DE1284519B

DE1284519B - Zusammengesetzte Halbleiteranordnung und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE1284519B
Application number: DEN25111A
Authority: DE
Inventors: Schmitz Albert
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1963-06-17
Filing date: 1964-06-13
Publication date: 1968-12-05
Also published as: US3295031A; DK117647B; CH434507A; ES301020A1; AT251650B; NL141332B; GB1069755A; NL294168A; BE649299A; JPS5323671B1

Description

erste Leitungszug durch auf die Isolierschicht auf- io ist es nämlich besonders schwer, die Leitungszüge in gebrachtes leitendes Material und der zweite Lei- zwei oder mehr aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen tungszug durch eine im Trägerkörper unter der Iso- an den richtigen Stellen aufzubringen, und die Arlierschicht liegende, diffundierte Oberflächenzone ge- beitsgänge sind außerdem zeitraubend. Weiterhin bildet wird, die sich an außerhalb der Kreuzung auf erfordert das Aufbringen der weiteren Isolierschicht die Isonerschicht aufgebrachte Leitungszüge aus 15 einen schwierigen zusätzlichen Arbeitsgang, leitendem Material anschließt. Sie betrifft auch ein Weiter war es bereits bekannt, zwei sich kreuzende

Verfahren zum Herstellen einer solchen Halbleiter- Leitungszüge so zu legen, daß der an einer Kreuanordnung. zungsstelle unter der Isolierschicht liegende Teil des

Zusammengesetzte Halbleiteranordnungen der einen Leitungszuges durch ein in diesem Leitungszug obenerwähnten Art werden häufig auch »Festkörper- so liegendes, im Trägerkörper erzeugtes Bauelement geschaltkreise« genannt. Sie sind bereits allgemein in bildet wird.

Die Erfindung geht nun davon aus, daß es fabrikationstechnisch besonders erwünscht ist, sich kreuzende Leitungszüge, unabhängig von Bauelementen 25 auf oder im Trägerkörper, in einem einzigen Arbeitsgang auf die Isolierschicht aufzubringen und das Aufbringen einer weiteren Isolierschicht auf einen Leiter zu vermeiden.

Die Erfindung besteht nun darin, daß bei der einder eine diffundierte Basiszone besitzt, die durch 30 gangs genannten Halbleiteranordnung die diffundierte stellenweise Diffusion einer Dotierungssubstanz in Oberflächenzone nur zum zweiten Leitungszug gehört und im Trägerkörper von einer zweiten diffundierten Zone eines Leitfähigkeitstyps, die dem Leitfähigkeitstyp der ersten Oberflächenzone und dem 35 des darunterliegenden Teiles des Trägerkörpers entgegengesetzt ist, umgeben ist. Dadurch wird zwischen der Oberflächenzone und der zweiten Zone und zwischen der zweiten Zone und dem darunterliegenden Teil des Trägerkörpers ein pn-übergang gebildet. Im

nigstens einen Teil der vorhandenen pn-Übergänge 40 Betrieb ist stets einer dieser pn-Übergänge, unaban den Stellen, an denen sie an die Oberfläche des hängig vom Vorzeichen der Spannung zwischen dem Trägerkörpers treten, vor Einwirkungen aus der Um- betreffenden Leitungszug und dem Trägerkörper, in gebung zu schützen, damit die elektrischen Eigen- Sperrichtung geschaltet, so daß ein Kurzschluß zwischaften erhalten bleiben. sehen diesem Leitungszug und dem Trägerkörper

Die leitenden Verbindungen zwischen den Bau- 45 nicht entsteht. Die für mehrere Kreuzungen erforelementen werden bei den erwähnten Anordnungen derlichen diffundierten Zonen können einfach in wenigstens teilweise durch auf der Isolierschicht vor- einem Arbeitsgang erzeugt werden, da das Vorhandene Leitungszüge hergestellt. Diese Leitungszüge zeichen der Spannung zwischen den betreffenden, bestehen z. B. aus leitenden Metallstreifen, die durch sich kreuzenden Leitungszügen und dem Träger-Aufdampfen von Aluminium oder Silber auf die 50 körper nicht berücksichtigt zu werden braucht. Isolierschicht hergestellt sind. Ist beim Betrieb einer zusammengesetzten Halb-

