタイプさえ持っていませんでしたが、実際に動作するデバイスを提供するという困難な課題に直面していました。成功の可能性を最大限に高めるために、共同創設者は 2 つの異なる種類のメサトランジスタを開発することにしました。ムーア氏の下のグループは、製造が容易であると考えられていた npn トランジスタを追求し、一方、ホエルニ氏は、pnp バージョンを詳しく調査するために別のグループを設立しました。

両方の取り組みにとって重要だったのは、トランジスタの特徴を定義するパターンをシリコンウェーハ上に転写するために必要な光学的方法に関してラスト氏とノイス氏が取り組んでいた研究だった。サンフランシスコへの旅行中、彼らはカメラ店から 16 ミリメートルのレンズを 3 枚購入し、それを使ってステップアンドリピートカメラを作りました。このカメラは、マスクと呼ばれる写真乾板上に小さな同一の画像の長方形の配列を生成する装置です。作業員はマスクを通して、ウェーハの酸化物表面層に蒸着された特殊な感光性樹脂に光を当てた。その後、ウェハを強力な酸ですすぐと、照射された領域がエッチングで除去され、その下のシリコンが露出しました。次に、不純物の薄層が、得られた開口部を通してシリコン内に拡散されました。このような技術を使用して、フェアチャイルドは 1 枚のウェーハ上で何百もの同一のトランジスタをバッチ処理することができました。

もう 1 つの画期的な点は、単一の金属を使用して n 型シリコンと p 型シリコンの両方に電気接続を行うことであり、このアプローチにより製造プロセスが大幅に簡素化されました。ある日早朝にノイスが彼の研究室に現れ、アルミニウムを提案したとき、ムーアはさまざまな金属を試しながらこの問題に苦労していました。アルミニウムは、p 型不純物として、p 型シリコンに容易に結合しますが、n 型シリコン上に堆積すると、電流を阻止する pn 接合を形成することがよくあります。ムーア氏は、通常よりも不純物が多い n 型シリコンから始めることで、この問題を回避する方法を見つけました。ムーアのグループは、電気接点に銀を使用することを選択したホエルニのチームよりもはるかに早く、1958 年 5 月に npn トランジスタの生産を開始しました。

メサの敏感な接合部を保護するために、各トランジスタは豆粒大の密閉された金属缶にパッケージされ、テストされました。フェアチャイルドは、同年 7 月に最初の 100 個を予定通り IBM に出荷し、請求額は 1 個あたり 150 米ドルでした。翌月の WESCON エレクトロニクス見本市で、創業者たちは、市場でシリコンメサトランジスタを開発しているのは自分たちだけであることを発見し、大喜びしました。「業界をスクープしました！」数日後のフェアチャイルドの会合でノイスは大喜びしながら語った。

たった一人の人についてフェアチャイルドで祝っていなかったのはホエルニだった。スイスの銀行一家の御曹司であった彼は、誇り高く、魅力的だが短気で、しばしば不安定な人物だったが、自分のPNPのアプローチが無視されたことに憤慨していた。しかし、彼は逆境によって創造力が燃え上がった、頑固な逆張り者でもありました。ホエルニ氏は諦めなかっただけでなく、さらに優れたトランジスタの開発に着手しました。その年の後半、彼はノートの最初のページに書き留めたアイデアに戻りました。実際、酸化物層は敏感な pn 接合を保護するために使用できるでしょうか? その可能性がある兆候はありました。その春、ベル研究所から、酸化物層が実際にその下のシリコンを保護しているという報告が入った。なぜジャンクションもだめなのでしょうか？

結晶物理学の博士号を取得した Hoerni 氏は、酸化物層の小さな開口部を通って入ってくる不純物原子がシリコンの結晶構造内にほぼ横方向と下方向に拡散することに気づきました。これは、接合界面が開口部を囲む酸化層の下で、開口部の端からわずか数マイクロメートル離れたところで丸まってしまうことを意味します。エッチングで除去せずにそのまま残しておけば、酸化物層がこれらの接合部を保護できるのではないかと彼は考えた。

しかし、ホエルニ氏が構想した装置は製造がより難しいだけでなく、その構造は従来の常識を覆すものだった。特にベル研究所とウェスタン・エレクトリックでは、酸化層は拡散プロセス後に不純物で満たされた「汚れた」ものとみなされ、除去する必要がありました。

