DE1299767B

DE1299767B -

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Publication number: DE1299767B
Application number: DE19601299767
Authority: DE
Priority date: 1959-05-06
Filing date: 1960-05-06
Publication date: 1974-11-21
Also published as: US3138744A; DE1299767C2; GB953058A; LU38614A1; BE590576A; DE1207511B; DK110134C; CH430903A; NL251302A; SE306577B; NL123267C

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum grierten Schaltungsanordnung der eingangs ange-Herstellen einer miniaturisierten integrierten, wenig- gebenen Art, mit welcher sämtliche Anschlüsse des stens einen Flächentransistor aufweisenden Schal- Transistors einschließlich des Kollektoranschlusses in tungsanordnung, bei welchem durch Diffusion in einem Arbeitsgang und an der gleichen Seite des einem Halbleiterplättchen drei Zonen abwechselnden 5 Halbleiterplättchens wie die übrigen außerhalb des Leitungstyps derart gebildet werden, daß die beiden Halbleiterplättchens verlaufenden Schaltungsverbinzwischen diesen Zonen bestehenden pn-Übergänge an düngen und Anschlüsse der integrierten Schaltungsder einen Oberfläche des Halbleiterplättchens enden anordnung gebildet werden können, und der erste pn-übergang über dem zweiten liegt, Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht,

daß auf diese Oberfläche eine Isolierschicht auf- io daß an der gleichen Oberfläche in der Isolierschicht gebracht wird und in der Isolierschicht Öffnungen eine weitere Öffnung über der dritten Zone gebildet über der ersten und zweiten Zone gebildet werden wird, und daß an der dritten Zone ein ohmscher Kon- und an jeder dieser Zonen ein ohmscher Kontakt an- takt angebracht wird, der sich durch diese Öffnung gebracht wird, der sich durch die zugehörige Öffnung bis zur Oberfläche des Isoliermaterials und über bis zur Oberfläche des Isoliermaterials und über 15 dieses hinaus erstreckt, dieses erstreckt. Bei dem Verfahren nach der Erfindung kann der

In der Zeitschrift »Electronics«, Bd. 32 (1959), ohmsche Kollektorkontakt auf die gleiche Weise wie Heft 15, S. 82 bis 84 ist ein Verfahren zum Her- die Basis- und Emitterkontakte und in einem Arbeitsstellen einer miniaturisierten, zwei Flächentransi- gang mit diesen gebildet werden, wobei nur eine stören aufweisenden Schaltungsanordnung beschrie- ao Fläche des Halbleiterplättchens zugänglich zu sein ben, bei welchem durch Diffusion in einem Halb- braucht. Dies ist von besonderem Vorteil, wenn eine leiterplättchen an verschiedenen Stellen Zonen ab- größere Anzahl von noch in einer Scheibe zusammenwechselnden Leitungstyps gebildet werden, welche hängenden Anordnungen dieser Art gleichzeitig beverschiedene und verschiedenartige Schaltungs- arbeitet werden soll, oder wenn die Anordnung elemente ganz oder teilweise darstellen. Auf diese as bereits auf einem Sockel montiert ist. Ein weiterer Weise ist es möglich, eine größere Zahl von Schal- Vorteil besteht darin, daß weitere Schaltungselemente tungselementen einer elektronischen Schaltung in der integrierten Schaltungsanordnung, die an der einem einzigen Halbleiterplättchen auf sehr kleinem gleichen Oberfläche des Halbleiterplättchens gebildet Raum unterzubringen. Zur Bildung von Transistoren sind, auf sehr einfache Weise mit dem Kollektor des in dem Halbleiterplättchen werden drei Zonen ab- 30 Transistors verbunden werden können, ohne daß es wechselnden Leitungstyps derart gebildet, daß die erforderlich ist, eine elektrische Verbindung zur beiden zwischen diesen Zonen bestehenden pn-Über- Unterseite des Halbleiterplättchens zu schaffen. Bei gänge an der einen Oberfläche des Halbleiterplätt- der Herstellung der integrierten Schaltungsanordnung chens enden und der erste pn-übergang über dem können daher alle erforderlichen Verbindungen zwizweiten liegt. Die Verbindungen zwischen den ein- 35 sehen den Schaftungselementen und den Transistorzelnen Halbleiter-Schaltungselementen können zum kontakten gleichzeitig und auf gleiche Weise an der Teil innerhalb des Halbleiterplättchens verlaufen. gleichen Fläche des Halbleiterplättchens gebildet Ein Teil dieser Verbindungen und vor allem die werden.

