DE1936621A1 - Process for manufacturing an integrated circuit - Google Patents
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8000 Manchen 60, \ "]', JUli 19698000 Manchen 60, \ "] ', JUli 1969
Unser Zeichen: P 2031Our reference: P 2031
THE PLESSEY COMPANY LIMITEDTHE PLESSEY COMPANY LIMITED
56 Vicarage Lane, Ilford, Essex Großbritannien56 Vicarage Lane, Ilford, Essex Great Britain
Verfahren zur Herstellung einer integrierten SchaltungProcess for manufacturing an integrated circuit
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer integrierten Schaltung, bei welchem eine Maske durch getrenntes Photographieren von Teilen eines Bildes auf einer photographischen Platte hergestellt wird.The invention relates to a method for producing an integrated circuit, in which a mask is prepared by photographing parts of an image separately on a photographic plate.
Das Verfahren ist besonders geeignet zur Herstellung einerThe method is particularly suitable for producing a
Bu/ kuBu / ku
sichthemselves
903884/1338903884/1338
sich wiederholenden Schaltungsverteilung, wie einer Photodlodenreihe oder eines Schieberegisters. Es ermöglicht die Herstellung einer integrierten Schaltung mit einer sehr großen Anzahl von Anordnungen, da es gewährleistet, daß die Genauigkeit der Ausbildung wiederholter Teile der Schaltung während des ganzen Wiederholungsvorganges konstant gehalten wird. Die Schaltung kann daher photographisch hergestellt werden, ohne daß eine unzweckmäßig große Originalzeichnung photographiert werden muß und Infolgedessen eine große Koordinatentafel oder photographische Linsen mit großem Durchmesser erforderlich sind.repetitive circuit distribution, such as a photodiode array or a shift register. It enables an integrated circuit to be fabricated with a very large number of arrangements as it ensures the accuracy of the formation of repeated parts the circuit is kept constant during the entire repetition process. The circuit can therefore be photographed can be produced without having to photograph an inappropriately large original drawing and As a result, a large coordinate table or large-diameter photographic lenses are required.
Die Erfindung schafft ein Verfahren zur Herstellung einer Maske für die Ausbildung einer integrierten Schaltungsverteilung, welche Verteilung als Summe einer Anzahl von Schaltungsteilen betrachtet werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß eine Musterverteilung jedes Schaltungstelle. -. ©rosste 11t und die Verteilungen der Schaltungsteile getrennt auf vorbestimmte Bereiche einer photographischen Platte optisch projiziert werden, so daß die vollständige Schaltungsverteilung hergestellt wird. Vorzugswelse wird die Projektion des vorbestimmten Bereiches auf die Platte in einer Kamera mit schrittweiser Wiederholung durchgeführt. Die Genauigkeit der schrittweisen Wiederholung der Kamera kann durch elektronische Einrichtungen gesteuert werden.The invention provides a method for producing a mask for the formation of an integrated circuit distribution, which distribution as the sum of a number of Circuit parts can be considered, characterized in that a pattern distribution of each circuit point. -. © rosste 11t and the distribution of the circuit parts are separately optically projected onto predetermined areas of a photographic plate so that the complete Circuit distribution is made. The projection of the predetermined area is preferred on the plate in a camera with gradual repetition carried out. The accuracy of the gradual repetition of the camera can be achieved by electronic devices being controlled.
Wenn bei einer herzustellenden Integrierten Schaltung verschiedene Arten von Hilfsschaltungen verwendet werden, welche zur Bildung der ganzen integrierten Schaltung innerlich miteinander verbunden sind, so können die Hilfs-If in an integrated circuit to be manufactured different types of auxiliary circuits are used, which are internally connected to form the entire integrated circuit, the auxiliary
aehaltungenattitudes 909884/1338909884/1338
BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
Schaltungen.getrennt auf eine photographische Platte projiziert werden, so daß ein latentes Bild der ganzen Integrierten Schaltung in Stufen aufgebaut wird.Circuits, separated on a photographic plate are projected so that a latent image of the entire integrated circuit is built up in stages.
Die Erfindung betrifft weiter eine Schaltung für ein Schieberegister und eine Photodiodenanordnung, welche Schaltungen für die Verwendung in durch das genannte Verfahren hergestellten integrierten Schaltungen besonders geeignet sind.The invention further relates to a circuit for a Shift registers and a photodiode array, which circuits for use in by said Process manufactured integrated circuits are particularly suitable.
Schließlich umfaßt die Erfindung auch eine integrierte Schaltung, welche nach dem genannten Verfahren hergestellt ist.Finally, the invention also includes an integrated one Circuit which is produced according to the method mentioned.
Anhand der Figuren wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigtThe invention is illustrated by way of example with the aid of the figures explained in more detail. It shows
Figur 1 eine stark vergrößert© Ansieht der integrierten Photodiodenanordnung mit zugehörigem Schieberegister gemäß der Erfindung,Figure 1 is a greatly enlarged © view of the integrated photodiode arrangement with associated shift register according to the invention,
Figur 2 die Verfahrenssehritte bei der Herstellung der integrierten Schaltung,Figure 2 shows the procedural steps in the production of the integrated circuit,
Figur 3 ein Schaltbild von zwei Teilabschnitten der Photodlodenanordnung, Figure 3 is a circuit diagram of two sections of the photodiode arrangement,
Figur 4 ein Schaltbild von zwei Teilabschnitten eines Schieberegisters,Figure 4 is a circuit diagram of two subsections of a Shift register,
Figur 5 eine vergrößerte Ansicht eines Teilelements der in Figur 3 dargestellten Photodiodenschaltung bei derFIG. 5 shows an enlarged view of a partial element of the photodiode circuit shown in FIG
Darstellungdepiction 909884/1338909884/1338
-H--H-
Darstellung als integrierte Schaltung auf einem Träger,Representation as an integrated circuit on a carrier,
Figur 6 eine vergrößerte Ansicht eines Teilelements der in Figur 1J dargestellten Schieberegisterschaltung, wenn diese auf einen Träger aufgebracht ist, undFigure 6 is an enlarged view, when it is applied to a support member of a part of the shift register circuit shown in Figure 1 J, and
Figur 7 eine Temperatursteuerschaltung zum Einbau in die integrierte Photodiodenanordnung.FIG. 7 shows a temperature control circuit for installation in the integrated photodiode arrangement.
Das zu beschreibende Verfahren wurde in Verbindung mit der Herstellung einer 72 χ 5-Matrix von Photodioden als integrierte Schaltung entwickelt, welche für optische Zeichenlesezwecke verwendet werden sollte. Da eine Matrix oder Anordnung, welche lediglich aus Photodioden besteht, eine beträchtliche Anzahl von zugehörigen Schaltungen erfordern kann, um Daten in einer für die Zeichenerkennung geeigneten Form zu erzeugen, wurde es für das praktisch^ gehalten, die zugehörige Schaltung in integrierter Form auf einem Siliciumplättchen zusammen mit den Photodioden herzustellen. Die erhaltene Anordnung bestand in einem kompakten und wirksamen Aufzeichnungskopf auf einem Plättchen, dessen Abmessungen 10,2 χ 3,56 mm betrug.The process to be described was used in connection with the production of a 72 χ 5 matrix of photodiodes integrated circuit developed which should be used for optical character reading purposes. There a matrix or arrangement consisting only of photodiodes, a considerable number of associated circuits may require to put data in one for character recognition suitable form, it was considered practical ^ to put the associated circuit in integrated form on a silicon wafer with the photodiodes. The arrangement obtained consisted of a compact and efficient recording head on a plate the dimensions of which were 10.2 χ 3.56 mm.
Die Größe der gesamten 72 χ 5-Matrix war derart, daß normale Maskenherstellungsverfahren nicht anwendbar waren, da die Größe der erforderlichen Originalzeichnung die Abmessungen eines üblichen Koordinatentisches oder einer Koordinatentafel überschritten. Die photographische Verkleinerung dieser Vorzeichnung oder Musterzeichnung auf die gewünschte Größe unter Erhaltung der gewünschten Festlegung ergibt weitere Probleme bezüglich der. Überwindung der geometrischen Verzerrung.The size of the entire 72 χ 5 matrix was such that normal Mask-making processes were not applicable because the size of the original drawing required the dimensions a common coordinate table or one Coordinate table exceeded. The photographic reduction of this preliminary drawing or pattern drawing the desired size while maintaining the desired definition gives rise to further problems with regard to the. overcoming of geometric distortion.
Angesichts 90988Λ7 1338 Given 90988Λ7 1338
Angesichts dieser Lage wurde ein höchst verfeinertes schrittweises Widerholungsverfahren angewendet, da große Teile der erforderlichen Schaltung sich wiederholten. Die Endabschnitte der Photodiodenanordnung und der Abtastschaltung wurden so ausgebildet, daß sie zur Anfügung an die schrittweise wiederholten Mittelab- . schnitte geeignet sind.In view of this situation it became a highly refined one stepwise iteration method was used as large portions of the required circuit were repeated. The end portions of the photodiode array and the scanning circuit were formed so that they are to Addition to the progressively repeated appropriations. cuts are suitable.
Dieses Verfahren ist an dem in Figur 1 dargestellten optischen Zeichenlesekopf dargestellt. Der Kopf 1 weist eine 72 χ 5-Matrix von Photodioden und zugehörigen Schieberegisterabschnitten auf. Der Photodiodenabschnitt 2 weist einen rechten und linken Endabschnitt 3 bzw. 4 sowie 14 Mittelabschnitte 5 der Photodiodenmatrix auf. Alle diese Mittelabschnitte 5 der Photodiodenmatrix sind gleich und sie können daher auf einer photographischen Platte als längsseitig aneinanderliegende Bilder in einem schrittweisen Wiederholungsvorgang hergestellt werden.This method is shown on the optical character reading head shown in FIG. The head 1 has a 72 χ 5 matrix of photodiodes and associated shift register sections on. The photodiode section 2 has right and left end sections 3 and 4, respectively 14 middle sections 5 of the photodiode matrix. All these central sections 5 of the photodiode matrix are the same and they can therefore be used on a photographic Plate can be produced as images lying next to one another in a step-by-step repetition process.
Entsprechend weist der Schieberegisterabschnitt 6 des Kopfes 1 zwei Endabschnitte 7 und 8 und 14 gleiche Mittelabschnitte 9 des Schieberegisters auf.Correspondingly, the shift register section 6 of the head 1 has two end sections 7 and 8 and 14 equal middle sections 9 of the shift register.
Für jede Verfahrensstufe bei der Herstellung der integrierten Schaltungsmatrix sind daher sechs Masken erforderlich, und zwar jeweils drei Masken für die Diodenmatrix und die Schieberegisterschaltung. Es sind sechs Verfahrensstufen bei der Herstellung der Schaltung erforderlich, nämlichFor each process stage in the manufacture of the integrated Circuit matrix, six masks are therefore required, namely three masks each for the diode matrix and the shift register circuit. There are six process steps involved in making the circuit, namely
1) Diffusion von p-Silicium in einen n-Siliciumträger;1) diffusion of p-type silicon into an n-type silicon substrate;
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2) Aufwachsen einer Isolierschicht aus Siliciumdioxyd; 2) growing an insulating layer of silicon dioxide;
3) Ausbildung von Kontaktfenstern für eine erste Aluminiumschicht; 3) formation of contact windows for a first aluminum layer;
1O Aufbringen einer ersten Aluminiumschicht; 1 O application of a first aluminum layer;
5) Ausbildung von Kontaktfenstern für eine zweite Aluminiumschicht;5) formation of contact windows for a second aluminum layer;
6) Aufbringen einer zweiten Aluminiumschicht.6) Application of a second aluminum layer.
Die Gesamtzahl von erforderlichen Masken beträgt daher Jedes Maskenmuster wird aus den ursprünglichen Streifenschablonen (cut-and-strlp masters) über eine Zwischenstufe der photographischen Verkleinerung zusammengesetzt und die dazu erforderlichen Schritte sind in Figur 2 dargestellt. The total number of masks required is therefore each mask pattern is made from the original strip stencils (cut-and-strlp masters) via an intermediate stage of the photographic reduction and the steps required for this are shown in FIG.
Die Figur zeigt eine ursprüngliche Streifenschablone 10 einer 5 χ 5-Photodiodenmatrix, welche zur Bildung eines Photodioden-Mittelabschnitts 5 eines vollständigen Zeichenlesekopfes dienen soll. Aus Gründen der Genauigkeit wird diese Schablone mit der 25Ofachen endgültig erforderlichen Abmessung hergestellt und weist daher etwa 60 cm χ 16 cm auf. Diese Schablone 10 wird sodann photographisch auf ein Zehntel dieser Abmessung verkleinert, so daß eine verkleinerte Schablone 11 gebildet wird. Eine endgültige photographische Verkleinerung wird In einer Kamera mit schrittweiser Wiederholung durchgeführt, so daß ein latentes Bild auf einer photographiahen Platte 12 erzeugt wird. Auf dieser Platte 12 wird das latente Bild der verkleinerten Schablone 11 Ik mal schrittweise wiederholt, so daß eine Matrix 13 gebildet wird, welcheThe figure shows an original strip stencil 10 of a 5 × 5 photodiode matrix, which is intended to serve to form a photodiode central section 5 of a complete character reading head. For the sake of accuracy, this template is made with 250 times the final required dimension and is therefore approximately 60 cm 16 cm. This stencil 10 is then photographically reduced to a tenth of this dimension, so that a reduced stencil 11 is formed. Final photographic reduction is carried out in a camera step by step so that a latent image is formed on a photographic plate 12. On this plate 12, the latent image of the reduced stencil 11 is repeated stepwise Ik times, so that a matrix 13 is formed which
2ak 2 a k mmmm 909884/1338909884/1338
2,4 mm breit und l4 χ 0,64 mm lang ist. Dieses Muster wird 16 mal wiederholt, so daß diese Anzahl von vollständigen Matrizen auf der Oberfläche der photographischen Platte 12 gebildet wird. Ein ähnliches Verfahren wird durchgeführt, um die Endabschnitte 3 und 4 an die Photodiodenmatrizen anzuschließen, und dann nochmals, um Schieberegisterabschnitte seitlich längs der Matrizen auszubilden, so daß latente Bilder für 16 vollständige Köpfe gegebenenfalls auf der fertigen photographischen Platte 14 erzeugt werden. Die fertige Platte wird sodann zur Bildung einer entwickelten Platte 15 bearbeitet, welche zur Herstellung eines Chromdruckes auf Glas verwendet wird.2.4 mm wide and l4 χ 0.64 mm long. This pattern is repeated 16 times, making this number of complete Matrices is formed on the surface of the photographic plate 12. A similar process is carried out to the end sections 3 and 4 to the Connect photodiode arrays, and then again to add shift register sections along the sides of the arrays form so that latent images for 16 complete heads optionally on the finished photographic Plate 14 are generated. The finished plate is then processed to form a developed plate 15, which is used to produce a chrome print on glass.
Das oben erwähnte Verfahren isird sodann sechsmal wiederholt, so daß ein Druck für Je«.*·- der 6 Stufen des Herstellungsverfahrens erzeugt wird«, Diese Drucke können dann für übliche Verfahren zur Durchführung der weiteren Herstellungsstufen einer integrierten Schaltung verwendet werden. Die für die mit schrittweiser Wiederholung arbeitende Kamera erforderliche Steuerung bei der Herstellung der photographischen Platten 12 und 14 wird elektronisch durchgeführt, so daß die Herstellung von mehreren 72 x 5-Matrizen mit der erforderlichen Genauigkeit auf jeder Maske möglich ist. Die erforderliche Genauigkeit bei der Herstellung aller 36 Originale muß so groß, sein, daß der gesamte Herstellungsf.ehler weniger als 2 Mikron b.eträgt, wenn das Verfahren die Stufe des Siliciumplättchens erreicht. Auf diese Weise kann ein Siliciumplättchen mit einem Durchmesser yon 3,1 »75 W^ ; .-„■ (1 1/4 inch) zur. Aufnahme von bis zu zehn 72 χ 5-Photodiodenmatrizen verwendet werden.The above procedure is then repeated six times, so that one print for each «. * · - of the 6 stages of the manufacturing process is generated «, These prints can then be used for usual procedures to carry out the further Manufacturing stages of an integrated circuit are used. The one for those with gradual repetition operating camera required control in the manufacture of photographic plates 12 and 14 carried out electronically, so that the production of several 72 x 5 matrices with the required accuracy is possible on every mask. The required accuracy in the production of all 36 originals must be so large, that the total manufacturing error is less than 2 microns when the process passes the step of Silicon wafer reached. In this way a silicon wafer with a diameter of 3.1 »75 W ^; .- "■ (1 1/4 inch) to. Accepts up to ten 72 χ 5 photodiode matrices be used.
Figur 3Figure 3 909884/1338 i : 909884/1338 i :
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Figur 3 zeigt ein Schaltbild eines zweiteiligen Abschnittes einer integrierten Photodiodenmatrix. Dieser Abschnitt umfaßt den Teil Nummer (n-1) und den Teil Nummer (n) der Matrix, welche innerhalb der durch die gestrichelten Linien 19 begrenzten Bereiche angeordnet sind, und es werden natürlich insgesamt 5x5 dieser Teile zur Ausbildung eines der in Figur 1 dargestellten Photodioden-Mittelabschnitte 5 verwendet. Jeder Teil der Photodlodenmatrix weist eine Photodiode D auf, welche eine innere Photodiodenkapazität CD besitzt. Diese Schaltung arbeitet in der folgenden Weise: Jeder Teil (n-1) wird durch einen Strom aufgeladen, welcher in dem MOST (Metall-Oxyd-Halbleiter-Transistor) Ml in Abhängigkeit von einem Abtastimpuls Pn auf einer Abtastleitung 21 fließt. Während der folgenden Abiastperiode bewirkt auf die Diode (n-1) einfallendes Licht, daß die letztere ihre zugehörige Kapazität CD mit einer durch die augenblickliche Beleuchtung festgelegten Geschwindigkeit entlädt. Da die Steuerelektrode des Verstärker-MOST M2. mit der Diode verbunden ist, ist der Ausgangsstrom, welcher in Abhängigkeit von einem Abtastimpuls am MOST M3 fließt, eine Funktion der Diodenspannung im Abtastzeitpunkt und infolgedessen der integrierten Lichtströmung während der vorangehenden Abtastperiode. Aus dem Schaltbild 1st zu ersehen, wie der Abtastimpuls, welcher durch einen Abfall der Spannungshöhe von 0 Volt auf -20 Volt in der Abtastleitung 21 dargestellt wird, auf die Steuerelektrode des Abtast-MOST M3 des Teils (n) gegeben wird. Dieser gleiche Abtastimpuls wird auch auf den Lade-MOST Ml des Teils (n-1), des auf den Teil (n) nächstfolgenden Teils, gegeben, so daß die zugehörige Photodiode geladen wird und sodann zum AbFIG. 3 shows a circuit diagram of a two-part section of an integrated photodiode matrix. This section comprises the part number (n-1) and the part number (n) of the matrix, which are arranged within the areas delimited by the dashed lines 19, and of course a total of 5x5 of these parts are used to form one of the parts shown in FIG Photodiode center sections 5 used. Each part of the photodiode matrix has a photodiode D which has an internal photodiode capacitance C D. This circuit works in the following way: Each part (n-1) is charged by a current which flows in the MOST (Metal-Oxide-Semiconductor-Transistor) Ml as a function of a scanning pulse Pn on a scanning line 21. During the following sampling period, light incident on diode (n-1) causes the latter to discharge its associated capacitance C D at a rate determined by the current illumination. Since the control electrode of the amplifier MOST M2. is connected to the diode, the output current, which flows as a function of a sampling pulse at MOST M3, is a function of the diode voltage at the time of sampling and, consequently, of the integrated light flow during the preceding sampling period. The circuit diagram shows how the scanning pulse, which is represented by a drop in the voltage level from 0 volts to -20 volts in the scanning line 21, is applied to the control electrode of the scanning MOST M3 of part (n). This same sampling pulse is also applied to the charging MOST Ml of the part (n-1), the part following the part (n), so that the associated photodiode is charged and then to the Ab
tastenKeys
'909884/1338'909884/1338
tasten bereit ist, wenn ihr eigener Abtastimpuls Pn « aufgegeben wird.key is ready when its own sampling pulse P n «is applied.
Bei der Entwicklung dieser Schaltung hat sich anfänglich herausgestellt j daß Schalt stöße einen schlechten SIgnal-Rausch-Abstand hervorriefen und es schien zuerst, daß derselbe nur auf Kosten der AusgangsStromstärken verbessert werden könnte. Da die Schaltung Jedoch in integrierter Form hergestellt werden sollte, wurde bevorzugt, die Quellen- und Steuerelektrodenbereiche des Abtast-MOST M3 zu verdoppeln und sodann diese zweite Quelle S mit einer blinden Ausgangsleitung 22 zu verbinden. Die blinde Ausgangsleitung 22 sollte sodann die gleiche Kopplungskapazität für die Abtastimpulse bieten, wie die Signalausgangsleitung 20 und dies ermöglicht die Beseitung von Rauschstößen durch ein übliches Filterverfahren, indem ein Ausgangsdifferenzialverstärker verwendet wird, Daher wird jedem der fünf Signaleingänge ein blinder Ausgang zugeordnet.During the development of this circuit it was initially found that switching surges had a poor signal-to-noise ratio and it seemed at first that it improved only at the expense of the output currents could be. However, since the circuit was to be manufactured in an integrated form, it was preferred to double the source and control electrode areas of the scanning MOST M3 and then this second source S to be connected to a blind output line 22. The blind output line 22 should then have the same coupling capacity provide for the sampling pulses, such as the signal output line 20 and this enables the elimination from noise surges by a common filtering method using an output differential amplifier, Therefore, a blind output is assigned to each of the five signal inputs.
Figur H zeigt einen zweiteiligen Abschnitt eines zwelphasigen Schieberegisters in Form einer Integrierten Schaltung. Jeder Teil des Registers ist innerhalb des durch die gestrichelten Linien 23 begrenzten Bereiches angeordnet und enthält vier MOST's und zwei diffundierte Widerstände. Die MOST's sind zwei in Reihe geschaltete MOST-Schalter M5 und M7, ein parallelgeschalteter Zwisehen-MOST-Schaiter M6 und ein parallelgeschalteter Ausgangs-MOST-Schalter MS. Die zwei dargestellten Teile des Schieberegisters sind der (n)te und der (n+l)te und die Anordnungen der Ausgangsleitungen von diesen Teilen sind in zweckmäßiger,,FIG. H shows a two-part section of a two-phase shift register in the form of an integrated circuit. Each part of the register is arranged within the area delimited by the dashed lines 23 and contains four MOSTs and two diffused resistors. The MOSTs are two MOST switches M5 and M7 connected in series, a parallel MOST switch M6 and an output MOST switch MS connected in parallel. The two parts of the shift register shown are the (n) th and the (n + l) th, and the arrangements of the output lines from these parts are more convenient.
Weise 909884/1338 Way 909884/1338
9366293662
- ίο -- ίο -
Weise durch die Bezugszeichen OP(n) und OP(n+l) angegeben. Das Schieberegister wird durch zwei gegenphasige Uhrimpulsreihen CPl und CP2 gesteuert, welche zwischen Spannungshöhen von Null und -30 Volt umschlagen. Die Wellenformen dieser Impulsreihen CPl und GP2 sind unterhalb des Schaltbildes zusammen mit der Wellenform eines Datensignals "1" am Eingang (IP) in das Register und den entsprechenden, an den Ausgängen (η) und (n+1) aus dem Register austretenden Signalen dargestellt. Wenn der ganze Schieberegisterabschnitt 6 der Photodiodenmatrix in Betrieb Ist, schieben die zwei Uhrimpulsreihen CPl und CP2 die Daten, bei diesem Anwendungsbeispiel eine einzige "1", durch 73 Teile oder Elemente.Way indicated by the reference symbols OP (n) and OP (n + l). The shift register is controlled by two anti-phase clock pulse series CPl and CP2, which between Voltage levels change from zero to -30 volts. The waveforms of these pulse trains CP1 and GP2 are below of the circuit diagram together with the waveform of a data signal "1" at the input (IP) in the register and the corresponding signals emerging from the register at the outputs (η) and (n + 1). If the Whole shift register section 6 of the photodiode matrix is in operation, shift the two clock pulse series CPl and CP2 the data, in this application example a single "1", through 73 parts or elements.
Figur 5 zeigt, wie ein Teil der in Figur 3 gezeigten Photodiodenmatrix als integrierte Schaltung hergestellt wird. Die Figur zeigt, wie die sechs verschiedenen, nach dem in Figur 2 dargestellten Verfahren hergestellten Masken nacheinander verwendet werden, um eine Integrierte Schaltungsveteilung auf einem Silfciumplättchen auszubilden. Die verschiedenen gezeigten Maskenbereiche sind für jede Stufe des bereits beschriebenen Verfahrens die folgenden:FIG. 5 shows how part of the photodiode matrix shown in FIG is manufactured as an integrated circuit. The figure shows how the six different ones, according to The masks produced using the method shown in FIG. 2 are used one after the other to create an integrated Form circuit distribution on a silicon plate. The various mask areas shown are those for each stage of the process already described following:
1)Diffusion1) diffusion
2) Aufwachsen der Oxyd-Isolierschicht 2) Growing the oxide insulating layer
3) Kontaktfenster für die erste Aluminiumschicht3) Contact window for the first Aluminum layer
4) aufgebrachte erste Alumlniumschicht 4) applied first aluminum layer
5) Kontaktfenster für die zweite Aluminlumschicht5) Contact window for the second aluminum layer
weite Schraffierung wide hatching
enge Schraffierung : '■""""'■close hatching : '■ """"' ■
909Ö84/133909Ö84 / 133
ßAD ORIGINALßAD ORIGINAL
- li -- li -
6) aufgebrachte zweite Aluminium- punktierter schicht Teil.6) applied second aluminum dotted layer part.
In dieser Figur sind die vier MOST's, Ml, M2, der Signal-MOST M3 und der blinde MOST S, längs der Lage dieser Anordnungen auf der Oberfläche des Siliclumplättchens angeordnet. Der mit G bezeichnete Bereich am oberen Ende der Figur und die zwei Bereiche G auf jeder Seite der breiten Fläche am unteren Ende der Figur geben die Lagen entsprechender Diffusionen an, welche benachbarte Teile der Photodiodenmatrix bilden.In this figure, the four MOSTs, Ml, M2, are the signal MOST M3 and the blind MOST S, along the position of these arrangements on the surface of the silicon wafer arranged. The area labeled G at the top of the figure and the two areas G on each side of the wide area at the lower end of the figure indicate the positions of corresponding diffusions, which are adjacent parts of the photodiode matrix.
Eine gestrichelte Linie 25 markiert die Lage einer Kante der Schieberegisterdiffusion auf dem Siliciumträger.A dashed line 25 marks the position of an edge of the shift register diffusion on the silicon substrate.
Figur 6 zeigt einen Teil der in Figur 1J dargestellten Schieberegisterschaltung als integrierte Schaltung. Die Bezeichnungen geben die Bereiche an, welche in den verschiedenen Herstellungsstufen des Teils aufgebracht wurden, und es sind die gleichen Bezeichnungen verwendet wie in Figur 5. Die Leitungen der Uhrimpulsreihen CPl und CP2 sind ersichtlich und die zwei mit 26 bezeichneten Leitungen sind mit Erde verbunden. Es ist eine weitere Leitung zur Zuführung einer Hochspannung vorgesehen, welche bei der Stufe der zweiten Aluminiumschicht aufgebracht wird, jedoch ist diese Leitung nicht dargestellt.Figure 6 shows a part of the shift register circuit shown in Figure 1 J as an integrated circuit. The designations indicate the areas which were applied in the various stages of manufacture of the part, and the same designations are used as in FIG. 5. The lines of the clock pulse series CP1 and CP2 can be seen and the two lines labeled 26 are connected to earth. A further line is provided for supplying a high voltage, which is applied at the stage of the second aluminum layer, but this line is not shown.
Bei der Ausbildung und Prüfung der Modelle der 72 χ 5-Photodiodenmatrix wurde es für wünschenswert gehalten, daß die Empfindlichkeit der Matrix für die Speisespannung und auch für Temperaturänderungen verringert wird. Der Grund für diese Empfindlichkeit lag darin, daß das Laden derDuring the training and testing of the models of the 72 χ 5 photodiode matrix it was found desirable that the sensitivity of the matrix to the supply voltage and is also decreased for temperature changes. The reason for this sensitivity was that the loading of the
PhotodiodenPhotodiodes
88 4/1 33 8 i ' ^0 ORIGINAL88 4/1 33 8 i ' ^ 0 ORIGINAL
Photodioden stets bis zum Potential der Speiseleitung erfolgte, und der Ausgang der Dioden war daher von Änderungen dieser Spannung abhängig. Eine diese Funktion ausführende Schaltung ist in Figur 7 dargestellt und weist einen MOST MIO auf, welcher einen Gleichstromausgang abgibt. Der MOST MiO weist die gleiche Geometrie auf wie die Verstärker-MOST's M2 und es wurde für zweckmäßig gehalten, daß diese Schaltung während der Herstellung der Matrix in die integrierte Phofcodiodenmatrix eingebaut wurde.Photodiodes always up to the potential of the feed line occurred and the output of the diodes was therefore dependent on changes in this voltage. One that function The executing circuit is shown in Figure 7 and has a MOST MIO, which has a direct current output gives away. The MOST MiO has the same geometry as the amplifier MOST's M2 and it was made for practical purposes kept that circuit during manufacture the matrix was built into the integrated phofcodiode matrix.
Dieser MOST MIO bildet daher ein Steuerelement der Temperatursteuerschaltung und dies ist sehr zweckmäßig, da er offensichtlich den gleichen Temperaturänderungen auf dem Plättchen ausgesetzt ist, wie die MOST1S in der Photodiodenmatrix. Die Verbindung zu einer Spannungsleitung 30 der integrierten Schaltung stellt ein Widerstand 31 her, welcher einen Strom von etwa 200 Mikroampere führt, was dem von einem Photoelement der Photodiodenmatrix erwarteten normalen Dunkelstrons entspricht. Dieser Strom fließt in eine Quellenelektrode des MOST MIO, wobei ein Teil des Stromes in einen Gleichstromverstärker 32 mit hohem Verstärkungsfaktor eintritt, der eine Nennspannung von null Volt am Punkt 23 erzeugt. Die Steuerelektrode und die Senke des MOST MIO sind miteinander verbunden und sodann Über einen Widerstand 34 an eine auf -20 Volt gehaltene Spannungsquelle 35 angeschlossen. Am Funkt 33 am VerBtärkerausgang, welcher auf einer Nennspannung von null Volt gehalten wird, 1st eine Zenerdiode 36 angeschlossen» welche leitet, wenn ein Potential von 10 Volt an ihren Elektroden liegt..Ein Punkt 37 unterhalb derThis MOST MIO therefore forms a control element of the temperature control circuit and this is very useful because it is obviously exposed to the same temperature changes on the plate as the MOST 1 S in the photodiode matrix. The connection to a voltage line 30 of the integrated circuit is established by a resistor 31 which carries a current of approximately 200 microamps, which corresponds to the normal dark current expected from a photo element of the photodiode matrix. This current flows into a source electrode of the MOST MIO, with part of the current entering a high-gain DC amplifier 32 which generates a nominal voltage of zero volts at point 23. The control electrode and the sink of the MOST MIO are connected to one another and then connected via a resistor 34 to a voltage source 35 kept at -20 volts. At point 33 at the amplifier output, which is kept at a nominal voltage of zero volts, a zener diode 36 is connected which conducts when a potential of 10 volts is applied to its electrodes. A point 37 below the
ORIGiNALOriginal
,193662, 193662
Zenerdlode wird daher auf einer Nennspannung von -10 Volt gehalten. Dieser Punkt mit -10 Volt kann sodann zur Speisung einer 10 Volt-Leitung 38 für die Photodiodenmatrix verwendet werden. Die Spannung in dieser 10 Volt-Leitung 1st temperaturempfindlich gemacht worden und alle mit der Leitung Verbundenen MOSTs weisen daher mit der Temperatur veränderliche Hochspannungen auf, so daß die Ausgänge der Photodioden unabhängig von Temperaturänderungen konstant bei 200 uA bleiben.Zenerdlode is therefore kept at a nominal voltage of -10 volts. This point with -10 volts can then can be used to feed a 10 volt line 38 for the photodiode matrix. The tension in this 10th Volt line has been made temperature sensitive and therefore all MOSTs connected to the line have high voltages that vary with temperature, so that the outputs of the photodiodes are independent of temperature changes stay constant at 200 uA.
Die geschilderte Schaltung hat sich bei der Steuerung der Ausgänge der Photodioden in der Matrix als brauchbar erwiesen, aber sie kann auch vorteilhaft verwendet werden, wenn eine Eingangsspannung beim Betrieb einer Schaltung ein Steuerparameter ist. Daher kann sie auch bei anderen Anwendungen, beispielsweise bei analogen Anordnungen auf Plättchen oder Chips, verwendet werden. ·The circuit described has proven useful in controlling the outputs of the photodiodes in the matrix proven, but it can also be used to advantage when using an input voltage when operating a circuit is a control parameter. Therefore, it can also apply to others Applications, for example in analog arrangements on platelets or chips, can be used. ·
Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche Ausführungsformen möglich. Beispielswelse ist statt der Verwendung einer zweiten Aluminiumschicht zur Herstellung der Überkreuzungen der gegenseitigen Verbindungen im Aufbau der integrierten Schaltung die Verwendung von entweder diffundierten Überkreuzungen oder Unterkreuzungen oder Irgend eines anderen Mittels für diesen Zweck möglich.Numerous embodiments are possible within the scope of the invention. Example catfish is instead of using a second aluminum layer for making the crossings of the mutual connections in the structure of the integrated Circuit the use of either diffused crossovers or undercrossings or any one other means possible for this purpose.
Pat ent ansprüche 909884/1338 Claims 909884/1338
YfcYfc
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Family Applications (1)
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