一方、1958 年末から 1959 年初めにかけて、フェアチャイルドが販売していたメサトランジスタについて深刻な懸念が生じ始めました。一部のデバイスでは増幅が不安定になり、その他のデバイスでは誤動作が発生しました。ある重要な顧客は、トランジスタが突然完全に動作しなくなったと報告しました。フェアチャイルドの技術者は最終的に、缶の中に閉じ込められた小さな粉塵やはんだの破片が故障の原因であることを突き止めました。斑点は、そこに存在する強い電場によって接合部に引き寄せられました。その後のタップテストとして知られるようになった品質管理手順では、作業員が鉛筆消しゴムで缶を軽くたたき、接合部をショートさせる可能性のあるビットを取り除こうとしました。そうなった場合、トランジスタは廃棄されました。生意気なこの若い会社にとって、その唯一の製品におけるこのような失敗が会社の存続そのものを脅かしたため、それは不安な日々であった。

より信頼性の高いトランジスタを追求する Hoerni のひたむきな追求は、まさにタイムリーであることが証明されました。ムーア氏が私に説明したところによれば、ホエルニ氏のアイデアを評価することを目的とした「手抜き実験」では、技術者がメサ型トランジスタのpn接合の1つの上部に酸化物層を意図的に残した。テストしたところ、増幅の安定性が大幅に向上しました。これは、Hoerni が何かを本当に理解していることを示唆しています。 1959 年 1 月 14 日、彼はノートの 2 ページを正式な開示としてタイプアップし、フェアチャイルドの弁理士であるジョンラルズに送りました。いくつかの小さな修正とより良い描画を除けば、それは彼が 1 年以上前に書いたノートのエントリと同じでした。

Hoerni 氏のアプローチの 1 つの問題は、最初に誰も試みなかった理由の 1 つですが、彼のトランジスタ構造がメサ構造よりも複雑で、製造に 4 番目のフォトリソグラフィーマスクが必要だったことです。ラストアンドノイスのステップアンドリピートカメラでは、マスクを 3 枚しか収容できませんでした。しかし、その2月、ラスト氏はこの目的のために「陪審が4番目のマスクを装備した」と最近の電話インタビューで回想した。 3 月 2 日、Hoerni はノートに「酸化物で保護された接合を備えた PNP トランジスタの製造方法」というタイトルの別のエントリを書きました。さらに 2 ページの本文と図面で、彼はそのようなデバイスの製造方法を具体的に示しましたが、依然として上面の電気接点に銀を頑固に使用しています。その時までに、彼の技術者はすでに彼の斬新なアイデアを実際の製造プロセスに変換していました。

しかし、こうした進歩はすべて、フェアチャイルド社の激動の時期に起こった。ホエルニが製造のアイデアを書き留めていたのと同じ週に、ヒューズ・エレクトロニクス社からフェアチャイルド社のゼネラルマネージャーとして雇われていたエドワード・ボールドウィンが、製造部門の主要人物5名を連れて突然退職し、マウンテンビューにリーム・セミコンダクターを設立した。分割。フェアチャイルドの他の共同創設者らからの執拗な働きかけを受けて、ノイス氏が彼の後任に名乗りを上げ、ムーア氏がノイスの研究責任者の地位を引き継いだ。

シリコンフラットランド: 上から、1959 年の春にフェアチャイルドによって製造された初期のプロトタイプのプレーナートランジスタ。 1960 年 4 月に初めて市販された同社初の商用プレーナートランジスタ 2n1613 の断面モデル。 1960 年の春にジェイ・ラストの開発チームによって作られた最初の集積回路の 1 つ。写真: 上 (2): Fritz Goro/Time & Life Pictures/Getty Images; 下 (2): フェアチャイルドセミコンダクター

翌週、ホエルニは数人の同僚を招待して、新しいプロトタイプのトランジスタのデモンストレーションを見に行きました。顕微鏡で見ると、他のフェアチャイルドのデバイスとは異なっているように見えました。直径は 1 ミリメートル未満で、完全に平らで、中央に突き出たメサはありませんでした。目に見えるのは、周囲に金属リングが付いた円形の金属点と、それらの間にある酸化物の表面層だけでした。これは、目玉のターゲットの一部を涙滴のように引き抜いたものに似ており、ワイヤーの取り付けが容易になりました（写真「シリコンフラットランド」を参照）。

次に何が起こったのかは不明です。一部の観察者は、そのような法外な虐待が酸化物で保護された接合に悪影響を及ぼさなかったことを証明するために、ホエルニ氏が突然自分のトランジスタに唾を吐きかけたと主張した。しかしラスト氏とムーア氏は彼が実際に唾を吐いたことを覚えておらず、ムーア氏は唾液で装置の金属線がショートしたのではないかと指摘している。それでも、このデモンストレーションは劇的で説得力のあるものだった、とラスト氏は語った。「ああ、ボールドウィンが先週辞めなければならなかったのは残念だ」と彼はその後冗談を言ったことを思い出した。

