DE1299767C2 - Verfahren zum herstellen einer miniaturisierten, wenigstens einen flaechentransistor aufweisenden schaltungsanordnung - Google Patents
Verfahren zum herstellen einer miniaturisierten, wenigstens einen flaechentransistor aufweisenden schaltungsanordnungInfo
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Description
kann.
Das Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung einer miniaturisierten inte-
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum 30 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 :n
tungsanordnung, bei welchem durch Diffusion in einem Arbeitsgang und an der gleichen Seite des
einem Halbleiterplättchen drei Zonen abwechselnden Halbleiterplättchens wie die übrigen außerhalb des
Leitungstyps gebildet werden, wobei die beiden zwi- 35 Halbleiterplättchens verlaufenden Schaltungsverbinschen
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,
und der erste pn-übergang über dem zweiten liegt, Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht,
bei welchem ferner auf diese Oberfläche eine Isolier- daß an der gleichen Oberfläche in der Isolierschicht
schicht aufgebracht wird und in der Isolierschicht 40 eine weitere öffnung über der dritten Zone gebildet
Öffnungen über der ersten und zweiten Zone gebildet wird und daß an der dritten Zone ein ohmscher
werden und an jeder dieser Zonen ein ohmscher Kontakt angebricht wird, der sich durch diese öff-Kontakt
angebracht wird, der sich durch die züge- nung bis zur Oberfläche des Isoliermaterials und über
hörige öffnung bis zur Oberfläche des Isoliermate- dieses erstreckt.
rials und über dieses erstreckt. 45 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- Fläche des Halbleiterplättchens zugänglich zu sein
ben, bei welchem durch Diffusion in einem Halb- 50 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 bereits auf einem Sockel montiert ist. Ein weiterer
Weise ist es möglich, eine größere Zahl von Schal- 55 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- Transistors verbunden werden können, ohne daß es
wechselnden Leitungstyps derart gebildet, daß die 60 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- sehen den Schaltungselementen und den Transistorzelnen
Halbleiter-Schaltungselementen können zum 65 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
äußeren Anschlüsse müssen jedoch außerhalb des Die Erfindung wird nachstehend an Hand der
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3 4
tsüsssr ^"^ *SsÄ ft ä a
2E darSesteUten wtegnerten Schaltungs- oben über das Plättchen 19 hinausragen. Jn bekann-
Fie 3 einen Querschnitt nach ,W τ in· ι α Ier Weise kann das Ätze» dadurch erfolgen, daß der
Fiβ fund Qliersclw« »««* der Linie 3-3 von Halbleiterkörper vorübergebend mit einem Schutz-
Vi α d pinen fHprsnhnitt nanh λ», τ · · ^ ^ material in dem Gebiet überzogen wird, das nicht
Fig.4 emen Querschnitt nach der Lmie4-4 von io geätzt werden soU, und daß tarn der Block in ein
g ,
%„. , geeignetes Ätzmittel eingetaucht oder mit diesem bein
F ι g. 1 ist eine miniaturisierte integrierte Schal- sprüht wird
tungsanordnung 1 dargestellt, die, wie aus dem Quer- Der nächste Schritt besteht darin, daß die gesamte schnitt von Fig. 3 erkennbar ist, auf einem Plättchen Anordnung mit einer isolierenden Schicht 20 über-19 aus Halbleitermaterial aufgebaut ist. In und auf 15 zogen wird. Dieser Überzug wird in erster Linie an dem Plattchen IP ist em Flachentransistor 14 gebil- den Stellen benötigt, auf die dann die zuvor erwähndet, der aus einem Abschnitt des Plättchens 19 sowie ten Widerstandsfilme und filmnrtigen Verbindungsaus Schichten 21 und 22 besteht, die von entgegen- leiter aufgebracht werden sollen, doch ist es eingesetztem bzw. gleichem Leitungstyp wie das Platt- fächer, die gesamte Anordnung zu überziehen. Nach chenl9 sind. Diese beiden Schichten 21 und 22 bil- ao dem Aufbringen der isolierenden Schicht 20 werden den die Basiszone bzw. die Emitterzone des Tran- dann durch diese an d-jn Stellen des Emitterkontakts sistors, und über ohmsche Kontakte 11, 12 bzw. 13 12, des Basiskontakts U und des Kollektorkontakts sind Anschlüsse zu der Kollektorzone, der Emitter- H kleine öffnungen geätzt, damit die Kontakte anzone und der Basiszone hergestellt. Filmartige Ver- gebracht werden können. Diese kleinen öffnungen bindungsleiter 15 und 23 von verhältnismäßig nied- a5 können nach einem der zahlreichen in der Technik rigem Widerstand verbinden die Kontakte 11 und 12 bekannten Verfahren hergestellt werden. Beispielsmit äußeren Anschlußzungen 2 und 3. Eine Zunge 4 weise kann der Überzug an der gesamten Oberseite bildet einen äußeren Anschluß für den oberen leiten- mit einer lichtempfindlichen Schutzschicht überzogen den Belag 6 eines Kondensators C, und eine Zunge 5 werden, die dann durch eine Maske belichtet wird, stellt einen äußeren Anschluß für Widerstandsfilme 9 30 die undurchsichtige Flächen unmittelbar über den und 10 dar, die die Widerstände R2 bzw. A3 bilden. Gebieten hat, in denen die vorerwähnten öffnungen
tungsanordnung 1 dargestellt, die, wie aus dem Quer- Der nächste Schritt besteht darin, daß die gesamte schnitt von Fig. 3 erkennbar ist, auf einem Plättchen Anordnung mit einer isolierenden Schicht 20 über-19 aus Halbleitermaterial aufgebaut ist. In und auf 15 zogen wird. Dieser Überzug wird in erster Linie an dem Plattchen IP ist em Flachentransistor 14 gebil- den Stellen benötigt, auf die dann die zuvor erwähndet, der aus einem Abschnitt des Plättchens 19 sowie ten Widerstandsfilme und filmnrtigen Verbindungsaus Schichten 21 und 22 besteht, die von entgegen- leiter aufgebracht werden sollen, doch ist es eingesetztem bzw. gleichem Leitungstyp wie das Platt- fächer, die gesamte Anordnung zu überziehen. Nach chenl9 sind. Diese beiden Schichten 21 und 22 bil- ao dem Aufbringen der isolierenden Schicht 20 werden den die Basiszone bzw. die Emitterzone des Tran- dann durch diese an d-jn Stellen des Emitterkontakts sistors, und über ohmsche Kontakte 11, 12 bzw. 13 12, des Basiskontakts U und des Kollektorkontakts sind Anschlüsse zu der Kollektorzone, der Emitter- H kleine öffnungen geätzt, damit die Kontakte anzone und der Basiszone hergestellt. Filmartige Ver- gebracht werden können. Diese kleinen öffnungen bindungsleiter 15 und 23 von verhältnismäßig nied- a5 können nach einem der zahlreichen in der Technik rigem Widerstand verbinden die Kontakte 11 und 12 bekannten Verfahren hergestellt werden. Beispielsmit äußeren Anschlußzungen 2 und 3. Eine Zunge 4 weise kann der Überzug an der gesamten Oberseite bildet einen äußeren Anschluß für den oberen leiten- mit einer lichtempfindlichen Schutzschicht überzogen den Belag 6 eines Kondensators C, und eine Zunge 5 werden, die dann durch eine Maske belichtet wird, stellt einen äußeren Anschluß für Widerstandsfilme 9 30 die undurchsichtige Flächen unmittelbar über den und 10 dar, die die Widerstände R2 bzw. A3 bilden. Gebieten hat, in denen die vorerwähnten öffnungen
Wie ferner aus Fig. 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 überzug von den nichtbelichteten Abschnitten über
über einen filmartigen Verbindungsleiter 17 von ver- 35 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 WiderständeRl bzw. R2 bilden. lierenden Überzug Vertiefungen der gewünschten
Der niederohmige Verbindungsleiter 17 erstreckt sich Tiefe ätzt. Nach Beendigung dieses Vorgangs wird
auch zu dem Kondensator C, wo er zur Bildung des 4o 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- Räche mit Ausnahme der Stellen, an denen die Vereigneten
Material, z.B. Siliziummonoxyd. Unmittel- tiefungen eingeätzt sind,durch eine Maske abgedeckt,
bar auf den Film 7 ist ein Film 6 von verhältnismäßig 45 und ein zur Herstellung der ohmsdien Kontakte genied'igem
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- wendet werden, mit der die gesamte Oberfläche mit
tisch gezeigte Schaltung durch die Anordnung von 50 Ausnahme der Öffnungen über der Emitterzone und
Fig. 1 körperlich verwirklicht ist. Die Anordnung der Kollektorzone bedeckt wird, und mit Antimon
von Fig. 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. gedampft oder auf andere Weise eingebracht. Dann
Die in Fig. 1 gezeigte integrierte Schaltungsanord- 55 wird die gesamte Oberfläche mi. 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 wird die gesamte Anordnung auf eine Temperatur
soll, dotiert. Diese Dotierung kann durch Diffusion 60 erhitzt, bei der die aufgebrachten Stoffe mit der
erfolgen. Dabei werden Sttörstoffe 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 worgewünschten Eigenschaften der Emitterzone, der den sind, werdeil als nächstes entweder die WiderBasiszone und der Kollektorzone haben. Bei dem 65 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 Kollektorzon; aufweist. gebracht werden sollen. Auf die Oberfläche wird eine
plättchens so eindiffundiert., daß diese Schichten die Nachdem die ohmschen Kontakte hergestellt worgewünschten Eigenschaften der Emitterzone, der den sind, werdeil als nächstes entweder die WiderBasiszone und der Kollektorzone haben. Bei dem 65 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 Kollektorzon; aufweist. gebracht werden sollen. Auf die Oberfläche wird eine
Maske so aufgelegt, daß nur die Flächen frei liegen, die in F i g. 1 von links unten nach rechts oben
schraffiert sind. Diese Flächen entsprechen den teilen 15, 23,17, 2, 3. S und dem unteren Belag $
des Kondensators C·. Dann wird ein geeignetes hochleitendes
Material, wie kupfer oder Gold, im Vakuum
niedergeschlagen. An den angegebenen Stellen wird ein verhälnismäßjg dicker Film aufgetragen,
dajnit der. Widerstand gering ist.