Beizusammengesetzten Halbleiteranordnungen der leiteranordnung nach der Erfindung der pn-Überbeschriebenen Art sind in vielen Fällen im Hinblick gang an einer Kreuzung zwischen der den zweiten auf eine günstige oder notwendige Anordnung der Leitungszug bildenden diffundierten Oberflächenzone Bauelemente sich kreuzende Leitungszüge erwünscht. 55 und der zweiten Zone stets in Sperrichtung vorge-Für bestimmte Schaltungen können Kreuzungen der spannt, dann ist es vorteilhaft, daß der pn-übergang Leitungszüge praktisch notwendig sein, in anderen zwischen der zweiten diffundierten Zone und dem Fällen kann eine solche Kreuzung mit Rücksicht auf darunterliegenden Teil des Trägerkörpers praktisch eine fabrikationstechnisch günstige Anordnung der kurzgeschlossen ist; andererseits, wenn der pn-Über-Bauelemente erwünscht sein, und in vielen Fällen, 60 gang zwischen der zweiten diffundierten Zone und in denen eine Kreuzung von Leitungszügen notwen- dem darunterliegenden Teil des Trägerkörpers stets dig ist, kann durch eine oder mehrere Kreuzungen in der Sperrichtung vorgespannt ist, ist es vorteilhaft, das Muster der Leitungszüge auf der Isolierschicht daß der pn-übergang zwischen der den zweiten Leierheblich vereinfacht werden. tungszug bildenden diffundierten Oberflächenzone Eine Kreuzung von Leitungszügen könnte z. B. 65 und der zweiten diffundierten Zone praktisch kurzdadurch erzielt werden, daß ein bereits auf der Iso- geschlossen ist. Hierdurch werden etwaige Ableilierschicht vorhandener Leitungszug stellenweise mit tungsströme über den in der Sperrichtung vorgeeiner weiteren Isolierschicht bedeckt und über und spannten pn-übergang beschränkt.

der Halbleitertechnik bekannt und werden für Schaltungen der verschiedensten Art, z. B. für Multivibratoren, Verstärker- oder Filterschaltungen, oder als Teil solcher Schaltungen verwendet.

In vielen Fällen bildet der Trägerkörper selbst einen Teil eines oder mehrerer an einer Seite des Trägerkörpers angebrachter Bauelemente. So kann ein Bauelement z. B. aus einem Transistor bestehen,

die Oberfläche des Trägerkörpers erhalten ist und bei dem die Emitterzone auf oder in der Basiszone angebracht ist und der Trägerkörper selbst die Kollektorzone des Transistors bildet.

Der Trägerkörper kann auch hochohmig oder eigenleitend sein und nur als isolierende Trägerplatte für die Bauelemente dienen.

Die Isolierschicht dient unter anderem dazu, we-

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Weiterhin weist eine besonders bevorzugte Aus- die ihrerseits der Basiszone ähnlich sein kann. Dabei

führungsform nach der Erfindung das Kennzeichen tritt an der Kreuzung eine transistorähnliche Struktur

auf, daß an wenigstens einer Kreuzung von Leitungs- auf. Die beiden Strukturen lassen sich gleichzeitig

zügen die den zweiten Leitungszug bildende diffun- durch dieselben Arbeitsgänge anbringen,

dierte Oberflächenzone und die zweite diffundierte 5 Die Erfindung wird an Hand eines in den Zeich-

Zone in ihrer Dicke, ihrem Leitfähigkeitstyp und nungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher

ihrer Leitfähigkeit mit zwei aneinandergrenzenden erläutert. Es zeigt

Halbleiterzonen der Bauelemente von entgegen- F i g. 1 das Schaltbild einer Matrix von Schaltungsgesetztem Leitfähigkeitstyp übereinstimmen. Dies anordnungen 1, die aus je einer Schaltung mehrerer bedeutet, daß die zusammengesetzte Halbleitervor- io getrennter Bauelemente bestehen,
richtung besonders einfach herstellbar ist, da die an F i g. 2 das Schaltbild einer Schaltungsanordnung, einer Kreuzung erforderlichen diffundierten Zonen F i g. 3 schematisch eine Ansicht einer zusammengleichzeitig mit entsprechenden Halbleiterzonen eines gesetzten Halbleiteranordnung nach der Erfindung, oder mehrerer Bauelemente hergestellt werden der ein Schaltbild nach den F i g. 1 und 2 zugrunde können. Die erwähnte Übereinstimmung zwischen 15 liegt,

den Halbleiterzonen eines Bauelementes und den zu F i g. 4 eine schematische Aufsicht auf den von ihrer Kreuzung gehörenden diffundierten Zonen für einer gestrichelten Linie umgebenen Teil der zueine Halbleiterzone eines Bauelementes kann örtlich sammengesetzten Halbleiteranordnung nach F i g. 3, sein, da in einem Teil der betreffenden Halbleiterzone F i g. 5 eine schematische Aufsicht auf den Teil eines Bauelementes eine weitere Halbleiterzone des 20 nach F i g. 4, jedoch nach Entfernung der auf diesem Bauelementes, vorzugsweise durch stellenweise liegenden Isolierschicht,

Diffusion einer Dotierungssubstanz, angebracht sein F i g. 6, 7 und 8 schematisch einen Schnitt längs

kann. der Linien VI, VI; VII, VII und VIII, VIII in der

In der Elektrotechnik werden vielfach Anordnungen F i g. 5.

in Form von Matrizen von Schaltstufen verwendet, 35 In den Figuren sind gleiche Teile mit gleichen bei denen ein Netzwerk sich kreuzender Leitungszüge Bezugszahlen oder Buchstaben bezeichnet,
vorhanden ist und an den Kreuzungen jeweils die sich Das zu besprechende Ausführungsbeispiel betrifft kreuzenden Leitungszüge über eine der Schaltstufen eine zusammengesetzte Halbleiteranordnung nach der miteinander verbunden sind. Die Schaltstufen sind Erfindung, die aus einer Matrix von Schaltungsanoft bistabil und können ihrerseits wieder aus mehre- 30 Ordnungen 1 besteht, die auf der Seite des Trägerren getrennten Bauelementen bestehen. Solche körpers, auf der sich die Isolierschicht befindet, ein Matrizen werden vielfach als Speicherelemente in Netzwerk sich kreuzender Leitungszüge trägt. Das Rechenmaschinen angewendet. Die Erfindung ist Schaltbild der Matrix von Schaltungsanordnungen ist besonders für solche Matrixanordnungen von Bedeu- in F i g. 1 dargestellt. Die Schaltungsanordnungen 1 tung, bei denen wegen des Netzwerkes mehrere Kreu- 35 sind im vorliegenden Beispiel bistabil, d. h., sie haben zungen von Leitungszügen notwendig sind. Die zwei stabile Lagen und können mittels Spannungen Erfindung betrifft daher insbesondere eine zusammen- an den Leitungen A und B von einem stabilen Zugesetzte Halbleiteranordnung, die so ausgebildet ist, stand in den anderen gesteuert werden. Die Leidaß sie wenigstens teilweise aus einer Matrix von tungen A und B bilden ein Netzwerk sich kreuzender Schaltungsanordnungen besteht, die auf der Seite des 40 Leitungszüge. Solche Schaltungen sind allgemein Trägerkörpers, auf der sich die Isolierschicht befindet, bekannt und werden z. B. in Rechenmaschinen anein Netzwerk von sich kreuzenden leitenden Ver- gewendet,
bindungen trägt. Als bistabile Schaltungen 1 werden im Ausfüh-

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum rungsbeispiel sogenannte Flip-Flop-Schaltungen ver-

Herstellen einer zusammengesetzten Halbleiteranord- 45 wendet, deren Schaltbild in F i g. 2 dargestellt ist.

nung nach der Erfindung. Dieses Verfahren besteht Solche Flip-Flop-Schaltungen sind gleichfalls allge-

darin, daß die an der Stelle einer Kreuzung anzu- mein bekannt. An die Leitungen C wird nur eine

bringende, den zweiten Leitungszug bildende diffun- konstante Vorspannung angelegt; die Schaltungen

dierte Oberflächenzone und die diffundierte zweite werden mittels Spannungen an den Leitungen .,4

Zone gleichzeitig mit und durch dieselben Arbeits- 50 und B gesteuert. Jede bistabile Schaltung 1 ist also

gänge wie zwei aneinandergrenzende Halbleiterzonen nach dem gestrichelt abgegrenzten Teil des Schalt-

wenigstens eines der Schaltelemente mit einander bildes nach F i g. 2 aufgebaut,

entgegengesetzten Leitfähigkeitstypen angebracht Die Schaltung nach F i g. 2 besitzt zwei npn-Tran-

werden. sistoren α und b und zwei Widerstände r_a und r_b von

In vielen Fällen besitzt eine zusammengesetzte 55 je etwa 1 kQ. Während des Betriebs wird die Lei-Halbleiteranordnung der vorliegenden Art wenigstens tung C z. B. an Masse und an die Leitungen A und B eine Transistorstruktur, deren Basiszone und Emitter- eine negative Spannung von z. B. —2,5 V gelegt. Der zone diffundierte Halbleiterzonen sind und deren Transistor α befindet sich dann z. B. im ausgeschal-Kollektorzone vom angrenzenden Teil des Träger- teten und der Transistor δ im eingeschalteten Zukörpers gebildet wird. Die Emitterzone ist dabei ge- 60 stand. Wenn die Leitung A zeitweise auf eine niedwöhnlich sehr niederohmig, so daß die zu einer rigere Spannung, z. B. — 3 V, und die Leitung B auf Kreuzung von Leitungszügen gehörende Oberflächen- eine höhere Spannung, z.B. —2 V, gebracht wird, zone einer solchen Emitterzone stark ähnlich ist. Eine kommt der Transistor α in den eingeschalteten und solche Emitterzone hat aber denselben Leitungstyp der Transistor δ in den ausgeschalteten Zustand, wie der angrenzende Teil des Trägerkörpers, so daß 65 Wird zeitweise — 2 V an die Leitung^ und —3 V zur Vermeidung eines Kurzschlusses zwischen der an die Leitung B gelegt, so werden die Schaltzustände diffundierten Oberflächenzone und dem Trägerkörper der Transistoren α und b wieder umgekehrt. Bei der die genannte zweite diffundierte Zone notwendig ist, Schaltung nach F i g. 1 läßt sich für jede Schaltung 1

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der Zustand des entsprechenden Transistors α bzw. b sondere F i g. 4) und demnach der darunterliegende

also nach Wunsch einstellen. Teil 21 werden an Masse angeschlossen. Dies be-

Die zusammengesetzte Halbleiteranordnung ist in deutet, daß der pn-übergang 83 in der Sperrichtung

F i g. 3 schematisch dargestellt und besteht aus einem vorgespannt ist.

Halbleiterkörper 3, z. B. aus Silicium, der auf einer 5 Der pn-übergang 82 zwischen der Oberflächenzone Seite mit einer Isolierschicht 4, z. B. aus Siliciumoxid, 80 und der zweiten diffundierten Zone 81 ist vorversehen ist. Auf der Seite der Isolierschicht 4 sind zugsweise kurzgeschlossen, wodurch etwaige Ableiunter dieser Schicht Bauelemente, und zwar je Recht- tungsströme zwischen der Zone 80 und dem daruntereck 5 zwei npn-Transistoren und zwei Widerstände, liegenden Teil 21 stark begrenzt werden, angeordnet und auf die Isolierschicht 4 Leitungs- io Wird der Leitungszug B gegenüber dem darunter- zügeA, B, C und 6 aufgebracht, die leitende Ver- liegenden Teil 21 an ein positives Potential gelegt, bindungen zwischen den Bauelementen herstellen so wird der pn-übergang 83 zwischen der zweiten sollen. Zone 81 und dem darunterliegenden Teil 21 kurz-

Das Muster der innerhalb der gestrichelten Linie geschlossen.

der F i g. 3 liegenden Leitungszüge ist in F i g. 4 in 15 Im vorliegenden Beispiel überdecken die Öffnun-

größerem Maßstab dargestellt. Die Isolierschicht 4 gen 7 (s. Fi g. 8) in der Isolierschicht 4 den pn-Uber-

hat Öffnungen 7, durch die die Leitungszüge mit unter gang 82. Die Leitungszüge B haben durch die Öff-

der Oxidschicht 4 liegenden Halbleiterzonen der nungen 7 nicht nur Kontakt mit der Oberflächenzone

Schaltelemente Kontakt machen können. 80, sondern auch mit der zweiten Zone 81, so daß

Die Leitungszüge 6 sowie die Leitungszüge A, B, C 20 der pn-übergang 82 kurzgeschlossen ist.

bestehen aus durch Aufdampfen hergestellten leiten- In vielen Fällen ist es vorteilhaft, den kurz-

den Aluminiumstreifen mit einer Breite von etwa schließenden pn-übergang über einen großen Teil