その後、物事は急速に進みました。ホエルニの作品がメサよりもはるかに頑丈で信頼できるものであることは明らかでした。また、トランジスタの性能を著しく低下させる可能性がある小さな逆方向の漏れ電流がはるかに少ないことも判明しました。翌年発表されたフェアチャイルドのレポートの中で、ホエルニ氏は、自分のデバイスのリーク電流が通常 1 ナノアンペア未満、つまりメサトランジスタのリーク電流のわずか 1% であることを観察しました。

誰もが頭の中に抱えていたしつこい疑問は、「これらのトランジスタを大量に製造できるだろうか?」ということでした。当初、プレーナプロセスでは、動作するトランジスタが 100 個あたりわずか数個しか得られず、メサプロセスよりもはるかに悪かったです。しかし、酸化物層のピンホールなどのさまざまな問題が解決されるにつれて、歩留まりは向上し、疑念は消え去りました。 1960 年 4 月、フェアチャイルドは最初のプレーナートランジスタである 2N1613 を販売しました。2N1613 は、直径約 0.5 センチメートル、高さほぼ同じ金属製の円筒形で、その下に 3 本の小さな金属製の脚が突き出ています。

数か月後、ノイスとムーアは今後、同社のすべてのトランジスタをプレーナ型にすることを宣言しました。リーム、モトローラ、テキサス・インスツルメンツなどの他の半導体企業が競争力のある価格のメサ・トランジスタを量産し始めていた一方で、フェアチャイルドは有望な新しい方向に大胆に打ち出していった。すぐに、航空電子機器メーカーは、比類のない信頼性を理由にプレーナートランジスタを要求し始めました。たとえば、ノースアメリカン・アビエーション社のオートネティクス部門は、ミニットマン・ミサイルの誘導および制御システムにフェアチャイルドのプレーナー・トランジスタを使用することを主張した。

フェアチャイルドは最終的に、他のトランジスタメーカー、さらにはベル研究所やウェスタンエレクトリックにもプレーナープロセスのライセンスを供与した。他の企業もフェアチャイルドの後を追ったか、業界から撤退したかのどちらかだ。

フェアチャイルドよりずっと前 Hoerni のデバイスの商品化に成功した後、Noyce は平面的なアプローチで他に何ができるかを考え始めました。 1975年のインタビューで、彼は弁理士のラルズが、トランジスタの新しい製造方法から生じる可能性のある他の応用を検討するようフェアチャイルドのチームに挑戦したと認めた。ノイス氏は、酸化物層をそのままにしておくことで、「シリコンの表面は、人類が知っている中で最も優れた絶縁体の 1 つがそれを覆うことになる」ことに気づきました。これは、ムーア氏のグループが完成させたアルミニウム接点などの金属片を酸化物層の上に堆積することで電気接続を行えることを意味した。ストリップは、その下のコンポーネントから自動的に絶縁されます。

1959 年 1 月 23 日、ホエルニが特許開示を入力してから間もなく、ノイスは自分のノートに次のようなエントリを書きました。製造プロセスの一部としてデバイス間の相互接続を行うことで、サイズ、重量などが削減され、アクティブ要素あたりのコストも削減されます。」彼のエントリはさらに 4 ページ続き、接続の下の絶縁体として酸化層を使用するという重要なアイデアが含まれていました。彼はまた、トランジスタだけでなく、抵抗器、コンデンサ、ダイオードなどの回路要素を、それらの間に追加の p 接合を挿入することによって相互に絶縁し、電流が一方向にのみ流れるようにする方法についても説明しました。

ノイスは最初にこれらのアイデアの重要性を認識していましたか? 当時、ベル研究所やフェアチャイルドなどの研究者は、特許が取得できる可能性がある重要なアイデアを同僚に即座に目撃させ、署名させることがよくありました。たとえば、ノイスは 1957 年 12 月にホエルニのエントリーを目撃していました。しかし、不思議なことに誰もノイスのエントリーを目撃しておらず、彼がこの作品を書いたとき、それがそれほど重要であるとは考えていなかったことが示唆されています。

その頃、シリコン、ゲルマニウム、またはその他の半導体の単一の塊に完全で堅牢な電子回路を製造するという「モノリシックアイデア」が流行し始めていました。米国陸軍、海軍、空軍はそれぞれ独自のアプローチを推進し、産業界の研究開発契約に資金を提供していた。モノリシック統合は、ベル研究所のジャック・モートン副社長が嘆いた「数の圧制」を克服する方法と考えられていた。彼は、回路コンポーネントの数が増加するにつれて、回路障害の可能性も増加すると警告していました[「How Bell Labs Missed the Microchip」IEEE Spectrum、2006年12月を参照]。しかし、信頼性の高いコンポーネントを製造し、それらを単一の半導体チップ内で相互接続したらどうなるでしょうか? そうすれば、複雑な回路を構築できる確率がはるかに高くなるかもしれません。