äußeren Anschlüsse müssen jedoch außerhalb des Die Erfindung wird nachstehend an Hand der

Halbleiterplättchens geführt sein. Bei dem bekannten 40 Zeichnung beispielshalber beschrieben. Darin zeigt Verfahren werden zu diesem Zweck feine Verbin- F i g. 1 eine Oberansicht einer gemäß der Erfin-

dungsdrähtchen angebracht. Angesichts der sehr ge- dung ausgeführten miniaturisierten integrierten Schalringen Größe der Bauteile ist dies aber ein schwie- tungsanordnung, riger und mühsamer Vorgang. Fig. 2 ein elektrisches Schaltbild der in Fig. 1

In der Zeitschrift »Control Engineering«, Bd. 5 45 körperlich dargestellten integrierten Schaltungs-(1958), Heft 2, S. 31 und 32, ist andererseits ein ein- anordnung,

zelner Transistor beschrieben, bei welchem ohmsche Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie 3-3 von

Basis- und Emitterkontakte an der Oberseite des den Fi g. 1 und

Transistor bildenden Halbleiterkörpers liegen und F i g. 4 einen Querschnitt nach der Linie 4-4 von

sich über Isoliermaterial, das auf der gleichen Ober- 50 Fig. 1.

fläche aufgebracht ist, bis über den Rand des Tran- In F i g. 1 ist eine miniaturisierte integrierte Schal-

sistors hinaus zu einer gedruckten Schaltungsplatte tungsanordnung 1 dargestellt, die, wie aus dem Quererstrecken, die eine Öffnung aufweist, in die der schnitt von F i g. 3 erkennbar ist, auf einem Plättchen Transistor eingesetzt ist. Der Kollektorkontakt ist da- 19 aus Halbleitermaterial aufgebaut ist. in und auf gegen an der Unterseite des Halbleiterkörpers an- 55 dem Plättchen 19 ist ein Flächentransistor 14 gebilgebracht. Zum Anschluß des Kollektors muß daher det, der aus einem Abschnitt des Plättchens 19 sowie eine besondere Verbindung zur Unterseite des Halb- aus Schichten 21 und 22 besteht, die von entgegenleiterkörpers geführt werden, was bereits bei der Ver- gesetztem bzw. gleichem Leitungstyp wie das Plättbindung mit einer gedruckten Schaltungsplatte nach- chen 19 sind. Diese beiden Schichten 21 und 22 bilteilig ist, jedoch noch größere Schwierigkeiten ergibt, 60 den die Basiszone bzw. die Emitterzone des Tranwenn der Transistor Bestandteil einer integrierten sistors, und über ohmsche Kontakte 11,12 bzw. 13 Schaltungsanordnung ist. Ferner ist es fertigungs- sind Anschlüsse zu der Kollektorzone, der Emittertechnisch von Nachteil, daß der Kollektorkontakt zone und der Basiszone hergestellt. Filmartige Vernicht in einem Arbeitsgang und auf die gleiche Weise bindungsleiter 15 und 23 von verhältnismäßig niedmit den Basis- und Emitterkontakten gebildet werden 65 rigem Widerstand verbinden die Kontakte 11 und 12 kann. mit äußeren Anschlußzungen 2 und 3. Eine Zunge 4

Das Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Ver- bildet einen äußeren Anschluß für den oberen leitenfahrens zur Herstellung einer miniaturisierten inte- den Belag 6 eines Kondensators C, und eine Zunge 5

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stellt einen äußeren Anschluß für Widerstandsfilme 9 die undurchsichtige Flächen unmittelbar über den und 10 dar, die die Widerstände R 2 bzw. R 3 bilden. Gebieten hat, in denen die vorerwähnten Öffnungen

Wie ferner aus F i g. 1 erkennbar ist, ist der KoI- gebildet werden sollen. Die Anordnung wird dann lektorkontakt 11 des Transistors 14 mit dem Wider- gewaschen, damit der lichtempfindliche Schutzstandsfilm 10 verbunden, und der Basiskontakt 13 ist 5 überzug von den nichtbelichteten Abschnitten über über einen filmartigen Verbindungsleiter 17 von ver- der Emitterzone, der Basiszone bzw. der Kollektorhältnismäßig niedrigem Widerstand an Filme 16 zone entfernt wird und sie wird dann mit einer Ätz- und 9 von verhältnismäßig hohem Widerstand an- lösung in Berührung gebracht, welche durch den isogeschlossen, die die Widerstände R1 bzw. R 2 bilden. lierenden Überzug Vertiefungen der gewünschten Der niederohmige Verbindungsleiter 17 erstreckt sich io Tiefe ätzt. Nach Beendigung dieses Vorgangs wird auch zu dem Kondensator C, wo er zur Bildung des die lichtempfindliche Schutzschicht durch Eintauchen unteren Kondensatorbelags 8 verbreitert ist. in Methylenchlorid entfernt.

Unmittelbar auf dem filmartigen Kondensator- Dann wird die Anordnung über ihre gesamte Oberbelag 8 liegt ein dielektrischer Film 7 aus einem ge- fläche mit Ausnahme der Stellen, an denen die Vereigneten Material, z. B. Siliziummonoxyd. Unmittel- 15 tiefungen eingeätzt sind, durch eine Maske abgedeckt, bar auf den Film 7 ist ein Film 6 von verhältnismäßig und ein zur Herstellung der ohmschen Kontakte geniedrigem Widerstand aufgebracht, der, wie zuvor eignetes Material wird aufgedampft oder auf erwähnt wurde, den oberen leitenden Belag des Kon- andere Weise aufgebracht. Wenn beispielsweise ein densators C darstellt. npn-Transistor gebildet wird, kann eine Maske ver-

Es ist nun erkennbar, daß die in F i g. 2 schema- 20 wendet werden, mit der die gesamte Oberfläche mit tisch gezeigte Schaltung durch die Anordnung von Ausnahme der Öffnungen über der Emitterzone und Fig. 1 körperlich verwirklicht ist. Die Anordnung der Kollektorzone bedeckt wird, und mit Antimon von F i g. 1 enthält sowohl aktive als auch passive dotiertes Gold oder ein anderes geeignetes Material Schaltungselemente, die alle auf einem einzigen wird durch die Maske in die Vertiefungen ein-Halbleiterplättchen gebildet sind. 25 gedampft oder auf andere Weise eingebracht. Dann

Die in Fig. 1 gezeigte integrierte Schaltungsanord- wird die gesamte Oberfläche mit Ausnahme der Öffnung kann auf folgende Weise hergestellt werden: nung über der Basiszone abgedeckt werden, in die

Zunächst wird ein Plättchen aus Halbleitermaterial Aluminium eingedampft oder auf andere Weise einhergestellt und entweder in seiner Gesamtheit oder in gebracht wird. Nach Beendigung dieses Vorgangs dem Gebiet, in dem der Transistor gebildet werden 30 wird die gesamte Anordnung auf eine Temperatur soll, dotiert. Diese Dotierung kann durch Diffusion erhitzt, bei der die aufgebrachten Stoffe mit der erfolgen. Dabei werden Störstoffe in aufeinander- Basiszone, der Emitterzone bzw. der Kollektorzone folgende Schichten an der Oberseite des Halbleiter- unter Bildung ohmscher Kontakte legieren,
plättchens so eindiffundiert, daß diese Schichten die Nachdem die ohmschen Kontakte hergestellt wor-

gewünschten Eigenschaften der Emitterzone, der 35 den sind, werden als nächstes entweder die WiderBasiszone und der Kollektorzone haben. Bei dem standsfilme oder die niederohmigen filmartigen Verdargestellten Beispiel ist angenommen, daß der ganze bindungsleiter aufgebracht. Es sei angenommen, daß restliche Teil des Halbleiterplättchens die Dotierung zunächst die niederohmigen Verbindungsleiter aufder Kollektorzone aufweist. gebracht werden sollen. Auf die Oberfläche wird eine

Nach Beendigung der Dotierung werden die- 40 Maske so aufgelegt, daß nur die Flächen frei liegen, jenigen Abschnitte der oberen Schichten, die nicht die in F i g. 1 von links unten nach rechts oben für die Bildung des Transistors erforderlich sind, schraffiert sind. Diese Flächen entsprechen den durch Ätzen entfernt, so daß nur die benötigten Teilen 15, 23,17, 2, 3, 5 und dem unteren Belag 8 Flächenabschnitte 21 und 22 übrigbleiben, die nach des Kondensators C. Dann wird ein geeignetes hochoben über das Plättchen 19 hinausragen. In bekann- 45 leitendes Material, wie Kupfer oder Gold, im Vater Weise kann das Ätzen dadurch erfolgen, daß der kuum niedergeschlagen. An den angegebenen Stellen Halbleiterkörper vorübergehend mit einem Schutz- wird ein verhältnismäßig dicker Film aufgetragen, material in dem Gebiet überzogen wird, das nicht damit der Widerstand gering ist.
geätzt werden soll, und daß dann der Block in ein Nachdem die niederohmigen Filme gebildet worden

geeignetes Ätzmittel eingetaucht oder mit diesem be- 50 sind, wird die Oberfläche mit einer anderen Maske sprüht wird. abgedeckt, über die ein verhältnismäßig dünner Film

Der nächste Schritt besteht darin, daß die gesamte von einem Material mit hohem spezifischem WiderAnordnung mit einer isolierenden Schicht 20 über- stand, beispielsweise einer Nickel-Chrom-Legierung, zogen wird. Dieser Überzug wird in erster Linie an auf die Flächen aufgetragen wird, die in F i g. 1 von den Stellen benötigt, auf die dann die zuvor erwähn- 55 links oben nach rechts unten schraffiert sind,
ten Widerstandsfilme und filmartigen Verbindungs- Anschließend wird die gesamte Oberfläche mit

leiter aufgebracht werden sollen, doch ist es ein- einem Material überzogen, das gleichzeitig als Difacher, die gesamte Anordnung zu überziehen. Nach elektrikum für den Kondensator C und als Schutzdem Aufbringen der isolierenden Schicht 20 werden überzug für die Metallfilme gegen Oxydation und dann durch diese an den Stellen des Emitterkontakts 60 Beschädigung dient. Dieser dielektrische Film ist in 12, des Basiskontakts 13 und des Kollektorkontakts Fig. 1 und 4 so dargestellt, daß er nur die mit dem 11 kleine Öffnungen geätzt, damit die Kontakte an- Bezugszeichen 7 versehene Fläche bedeckt, damit die gebracht werden können. Diese kleinen Öffnungen Darstellung leichter verständlich ist. Wenn es erkönnen nach einem der zahlreichen in der Technik wünscht wäre, tatsächlich nur die mit 7 bezeichnete bekannten Verfahren hergestellt werden. Beispiels- 6g Fläche zu überziehen, könnte natürlich eine Maske weise kann der Überzug an der gesamten Oberseite verwendet werden, die an der Stelle des Rechtecks 7 mit einer lichtempfindlichen Schutzschicht überzogen eine rechteckige Öffnung aufweist, damit ein Auftrag werden, die dann durch eine Maske belichtet wird, an anderen Stellen verhindert wird.

Nach dem Aufbringen des Dielektrikums wird die ■ mit den Bezugszeichen 4 und 6 bezeichnete Fläche mit einem gutleitenden Film überzogen, beispielsweise aus dem Material, das für den Film 8 verwendet wurde, wodurch der Kondensator vervollständigt wird.

Die in F i g. 1, 3 und 4 dargestellte Anordnung enthält sowohl aktive als auch passive Schaltungselemente in einem körperlich aus einem Stück bestehenden Teil von außerordentlich geringer Größe. Bei einer praktischen Ausführung der in Fig. 1 gezeigten Anordnung betrugen die Abmessungen nur 2,5 -2,5 · 0,25 mm.

Die beschriebene Art der Verbindungen kann natürlich auch dann angewendet werden, wenn die Schaltungselemente auf andere Weise gebildet sind, beispielsweise unmittelbar in dem Halbleiterplättchen an dessen Oberfläche. Es ist auch dann möglich, die Verbindungen zwischen den Schaltungselementen dadurch zu erhalten, daß durch den Isolierüberzug an den gewünschten Stellen öffnungen geätzt werden, und daß ein zur Herstellung ohmscher Kontakte geeignetes Material durch diese Öffnungen bis zu den entsprechenden Stellen des Halbleiterplättchens eingebracht wird. as

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Herstellen einer miniaturisierten integrierten, wenigstens einen Flächentransistor aufweisenden Schaltungsanordnung, bei welchem durch Diffusion in einem Halbleiterplättchen drei Zonen abwechselnden Leitungstyps derart gebildet werden, daß die beiden zwischen diesen Zonen bestehenden pn-Übergänge an der einen Oberfläche des Halbleiterplättchens enden und der erste pn-übergang über dem zweiten liegt, daß auf diese Oberfläche eine Isolierschicht aufgebracht wird und in der Isolierschicht öffnungen über der ersten und zweiten Zone gebildet werden und an jeder dieser Zonen ein ohmscher Kontakt angebracht wird, der sich durch die zugehörige Öffnung bis zur Oberfläche des Isoliermaterials und über dieses erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß an der gleichen Oberfläche in der Isolierschicht eine weitere öffnung über der dritten Zone gebildet wird, und daß an der dritten Zone ein ohmscher Kontakt angebracht wird, der sich durch diese Öffnung bis zur Oberfläche des Isoliermaterials und über dieses hinaus erstreckt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen