home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Loadstar 242 / 242.d81 / t.mos4 < prev    next >
Text File  |  2022-08-26  |  18KB  |  574 lines

  1. u
  2.             MOS Technology
  3.  
  4.                  from
  5.              On The Edge:
  6.        The Spectacular Rise and
  7.           Fall of Commodore
  8.            by Brian Bagnall
  9.  
  10.                Part IV
  11.  
  12.     With the mask complete, mass
  13. fabrication of the microchips could
  14. begin. Fabrication occurred in an
  15. alien-like environment on the second
  16. floor of the MOS Technology building
  17. called the clean rooms. These
  18. hermetically sealed rooms produced a
  19. nearly dust free environment. The
  20. precautions were extreme, since a
  21. single grain of dust during the
  22. etching process could cause a
  23. miniature short circuit.
  24.  
  25.     To enter the clean rooms, lab
  26. technicians were required to don
  27. hairnets, beard nets, moustache
  28. guards, gloves, paper booties, and
  29. white jumpsuits. "It makes you look
  30. like a bunny," says Peddle. "We used a
  31. lot of them." As a final measure, the
  32. technicians walked over a sticky-mat
  33. to remove the last traces of dust
  34. before stepping into the airlock.
  35.  
  36.     Within a crimson-tinted darkroom,
  37. technicians replicated print after
  38. print of the 6502 circuit. They coated
  39. the round silicon wafers with thin
  40. layers of metallic substances. After
  41. each layer, technicians placed the
  42. wafer into a special machine that
  43. copied the circuit from the metal mask
  44. to the surface of the silicon wafer.
  45. Electrons flowed through the mask,
  46. causing a thin layer to harden in the
  47. shape of the circuit. Each wafer had
  48. the chip pattern imprinted
  49. approximately fifty times.
  50.  
  51.     In another room, bathed in yellow
  52. light, technicians developed the
  53. microchips. This process was almost
  54. exactly like developing a photograph.
  55. A studious technician carefully washed
  56. each wafer with chemical solutions
  57. that removed all but the hardened
  58. circuitry. The industrial strength
  59. solvents went by names like
  60. trichloroethene, trichloroethane,
  61. dichloroethene, dichloroethane, and
  62. vinyl chloride.
  63.  
  64.     The technicians repeated the
  65. process six times for the six layers,
  66. each time using a different set of
  67. chemicals and metallic substances.
  68. According to Peddle, "You put this
  69. mask on the device and do whatever
  70. step you are going to do, and then you
  71. take it off, put another mask on, and
  72. do another step."
  73.  
  74.     The top layer was aluminum, which
  75. was the best conductor. Beneath the
  76. aluminum were various semiconductors
  77. such as Germanium. Each layer went by
  78. a different name, such as diffusion
  79. layer, buried contact, depletion
  80. layer, polysilicon, poly-metal
  81. contact, and metal. With all six
  82. layers applied, the wafers entered an
  83. oven to bond the circuitry.
  84.  
  85.     Technicians then added a
  86. passivation layer(6) to protect the
  87. fragile metallic circuitry from
  88. oxidation. After applying the
  89. passivation layer, a machine sliced
  90. the wafers into individual chips, each
  91. smaller than a fingernail.
  92.  
  93.     The chemical etching process used
  94. dangerous industrial solvents.
  95. Inevitably, the solvents evaporated
  96. into the air, which worried some of
  97. the staff. Robert Russell, an early
  98. Commodore employee, chuckles about the
  99. general indifference regarding this
  100. threat. "MOS had a little cafeteria at
  101. the back alongside the production
  102. line," he explains. "They had a
  103. chemical release in the production
  104. line that turned all your blueprints
  105. that were hanging on the walls
  106. different colors. You would come in
  107. and they would all be yellow or green.
  108. You kind of hoped that wasn't
  109. happening when you were breathing it."
  110.  
  111.     "The production of semiconductors
  112. produces all kinds of nasty
  113. byproducts," says engineer Bob Yannes.
  114. Inevitably, accidents occurred. "I
  115. remember things happening like
  116. occasionally we'd have a gas leak in
  117. the front end and you'd have people
  118. walking through the building saying,
  119. 'Hurry! Get out of the building!'"
  120.  
  121.     Most people were ignorant of the
  122. dangers posed by the semiconductor
  123. industry. "This is a time in history
  124. when everybody looked at the clean
  125. rooms and the guys all wearing their
  126. bunny suits, and how sterile it was,
  127. and everybody wanted a semiconductor
  128. company in their hometown," says
  129. Peddle. "It was high tech, big money,
  130. and clean as opposed to a foundry or
  131. something like that. What they didn't
  132. realize was these guys were dealing
  133. with the most poisonous, noxious stuff
  134. in the world, and they had to put it
  135. somewhere."