1958 年 8 月、テキサスインスツルメンツのジャックキルビーは、そのような集積回路をシリコンで作成する方法を考案しました。彼は、当時 TI で容易に入手できたゲルマニウムメサトランジスタを使用して、このアイデアに基づいた発振器のプロトタイプを作成しました。しかし、ノイス氏のその後のアプローチでは酸化物層上に金属ストリップを堆積させる必要があったのに対し、キルビー氏のデバイスでは電気接続に「フライングワイヤ」を使用した。 TI は、1959 年 3 月 6 日にニューヨーク市で開催された無線技術者協会 (IEEE の前身) の集会でこの画期的な成果を公式に発表しました。 TIのマーク・シェパード社長は、これは「シリコン・トランジスタの商業利用可能性を明らかにして以来、テキサス・インスツルメンツによる最も重要な開発」であると自慢した。

TI の業績のニュースは、経営上の混乱が収束しつつあり、Hoerni が新しいトランジスタのデモを行おうとしていたちょうどその頃、Fairchild に届きました。同月後半、ノイス氏は TI への対応方法を話し合う会議を招集し、シリコン内の複数のデバイスを相互接続する方法についての考えを明らかにしました。その時までに、Hoerni のプレーナープロセスがそのような集積回路の形成に大きな利点をもたらすことが明らかになりつつありました。ホエルニ、ラスト、ムーア、および他の共同創設者は、実用的な点に重点を置き、その可能性について広範囲に議論しました。ラスト氏は最近の電話での会話で、「我々の誰もが、やるべきことを10個思いつくことはできるが、そのうちの9個、あるいは10個さえも現実的ではないと除外するだろう」と語った。「私たちは機能するものを作ることに集中しました。」

この創造的なシチューから、歴史家がこれまで見落としてきた別の重要な概念が現れました。プレーナトランジスタを使用すると、エミッタ、ベース、コレクタへの 3 つの電気接点すべてをシリコンウェーハの片面に配置することが簡単になりました。一見すると、ほんのわずかな改善に見えるかもしれませんが、この機能に加えて、接続の形成にアルミニウムなどの単一金属を使用できるという事実により、フェアチャイルドは事実上、トランジスタやその他すべての電気回路を印刷できるようになりました。 ――シリコン上で。印刷機によって紙に印刷されるインクの印刷パターンと同様に、個々の半導体デバイスと金属相互接続のパターンをフォトリソグラフィーによってウェーハの片面に押し付けることができるようになりました。

Hoerni は、すべての電気接点を片側に配置するというコンセプトを最初に発表しました。 1959 年 5 月 1 日に提出された「半導体デバイスの製造方法」に関する特許出願の中で、彼はウエハの両面にコンタクトを備えたメサ構造に近い構造を明らかにした後、ほぼ余談としてこのアイデアを提示しました。ノイスのより有名な特許、「半導体デバイスとリード構造」は 3 か月後に出願されており、片面機能が彼のプレーナ集積回路構造の基本的な側面となっています。しかし、どちらの研究室のノートにもそのアイデアについては言及されておらず、おそらくその春の活発な授受の議論から生まれ、後に特許出願に追加されたものであることを示唆しています。

いずれにせよ、平面プロセスのその特殊な機能により、フェアチャイルドはモノリシックのアイデアを実現する上で多大な利点を得ることができました。

この新しいテクノロジーを実装するには、最後にグループを結成したのは 1959 年の秋で、Hoerni のプレーナプロセスに基づいて集積回路を製造することを目指していました。最初の商用マイクロチップであるフェアチャイルドのマイクロロジックシリーズが市場に届くまでには、さらに 18 か月かかりました。しかし、フェアチャイルドは依然としてTIより6か月以上早くマイクロチップを発表しており、TIはフェアチャイルドからライセンス供与したプレーナ技術を使い始めて初めて成功した。

この目標を達成するために、ラストのチームはいくつかの重要な障害を克服する必要がありました。これらのチップの物理的特徴の位置決めにおける公差ははるかに厳しくなり、さまざまなマスクをより正確に位置合わせする必要があることを意味しました。コンポーネントを電気的に絶縁する方法を見つけるのも厄介な問題でした。個々のコンポーネント間に背中合わせの pn 接合を挿入するというノイスのアイデアは効果的な解決策であることが証明され、1961 年 3 月に商品化への扉が開かれました。

しかし、ホエルニとラストは祝賀会に参加できなかった。彼らは、ますます階層化するフェアチャイルドの階層と、ニューヨークの親会社との関係の悪化に幻滅していました。彼らはまた、フェアチャイルドのマーケティング部門がマイクロチップに反対しているのは、マイクロチップが同社の主力製品であるトランジスタやダイオードと直接競合するからだと感じていた。そこで、Hoerni と Last は、集積回路の製造を目的とした、さらに別の半導体事業、Teledyne の Amelco 部門を開始するために出発しました。

ショックレー研究所時代からの親友である二人は、週末を一緒に南西部の砂漠や山々でハイキングすることが多かった。最後は、ホエルニが驚異的なスタミナを持っており、少量の食料や水でも何時間もハイキングできたことを覚えています。荷物を軽くするために、彼は薄っぺらな古い寝袋だけを持っていました。気温が寒すぎると、彼は新聞紙を詰め込んでいたが、ウォール・ストリート・ジャーナルが最も暖かさを与えてくれると主張したこともあった。

しかし、2 年後、ホエルニは新しい会社で問題を抱え始めました。 1963年4月の資金難のさなか、テレダイン社の幹部らはコスト削減策として彼をアメルコ社のゼネラルマネージャーから研究部長に配置転換することを提案した。気分屋なスイスの物理学者は、この考えに乗り気ではなかった。代わりに、彼は会社を辞めることを決意し、他のビジネスの選択肢を模索し始めました。

ホエルニの決断後、二人の関係は「かなり冷え切った」ものになったが、それでも二人はその春、シエラネバダ山脈の東にあるインヨ山脈の3000メートルの登山に出かけた、とラストさんは言う。疲れ果てた彼らは、寒冷前線が通過して気温が急降下する直前、夕暮れ時に頂上に到着した。立場の違いにもかかわらず、二人は凍りつかないように夜通し寄り添い続けた。「翌朝、私たちは山を下り、車でベイエリアに戻り、冷ややかな商談を続けた」とラスト氏は数年後、友人の追悼式の際に振り返った。

ラストが 1970 年代後半までテレダインに残ったのに対し、ホエルニはユニオン・カーバイドに就職し、半導体部門を設立しました。 1967 年、彼はさらに別の方向に挑戦し、デジタル時計用のマイクロチップを製造するためにヨーロッパの投資家とともに Intersil Corp. を設立しました。同社は、CMOS (相補型金属酸化膜半導体) 技術に基づいたこのような低電圧、低電力回路を製造した最初の企業でした。翌年、ムーアとノイスはフェアチャイルドを捨て、やがてシリコンバレーとして知られるようになった地域の中心、カリフォルニア州サンタクララでインテルを立ち上げた。

その後 30 年間、ホエルニは半導体業界の投資家およびコンサルタントとして活動を続けました。彼は慈善活動にも参加し、世界中でトレッキングを続けました。彼は、トランジスタが生誕 50 周年を迎えた 1997 年 1 月 12 日にシアトルで亡くなりました。半導体の歴史では無視されがちですが、この革新的な固体デバイスから集積回路への極めて重要な橋渡しを設計した人物として記憶されるべきです。今日では非常に普及しています。

寄稿編集者のマイケル・リオーダンは、スタンフォード大学とカリフォルニア大学サンタクルーズ校で物理学とテクノロジーの歴史を教えています。

初期のフェアチャイルドの研究とその広範な影響についての優れた説明については、IEEE 論文集に掲載されているゴードンムーアの「『シリコンバレー』初期におけるシリコンテクノロジーにおけるフェアチャイルドの役割」とジェイラストの「2 つの通信革命」を参照してください。 Vol. 86、No.1 (1998 年 1 月)。

プレーナー技術とシリコン集積回路の起源について詳しく解説している最近の 2 冊の本は、クリストフ・レクイエ著『シリコンバレーの作り方: ハイテクのイノベーションと成長、1930 ～ 1970 年』 (MIT プレス、2006 年) とレスリー・バーリン著『ザ・マン・ビハインド・ザ・ザ・マン』です。マイクロチップ: ロバート・ノイスとシリコンバレーの発明 (オックスフォード大学出版局、2005 年)。両方の本の書評が IEEE Spectrum の 2006 年 4 月号に掲載されました。

コンピューター歴史博物館では、http://www.computerhistory.org/semiconductor で半導体の歴史を調査しています。

1957 年の最後の数ヶ月フェアチャイルドよりかなり前の唯一の人物この新しいテクノロジーを実装するには、