24 μΐη und einer Dicke von etwa 0,2 μΐη. der Länge seiner Schnittlinie mit der Oberfläche des

Aus den Fig. 1 und 3 ist deutlich ersichtlich, daß Trägerkörpers 3 kurzzuschließen,

die Leitungszüge B sich mit den Leitungszügen A 35 Wird z. B. die Isolierschicht 4 von dem durch die

und C kreuzen müssen. gestrichelte Linie in F i g. 3 dargestellten Bereich ent-

An den Kreuzungen 8 der Leitungszüge werden die fernt, so werden die darunterliegenden, die Bauele-Leitungszüge A und C durch das auf die Isolier- mente bildenden diffundierten Zonen sichtbar, wie schicht aufgebrachte leitende Material (Aluminium) in Fig. 5 dargestellt ist (das Bild der Bauelemente und der Leitungszug B durch eine im Trägerkörper 3 30 nach Entfernung der Isolierschicht 4 ist naturunter der Isolierschicht 4 liegende diffundierte Ober- gemäß bei jedem Rechteck 5 gleich). Die auf dem flächenzone 80 gebildet (s. Fig. 5, in der die je entfernten Teil der Isolierschicht liegenden Leitungs-Rechteck 5 [Fig. 3] unter der Oxidschicht liegenden züge6 und A, B und C (s. Fig. 4) sind in Fig. 5 diffundierten Zonen, welche die Bauelemente und die gestrichelt dargestellt, ebenso wie die in der Isolier-Kreuzungen 8 bilden, in Aufsicht dargestellt sind, und 35 schicht 4 vorhandenen Öffnungen 7, durch welche F i g. 8, in der ein Schnitt einer Kreuzung 8 längs diese Leitungszüge mit den unter der Isolierschicht einer Linie VIII, VIII der Fig. 5 dargestellt ist). liegenden Zonen Kontakt haben. Diese Zonen bilden Die Oberflächenzone 80 ist im Trägerkörper 3 von mit diesen Leitungszügen eine Schaltung, deren einer zweiten diffundierten Zone 81 eines Leitfähig- Schaltbild in F i g. 2 dargestellt ist. keitstyps umgeben, die dem Leitfähigkeitstyp der 40 Wie gesagt, besteht der Trägerkörper 3 (s. die Oberflächenzone80 und dem des darunterliegenden Fig. 3 und 5 bis 8) aus einer p-leitenden Silicium-Teiles 21 des Trägerkörpers 3 entgegengesetzt ist, und platte 20, die mit einer epitaktischen n-leitenden schließt sich außerhalb der Kreuzung 8 an die auf die Schicht 21 versehen ist. Der Trägerkörper 3 und die Isolierschicht 4 aufgebrachten Leitungszüge B an. Die η-leitende Schicht 21 haben z. B. eine Stärke von Leitungszüge B haben durch Öffnungen 7 in der 45 200 bzw. 12 μΐη. Auf die epitaktische n-leitende Isolierschicht 4 Kontakt mit der Zone 80. Schicht 21 ist auf eine in der Halbleitertechnik üb-

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht der liehen Weise die Isolierschicht 4 aus Siliciumoxid

Trägerkörper 3 aus einer p-leitenden Siliciumplatte aufgebracht.

20 mit einem spezifischen Widerstand von etwa Durch Diffusion einer Verunreinigung sind die

3 Ohm · cm, die eine η-leitende epitaktische Silicium- 50 p-leitenden Zonen 30 mit einer Breite von z. B. etwa

schicht 21 mit einem spezifischen Widerstand von 30 μπι aufgebracht, so daß völlig von p-leitendem

etwa 0,5 Ohm-cm trägt. Die Zone 80 ist also Halbleitermaterial umschlossene η-leitende HaIb-

n-leitend und die Zone 81 p-leitend. leiterbereiche 31, 32 und 33 entstanden sind, die aus

Während des Betriebs ist stets einer der pn-Über- Teilen der η-leitenden Schicht 21 bestehen. In diesen

gänge82 (an der Grenzfläche zwischen der Ober- 55 Halbleiterbereichen sind die Bauelemente einge-

flächenzone80 [s. Fig. 8] und der zweiten Zone81) bracht, die durch die p-leitenden Trennzonen30

bzw. 83 (an der Grenzfläche zwischen der zweiten gegenseitig isoliert sind. Die Halbleiterbereiche 31

Zone 81 und dem darunterliegenden Teil 21 des und 32 haben z. B. Abmessungen von 300 · 300 μπι

Trägerkörpers 3) unabhängig vom Vorzeichen des und die Halbleiterbereiche 33 Abmessungen von

Potentials des betreffenden Leitungszuges (z. B. in 60 130 · 630 μπι.

Fig. 8 des LeitungszugesB mit der diffundierten Die p-leitenden Trennzonen können wie folgt her-

Zone 80) gegenüber dem Trägerkörper 3, insbeson- gestellt werden: An Stellen, an denen die Trennzonen

dere dem darunterliegenden Teil 21 in Sperrichtung 30 gewünscht sind, wird die Isolierschicht 4 auf eine

vorgespannt. Hierdurch wird ein Kurzschluß zwischen in der Halbleitertechnik übliche Weise mittels eines der diffundierten Zone 80 und der darunterliegenden 65 lichtempfindlichen Lackes und eines Ätzmittels ent-

epitaktischen Siliciumschicht 21 verhindert. fernt. Der Trägerkörper 3 wird anschließend, z. B. in

Im Betrieb wird an die Leitungszüge B eine nega- einem Quarzrohr, auf 950° C erhitzt. Im Quarzrohr

tive Spannung gelegt; die Leitungszüge C (s. insbe- befindet sich auch ein Boroxid, das auf eine Tempe-

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ratur von 1100° C erhitzt wird. Im Rohr wird eine Siliciumoxidschicht 4 wiederherzustellen. Durch Dif-

trockene Argonatmosphäre aufrechterhalten. Nach fusion von Bor werden die p-leitenden Zonen 35, 36

30 Minuten wird die Boroxidmenge entfernt und der und 81 mit einer Oberflächenkonzentration von etwa

Trägerkörper etwa 48 Stunden lang bei 1130° C 10¹⁸ Boratomen/cm² und einer Dicke von etwa 3 μίη

unter gleichzeitiger Überleitung von bei etwa 20° C 5 erhalten.

mit Wasserdampf gesättigtem Stickstoff erhitzt. Dabei Die η-leitenden Halbleiterzonen 34, 37 und 80

entstehen durch Diffusion von Bor die p-leitenden können dann eingebracht werden. Zunächst wird auf

Trennzonen 30, und an den Stellen dieser Trennzonen die beschriebene Weise an den betreffenden Stellen

wächst wieder eine Siliciumoxidschicht 4 auf. Die die Siliciumoxidschicht 4 wieder entfernt. Darauf

Oberflächenkonzentration der Trennzonen 30 beträgt io wird der Trägerkörper 3, der sich "z.B. wieder in

etwa 10¹⁹ Boratome/cm². einem Quarzrohr befindet, etwa 10 Minuten lang auf

Anschließend können die Transistorstrukturen α einer Temperatur von etwa 1025° C gehalten, wobei

und b (s. auch F i g. 2) und die Widerstände r_a und r_b trockener Stickstoff übergeleitet wird, der gleichzeitig

in den Halbleiterbereichen 31, 32 und 33 eingebracht über Phosphorpentoxid geleitet wird, das auf einer

werden. 15 Temperatur von etwa 220° C gehalten wird. Darauf

Die Transistorstrukturen α und b bestehen aus wird der Trägerkörper etwa 3 Minuten lang bei etwa

einer η-leitenden Emitterzone 34, einer p-leitenden 1120⁰C nacherhitzt, wobei Dampf übergeleitet wird,

Basiszone 35 und einer η-leitenden Kollektorzone, um die Oxidschicht 4 wiederherzustellen. Durch

die von den η-leitenden Halbleiterbereichen 31 bzw. Diffusion von Phosphoratomen sind die Halbleiter-

32 gebildet wird. Um einen guten Kontakt mit den ao zonen 34, 37 und 80 mit einer Oberflächenkonzen-

Kollektorzonen zu erzielen, sind diffundierte tration von etwa 10²¹ Phosphoratomen/cm² und einer