  136.  
  137.     The semiconductor industry was
  138. still new in 1970 when John Pavinen
  139. and his partners created MOS
  140. Technology. "Nobody in the
  141. semiconductor industry had a clue
  142. about how to deal with the stuff they
  143. were making for years," says Peddle.
  144. "John did the best he could and he
  145. actually did pretty well."
  146.  
  147.     The industrial solvents drained
  148. from the chip fabrication line into a
  149. 250-gallon concrete holding tank.
  150. "They built these double tanks and
  151. they stored it underground. But you
  152. know, we just didn't have the
  153. technology," says Peddle. "Let me just
  154. make a point; John Pavinen was a very
  155. meticulous guy, and he absolutely
  156. designed his tanks the best he could
  157. given the environment at the time."
  158.  
  159.     In early 1974, a serious disaster
  160. occurred. Technicians monitoring the
  161. tank realized the tank was emptier
  162. than it should have been. During the
  163. cold Pennsylvania winters, the
  164. concrete tank developed a small crack.
  165. "Some of their storage tanks leaked
  166. and it leached into the ground,"
  167. recalls Yannes.
  168.  
  169.     Pavinen kept the spill quiet, even
  170. from Peddle. "We didn't join him until
  171. the summer of 1974, and they wouldn't
  172. have told us about it anyhow," says
  173. Peddle. "With all due respect, they
  174. keep that stuff a lot quieter in
  175. Silicon Valley. There's been a whole
  176. bunch of stories about breast cancer
  177. being much higher in Silicon Valley,
  178. and there's a bunch of other
  179. anomalies."
  180.  
  181.     As the Environmental Protection
  182. Agency later determined, the leak was
  183. the source of groundwater
  184. contamination in the area.(7) The
  185. Valley Forge Corporate Center bordered
  186. a residential development that relied
  187. on well water, so there was cause for
  188. concern. Fortunately, water tests at
  189. the time indicated the solvent had not
  190. yet entered the water table. Pavinen
  191. replaced the faulty tank with an
  192. unlined steel tank.
  193.  
  194.     After the chemical solvents etched
  195. the chips, the technicians inserted
  196. the flecks of silicon and metal into
  197. an easy to handle package. Today,
  198. semiconductor companies typically
  199. place their chips in black plastic
  200. shells with silver pins. Back in 1975,
  201. MOS Technology placed their
  202. microprocessors in distinctive white
  203. ceramic shells with forty gold plated
  204. pins.
  205.  
  206.     As if a price drop from $300 to
  207. $25 was not radical enough, Peddle and
  208. his team planned to release an
  209. ultra-low cost microprocessor called
  210. the 6507. "Our goal was to do a $5
  211. processor," Peddle states flatly. "The
  212. 6507, which was a subset of (the
  213. 6502), could be made at a cheaper
  214. price. It was designed to be a really
  215. small package."
  216.  
  217.     The packaging determined how
  218. cheaply Peddle could sell his chips.
  219. "Packaging costs money and pin outs
  220. cost money," explains Peddle. "Back in
  221. those days, those big 40-pin packages
  222. were very expensive." The 6507
  223. contained only 28 pins.
  224.  
  225.     In a perfect world, every single
  226. chip would work. If they fabricated
  227. 10,000 chips, they would ideally have
  228. 10,000 working chips. However,
  229. imperfections snuck in from every
  230. imaginable source. Inconsistencies in
  231. the etching process caused flaws.
  232. Small particles of dust getting in the
  233. way of the mask caused flaws. Even
  234. impurities in the silicon wafer
  235. produced flaws. The number of flaws
  236. the engineers could defeat determined
  237. the chip yield.
  238.  
  239.     Technicians methodically tested
  240. every single chip to determine if it
  241. worked. In 1975, most chipmakers
  242. considered a 30% yield to be quite
  243. successful. The industry simply
  244. discarded the remaining 70%. The
  245. process was inherently inefficient and
  246. resulted in monumental chip prices. If
  247. Pavinen wanted to achieve low cost
  248. microprocessors, he would have to use
  249. every trick available to raise the
  250. yield.
  251.  
  252.     In the seventies, most
  253. semiconductor houses tested their
  254. chips with a Fairchild Century system.
  255. The huge machine occupied almost an
  256. entire room and cost almost a million
  257. dollars. As Bill Mensch explains, "We
  258. couldn't afford them at MOS
  259. Technology." Instead, Mensch
  260. constructed a small handheld chip
  261. tester that resembled a computer
  262. motherboard covered in IC chips. Every
  263. single chip from MOS Technology was
  264. hand tested by the homebrew devi