Nachdem die niederohmigen filme gebildet worden
sind, wird die Oberfläche nut einer anderen Maske
abgedeckt, über die ein verhältnismäßig dünner Film
von einein Material mi} hohem spezifischem Widerstand,
]>eispielswe$e finer Nickel-dhrpm-Legierung,
auf die Fläcnen aufgetragen wird, die in Fig. 1 von links oben nach rechts unten schraffiert sind.
Anschließend wird die gesamte Oberfläche mit
einem tyateriaf überzogen, (las gleichzeitig als Dielektrikum
für den Kondensator C und als Schutzüberzug iür die Metallfilme gegen Oxydation und
gescfiä^igung dient· fieser dielektrische Film ist in
Fi g. \ und 4 so dargestellt, daß er nur die mit dem
Bezugszeiphen 1 versehene Flache bedeckt, damit die
Darstellung leichter verständlich ist. Wenn es erwünscht
wäre,, tatsächlich nur die mit 7 bezeichnete
Fläche eu überziehen, konnte natürlich eine Maske verwendet werden, die an, der Stelle des Rechtecks ?
299 767
eine rechteckige öffnung aufweist, damit ein Auftrag
an anderen Stellen verhindert wird.
Nach dem Aufbringen des Dielektrikums wird die mit den Bezugszeichen 4 und 6 bezeichnete Fläche
mit eineni gutleitenden Film überzogen, beispielsweise aus dem Material, das für der; Film 8 verwendet
wurde, wodurch der Kondensator vervollständigt wird.
Die in Fig. 1, 3 und 4 dargestellte Anordnung enthält sowohl aktive als auch passive Schaltungselemente in einem körperlich aus einem Stück bV stehenden Teil van außerordentlich geringer Größe. Bei einer praktischen Ausführung der in Pig.' 1 gezeigten Anordnung betrugen die Abmessungen pur
Die in Fig. 1, 3 und 4 dargestellte Anordnung enthält sowohl aktive als auch passive Schaltungselemente in einem körperlich aus einem Stück bV stehenden Teil van außerordentlich geringer Größe. Bei einer praktischen Ausführung der in Pig.' 1 gezeigten Anordnung betrugen die Abmessungen pur
*5 S1S · 2,5 · 0,2$ mm.
Die beschriebene Art der Verbindungen kann natürlich auch dann angewendet werden, wenn die
Schaltungselemente auf andere Weise gebildet sind, beispielsweise unmittelbar in dem Halbleiterplattchen
»ο an dessen Oberfläche. Es ist auch dann möglich, die
Verbindungen zwischen den Schaltungselementen dadurch zu erhalten, daß durch den Isoliertiberzug an
den gewünschten Stellen öffnungen geätzt werden
und daß ein ζψ Herstellung ohmscher kontakte ge-
*5 eignctes Material durch diese Öffnungen bis zu den
entsprechenden Stellen, des! Halbleiterplättchens eingebracht
wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
1 29?767
1 " 2
_ t „ , Halbleiterplättcbens geführt sein. Be,i dem bekannten
Patentanspruch: Verfahren werden zn diesem Zweck feine Verbin-
Verfanren zum Herstellen einer miniaturisier- dungsdräbtcben angebracht. Angesichts der sehr geten,
integrierten, wenigstens einen BScbentransi- ringen Größe der Bauteile ist dies aber em schwiestor
aufweisenden Schaltungsanordnung, bei wel- 5 riger und mühsamer Vorgang,
ehern durch Diffusion in einem Haibieiterplätt- In der Zeitschrift »Control Engineering«, Bd. 5 eben drei Zonen abwechselnden Leitungstyps (1958), Heft 2, S. 31 und 32, ist andererseits ein eingebildet werden, wobei die beiden zwischen die- zelner Transistor beschrieben, bei welchem ohmsche sen Zonen bestehenden pn-Übergänge an der Basis-und Emitterkontakte an der Oberseite des den einen Oberfläche des Halbleiterplättchens enden io Transistor bildenden Halbleiterkörpers liegen und und der erst? pn-übergang über dem zweiten i sich über Jspliermaterial, das auf der gleichen Oberliegt, bei welchem ferner auf diese Oberfläche iflSche aufgebracht ist, bis über den Rand des Traneine Isolierschicht aufgebracht wird und in der sistors hinaus zu einer gedruckten Schaltungsplatte Isolierschicht öffnungen über der ersten una erstrecken, die eine öffnung aufweist, in die der zweiten Zone gebildet werden und an jeder dieser 15 Transistor eingesetzt ist Der Kollektorkontakt ist da-Zonen ein ohmscher Kontakt angebracht wird, gegen an der Unterseite des Halbleiterkörpers ander sich durch die zugehörige öffnung bis zur gebracht Zum Anschluß des Kollektors muß daher Oberfläche des Isoliermaterials und über dieses eine besondere Verbindung zur Unterseite des Halberstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß leiterkörpers geführt werden, was bereits bei der Veran der glichen Oberfläche in der Isolierschicht ao bindung mit einer gedruckten Schaltungsplatte nacheine weitere öffnung über der dritten Zone ge- teilig ist, jedoch noch größere Schwierigkeiten ergibt, bildet wird und daß an der dritten Zone ein wenn der Transistor Bestandteil einer integrierten ohmscher Kontakt angebracht wird, der sich Schaltungsanordnung ist. Ferner ist es fertigungsdurch diese öffnung bis zur Oberfläche des Iso- technisch von Nachteil, daß der Kollektorkontakt liermaterials und über dieses erstreckt. 25 nicht in einem Arbeitsgang und auf die gleiche Weise
ehern durch Diffusion in einem Haibieiterplätt- In der Zeitschrift »Control Engineering«, Bd. 5 eben drei Zonen abwechselnden Leitungstyps (1958), Heft 2, S. 31 und 32, ist andererseits ein eingebildet werden, wobei die beiden zwischen die- zelner Transistor beschrieben, bei welchem ohmsche sen Zonen bestehenden pn-Übergänge an der Basis-und Emitterkontakte an der Oberseite des den einen Oberfläche des Halbleiterplättchens enden io Transistor bildenden Halbleiterkörpers liegen und und der erst? pn-übergang über dem zweiten i sich über Jspliermaterial, das auf der gleichen Oberliegt, bei welchem ferner auf diese Oberfläche iflSche aufgebracht ist, bis über den Rand des Traneine Isolierschicht aufgebracht wird und in der sistors hinaus zu einer gedruckten Schaltungsplatte Isolierschicht öffnungen über der ersten una erstrecken, die eine öffnung aufweist, in die der zweiten Zone gebildet werden und an jeder dieser 15 Transistor eingesetzt ist Der Kollektorkontakt ist da-Zonen ein ohmscher Kontakt angebracht wird, gegen an der Unterseite des Halbleiterkörpers ander sich durch die zugehörige öffnung bis zur gebracht Zum Anschluß des Kollektors muß daher Oberfläche des Isoliermaterials und über dieses eine besondere Verbindung zur Unterseite des Halberstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß leiterkörpers geführt werden, was bereits bei der Veran der glichen Oberfläche in der Isolierschicht ao bindung mit einer gedruckten Schaltungsplatte nacheine weitere öffnung über der dritten Zone ge- teilig ist, jedoch noch größere Schwierigkeiten ergibt, bildet wird und daß an der dritten Zone ein wenn der Transistor Bestandteil einer integrierten ohmscher Kontakt angebracht wird, der sich Schaltungsanordnung ist. Ferner ist es fertigungsdurch diese öffnung bis zur Oberfläche des Iso- technisch von Nachteil, daß der Kollektorkontakt liermaterials und über dieses erstreckt. 25 nicht in einem Arbeitsgang und auf die gleiche Weise
mit den Basis- < <nd Emitterkontakten gebildet werden
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