η-leitende Kontaktzonen 37 mit einem niedrigeren Dicke von etwa 2 μίη entstanden,

spezifischen Widerstand angebracht als die η-leiten- Auf eine in der Halbleitertechnik übliche Weise

den Halbleiterbereiche 31 und 32. Die Transistoren α mittels eines lichtempfindlichen Lackes und eines

und b haben dieselbe Struktur; deswegen ist in F i g. 6 25 Ätzmittels können dann die Öffnungen 7 in der

hur ein Schnitt durch die Transistorstruktur δ dar- Siliciumoxidschicht 4 hergestellt und durch Aufdamp-

gestellt. fen von Aluminium und örtliches Wegätzen der er-

Die Oberflächenzone 80 und zweite diffundierte zielten Aluminiumschicht mittels eines lichtempfind-

Zone 81 an den Kreuzungen 8 entsprechen in ihrer liehen Lackes und eines Ätzmittels gleichzeitig die

Dicke, Leitungstyp und Leitfähigkeit zwei aneinander- 30 Leiter 6, A, B und C angebracht werden,

grenzenden Zonen von einander entgegengesetztem An der Stelle, an der der Leiter C mit einem

Leitungstyp, nämlich der Emitterzone34 und der Leiter 6 verbunden ist (s. Fig. 5), ist eine Öffnung 7

Basiszone 35 der durch die Transistoren α und b ge- in der Siliciumoxidschicht 4 vorhanden, durch welche

bildeten Bauelemente. Dies bietet den Vorteil, daß der Leiter C mit dem darunterliegenden Teil des

die Halbleiterzonen 34 und 35 gleichzeitig mit den 35 Trägerkörpers 3 verbunden ist; dieser daruriter-

Halbleiterzonen 80 und 81 hergestellt werden können. liegende Teil erhält im Betrieb das gleiche Potential

Vorzugsweise werden daher die Oberflächenzone 80 wie der Leiter C, der z. B. an Masse gelegt wird,

und die zweite Zone 81 an einer Kreuzung 8 gleich- Die Zonen 80, 81, 34, 35 und 36 haben z. B. eine

zeitig durch dieselben Arbeitsgänge wie die anein- Oberfläche von etwa 50-.125 μίη; 75-125 μίη,

andergrenzende Emitterzone 34 und Basiszone 35 40 50·50μΐη, 75 · 110 μίη und 30 · 425 μίη, und die

aufgebracht. größten Abmessungen der Zonen 37 betragen etwa

Die diffundierte p-leitende Halbleiterzone 36, 175 · 200 μίη.

welche die Widerstände r_a und r_b bildet, kann gleich- Das beschriebene Ausführungsbeispiel (F i g. 1)

zeitig mit den p-leitenden Basiszonen 35 erhalten betrifft eine Matrix mit neun Schaltungsanordnun-

werden. Die diffundierten η-leitenden Kontaktzonen 45 genl. Ihre Anzahl kann aber auch sehr viel größer

37, die einen guten ohmschen Kontakt mit den gewählt werden, was in der Praxis gewöhnlich der

η-leitenden Kollektorzonen herstellen sollen und Fall sein wird.

durch die η-leitenden Halbleiterbereiche 31 und 32 Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Beigebildet werden, können gleichzeitig mit den η-leiten- spiel beschränkt, und im Rahmen der Erfindung sind Emitterzonen 34 hergestellt werden. so für den Fachmann viele Abänderungen möglich. So

Die Halbleiterzonen35, 36 und 81 lassen sich wie können die bistabilen Schaltungen 1 (Fig. 1), deren

folgt herstellen: Schaltbild in F i g. 2 dargestellt ist, durch zahlreiche

Zunächst wird auf eine in der Halbleitertechnik andere, z. B. bistabile Halbleiteranordnungen, wie übliche Weise an Stellen, an denen die Zonen 35, 36 z. B. gesteuerte pnpn-Gleichrichter oder npnp-Gleich- und 81 gewünscht werden, die Siliciumoxidschicht 4 55 richter, ersetzt werden. Weiterhin sind in der Elektromittels eines lichtempfindlichen Lackes und eines technik zahlreiche andere Anordnungen als die beÄtzmittels entfernt. schriebene Matrix denkbar, bei denen Kreuzungen

Dann wird der Trägerkörper 3, z. B. in einem von Leitungszügen notwendig sind oder vorteilhaft Quarzrohr, in dem eine trockene Argonatmosphäre angewendet werden können. Auch ist es nicht notaufrechterhalten wird, etwa 10 Minuten lang auf 60 wendig, daß ein pn-übergang an der Kreuzung kurzeiner Temperatur von 900° C gehalten; das Quarz- geschlossen wird. Bei vielen Schaltungen kann die rohr enthält zugleich Boroxid, das auf etwa 1050° C Spannung, die an den mit einer diffundierten Obergehalten wird. Anschließend wird das Boroxid ent- flächenzone einer Kreuzung verbundenen Leitungszug fernt und der Trägerkörper 3 etwa 60 Minuten lang gelegt wird, im Betrieb ihr Vorzeichen wechseln. In bei einer Temperatur von etwa 115O⁰C nacherhitzt, 65 diesem Falle ist ein Kurzschluß eines zur Kreuzung die ersten 30 Minuten unter Überleiten trockenen gehörenden pn-Überganges meist unerwünscht.
Stickstoffs und die restlichen 30 Minuten unter Über- Die Leiter können statt aus Aluminium z. B. auch leiten von wasserdampfhaltigem Stickstoff, um die aus Silber und der Trägerkörper aus einem anderen

809640/1552

Halbleitermaterial als Silicium, z. B. aus einer Α/,/By-Verbindung, bestehen. Weiterhin können die zu einer Kreuzung gehörende Obefflächenzone und zweite diffundierte Zone auch in getrennten Vorgängen , hergestellt, werden. Dies ist z. B. erwünscht, wenn die zweite, diffundierte Zone eine größere Dicke als die zu einem Transistor gehörende Basiszone haben muß, um etwaige Ableitüngsströme an der Kreuzung weiter herabzusetzen.

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Claims

Patentansprüche:

1. Zusammengesetzte Halbleiteranordnung mit einem Trägerkörper aus.Halbleitermaterial, der auf wenigstens einer Seite eine Isolierschicht, z. B. aus Siliciumoxid, sowie mehrere Bauelemente, wie Transistoren, Dioden oder Widerstände trägt, die über Leitungszüge auf der Isolierschicht miteinander elektrisch verbunden sind, wobei sich wenigstens an einer Stelle zwei Leitungszüge kreuzen, von denen an der Kreuzungsstelle der erste Leitungszug durch auf die Isolierschicht aufgebrachtes leitendes Material und der zweite Leitungszug durch eine im Trägerkörper unter der Isolierschicht liegende, diffundierte Oberflächenzone gebildet wird, die sich an außerhalb der Kreuzung auf die Isolierschicht aufgebrachte Leitungszüge aus leitendem Material anschließt, dadurch gekennzeichnet, daßdiediffundierte Oberflächenzone (80) nur zum zweiten Leitungszug gehört und im Trägerkörper (3) von einer zweiten diffundierten Zone (81) eines Leitfähigkeitstyps, die dem Leitfähigkeitstyp der ersten Oberflächenzone (80) und dem des darunterliegenden Teiles des Trägerkörpers (3) entgegengesetzt ist, umgeben ist.

2. Zusammengesetzte Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an wenigstens einer Kreuzung von Leitungszügen der pn-übergang zwischen der zweiten diffundierten Zone (81) und dem darunterliegenden Teil des Halbleiterkörpers kurzgeschlossen ist

3. Zusammengesetzte Halbleiteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an wenigstens einer Kreuzung von Leitungszügen der pn-übergang zwischen der den zweiten Leitungszug bildenden diffundierten Oberflächenzone (80) und der zweiten diffundierten Zone (81) kurzgeschlossen ist.

4. Zusammengesetzte Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche. 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an wenigstens einer Kreuzung von Leitungszügen die den zweiten Leitungszug bildende diffundierte Oberflächenzone (80) und die zweite diffundierte Zone (81) an der Stelle der Kreuzung in ihrer Dicke, Leitungstyp und Leitfähigkeit mit zwei aneinandergrenzenden Halbleiterzonen eines der Bauelemente von entgegengesetztem Leitungstyp übereinstimmen.

5. Zusammengesetzte Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens teilweise aus einer Matrix von Schaltungsanordnungen besteht, die auf der Seite des Trägerkörpers, auf der sich die Isolierschicht befindet, ein Netzwerk von sich kreuzenden leitenden Verbindungen trägt.

6. Verfahren zum Herstellen einer zusammengesetzten Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Stelle einer Kreuzung anzubringende, den zweiten Leitungszug bildende diffundierte Oberflächenzone (80) und die diffundierte zweite Zone (81) gleichzeitig mit und durch dieselben Arbeitsgänge wie zwei aneinandergrenzende Halbleiterzonen eines der Schaltelemente von entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp hergestellt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen