DE1959438A1 - Integrierte Schaltung und Verfahren zum selektiven Beschalten integrierter elektronischer Schaltungen - Google Patents

Integrierte Schaltung und Verfahren zum selektiven Beschalten integrierter elektronischer Schaltungen

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Description

DR. E. BOETTNER
DIPL.-ING. H.-J. MÜLLER
Patentanwälte
8 MÜNCHEN 80
Ludle-Grahn-StraCe 38
Telefon 443?55 .
As/K
Case 293
Energy Conversion Devices, Inc., 1675 West Maple Road, Troy, Michigan 48084 (V. St. A.)
Integrierte Schaltung und Verfahren zum selektiven Beschälten integrierter elektronischer Schaltungen.
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf integrierte -
elektronische Sbhaltungen, insbesondere auf das selektive Beschälten von mehreren auf einem Träger oder einer Unterlage gebildeten Bestandteilen.
Ein bisher verwendetes Verfahren zur Herstellung der Verbindungen zwischen den verschiedenen Einzelelementen, die an einer Trägerscheibe eines integrierten Stromkreises angeordnet sind, besteht darin, daß auf der oberen Fläche der Trägerscheibe eine Schicht aus Aluminium oder einem
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anderen leitfähigen Material aufgedampft wird und durch geeignetes Ätzen oder durch fotolithographische Verfahren das erforderliche Muster von Verbindungsleitungen erzeugt wird. Beispielsweise kann dieses Verfahren die Verwendung einer fotografischen Platte zur Bildung einer Schablone oder Maske einschließen, die dazu verwendet wird, ein bestimmtes Muster von Verbindungsleitungen für eine große Anzahl von Einzelelementen in dem integrierten Schaltkreis zu bilden, und dieses Verfahren wird für jede neue Schaltungsträgerscheibe wiederholt. Dieses Verfahren wird weitgehend dazu verwendet, Verbindungen zwischen mehreren Transistoren auf einer gegebenen Trägerscheibe zu bilden. Bei Versagen eines der Transistoren ist jedoch die ganze Schaltung unbrauchbar. Bei Herstellung mehrerer Transistoren auf einer Trägerscheibe ist es nicht schwierig, Ausbeuten der Trägerscheiben von 50 bis 80 °jo zu erzielen, wenn Stromkreise kleiner Abmessungen hergestellt werden. Mit anderen Worten, 50 bis 80 aja der Transistoren an den Trägerscheiben sind von brauchbarer Qualität. Dieser Prozentsatz der Ausbeute ist für die Herstellung, unter den meisten Gegebenheiten annehmbar. .
Wenn die Integration von Systemen in großem Maßstab an einer Trägerscheibe ins Auge gefaßt wird, kann bereits das Versagen oder eine schlechte Qualität eines einzigen Einzelteiles an der Trägerscheibe als unvertretbar gelten. Um diesen unerwünschten Zustand zu umgehen, wurde eine Anzahl von Verfahrensweisen entwickelt, die die Anwendung der Integration in großem Maßstab bei der Herstellung brauchbarer Einzelelemente von Schaltungsbausteinen gestatten, selbst wenn einige der Einzelelemente nicht von brauchbarer Qualität sind. Der Grundgedanke des Verfahrens besteht darin, daß diejenigen Teile, bei denen hohe Aussehuöraten vorkommen, doppelt oder dreifach vorgesehen werden. Jeder Bauteil wird geprüft und ausgewertet, und dann werden die Anschlüsse nur
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für diejenigen Einzelelemente hergestellt, die den gewünschten Anforderungen an die Güte genügen. Wenn einmal bekannt ist, welche Einzelteile brauchbar sind, und wenn deren genaue Lage festliegt, wird eine Einrichtung zum Ermitteln des besten Schaltschemas für die betreffende Trägerscheibe geschaffen. Dies erfolgt gewöhnlich unter Verwendung eines Computers, der die Prüfungs- oder Testergebnisse erhält und anschließend die Bewegung einer X-Y-Koordinatentafel zur Erzielung der Beschaltung der Einzelelemente steuert. Während diese Koordinatentafel bewegt wird, wird ein schmaler Lichtstrahl auf die Platte projiziert, und auf diese Weise wird das Schablonenmuster erzeugt. Die Schablone wird dann dazu verwendet, das erforderliche Muster leitender Verbindungen zwischen den brauchbaren Einzelteilen der Trägerscheibe durch Ätzen herzustellen. Wegen der großen Anzahl der möglichen Kombinationen von Schaltschemen erfordert dieses Verfahren für jede einzelne hergestellte Trägerscheibe eine neue Schablone.
Ein weiteres Verfahren zur Herstellung der Verbindungen zwischen den Einzelteilen auf einer Trägerscheibe besteht darin, daß der Computer und die X-Y-Koordinatentafel im Verein mit einem Laserstrahl verwendet werden, der seinerseits zum Aufdampfen von Aluminium auf die Oberfläche der Trägerscheibe dient. Das so aufgetragene Aluminium bildet dann die Leiter für die Verbindungen zwischen den Einzelelementen. Der Nachteil bei jedem oben erwähnten bekannten Systeme besteht darin, daß für jede einzelne Trägerscheibe eine neue Schablone oder eine neue Glasplatte erforderlich ist.
Dementsprechend ist es die Aufgabe der Erfindungj ein neues Verfahren zu schaffen, das die Verwendung einer neuen Schablone oder Glasplatte bei der selektiven Herstellung der Verbindungen zwischen einzelnen komplizierten Trägerscheiben integrierter Schaltungen entbehrlich macht. Die Erfindung
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schafft außerdem ein neues "Verfahren zur Herstellung der Verbindungen zwischen den verschiedenen elelctronisehen Einzelelementen an einer Trägerschicht in einer solchen Weise, daß die Verbindungen an der Trägerschicht veränderbar sind, so daß das Schaltschema einer Schaltung veränderbar ist, bzw. unterbrochene Verbindungen zwischen Einzelteilen repariert werden können.
Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß ein amorpher Halbleiterfilm verwendet wird, der auf die Trägerschicht aufgebracht wird und über den einzelnen an dieser, gebildeten Einzelelementenliegt. Es wird eine Einrichtung
α verwendet, die voneinander getrennte durchgehende Abschnitte des Halbleitermaterials zur Herstellung eines leitfähigen Pfades durch das Material erregt. Die getrennten durchgehenden leitfähigen Pfade werden derart vorherbestimmt, daß sie das Schaltschema einer gegebenen Trägerscheibe bilden. Gemäß der Erfindung wird ein im wesentlichen ungeordnetes und allgemein amorphes Halbleitermaterial hohen Widerstandes verwendet, von welchem ausgewählte Teile aus einem stabilen Zustand hohen Widerstandes in einen stabilen Zustand niedrigen Widerstandes übergeführt werden, indem ihnen Energie zugeführt wird. Der leitfähige Pfad oder die leitfähigen Pfade können abermals in den ursprünglichen Ausgangszustand hohen Widerstandes zurückgeführt werden, indem ihnen eine
fe Energie zugeführt wird, die sie in den Ausgangszustand zurückversetzte Die Energie ist vorzugsweise in der Form eines Strahles,der entlang der voneinander getrennten durchgehenden Pfade an der Oberfläche des Filmes zur Einwirkung gebracht wird und der das im wesentlichen ungeordnete und allgemein amorphe Material hohen Widerstandes dort, wo er auftrifft, in einen Zustand niedrigen Widerstandes Überführt, so daß ein Leiter gebildet wird.
+ im wesentlichen
— 5 —
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Die Erfindung bezieht sich also auf ein Verfahren zum wahlweisen Beschälten integrierter elektrischer Stromkreise und einen nach diesem Verfahren hergestellten Gegenstand. Bei dem Verfahren wird eine Trägerschicht vorgesehen, die die verschiedenen elektronischen Einzelelemente aufnimmt. Auf der Schicht und den elektronischen Einzelelementen wird eine Schicht eines Halbleitermaterials aufgebracht, das vorzugsweise von einem im wesentlichen ungeordneten und allgemein amorphen Typ ist und dessen Zustand sich wahlweise zwischen einem Sperrzustand hohen Widerstandes und einem Leitfähigkeitszustand niedrigen Widerstandes verändern läßt. Voneinander getrennte durchgehende Abschnitte des Halbleitermaterials werden derart erregt, daß durch Überführen des Materials aus dem Zustand hohen Widerstandes in den Zustand niedrigen Widerstandes leitfähige Pfade innerhalb des Halbleitermaterials geschaffen werden, die die Einzelteile auf der Trägerschicht miteinander verbinden.
In der Zeichnung sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt,
Fig. 1 zeigt schematisch ein Verfahren zum wahlweisen Beschälten integrierter Stromkreise gemäß der Erfindung;
Fig. 2 ist eine schematische Veranschaulichung eines Verfahrens zum Reparieren integrierter elektronischer Schaltkreise gemäß den Grundsätzen der Erfindung;
Fig. 3 ist eine Schnittansicht eines Teiles eines integrierten Schaltkreises mit mehreren Transistoren, der nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellt ist;
Fig. 4 ist eine Draufsicht auf den integrierten Schaltkreis gemäß Fig. 3.
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; ■■',.'· .bzw. einer Logik Fig· 5 ist eine Ansicht eines Gatters/mit Widerständen und Transistoren, das unter Anwendung der Grundsätze der ■ Erfindung aufgebaut ist;
Fig. 6 ist eine Stirnansicht bzw· ein Querschnitt entlang der Linie VI-VI durch das Gatter gemäß Fig. 5>
Fig. 7 ist eine schematische Darstellung des Schaltungsaufbaues gemäß Fig·. 5\ und
Fig. 8 und 9 veranschaulichen ein Verfahren zur Herstellung von
Widerständen unterschiedlicher Widerstandswerte unter Anwendung des gleichen Widerstandskörpers.
In Fig. 1 und 2 ist eine Trägerschicht 10 aus elektrisch isolierendem Material dargestellt, auf der elektronische Einzelelemente gebildet sind. Beispielsweise sind an der Trägerschicht an verschiedenen Stellen zwei Widerstände 11 und 12 gebildet, die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung elektrisch leitend verbunden werden sollen.
Auf die Trägerschicht 10 wird eine Schicht oder ein Film eines leitfähigen Materials aufgetragen, die auf dem Träger und den Widerständen 11 und 12 liegt. Einzelne voneinander getrennte Teile der Schicht 13 des Halbleitermaterials sind zwischen einem im wesentlichen ungeordneten, allgemein amorphen Zustand hohen Widerstandes und einem geordneteren Zustand niedrigen Widerstandes reversibel veränderbar. Das Halbleitermaterial der Schicht 13, das in stabiler Weise in einem oder dem anderen von zwei möglichen Zuständen zu verharren vermag, und zur Bildung dieses Materials können mannigfaltige Materialzusammensetzungen verwendet werden· Beispielsweise kann das Halbleitermaterial Tellur und Germanium im Verhältnis vonC§5 Atom-$ Tellur und 15 Atom-$
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+ ist ein polymeres Material ■ '
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Germanium mit Einschlüssen von etwas Sauerstoff und/oder Schwefel enthalten. Andere Zusammensetzungen können Ge1-As1E, Se1Q enthalten. Weitere Zusammensetzungen, die ebenfalls entsprechend der Erfindung wirksam sind, können aus dem im Patent (Patentanmeldung
) entsprechend der USA-Patentschrift 3 271 591 , erteilt am 6« September I966, beschriebenen speichernden Materialien bestehen. Derartige Materialien sind dort im Zusammenhang mit SpeichervorricKtungen als "Hi-Lo-, Ausschalt- und speichernde Mechanismusvorrichtungen" bezeichnet. Bei der Herstellung können die Bestandteile des Halbleitermaterials 13 in einem geschlossenen Gefäß erhitzt und bis zum homogenen Zustand gerührt werden und dann zu einem Barren abgekühlt werden. Der Film oder die Schicht 13 können auf der Trägerschicht 10 durch Auftrag von Teilen des Barrens, durch Niederschlagen im Vakuum oder durch Kathodenzerstäubung oder dergl. aufgetragen werden.
Wenn der Film oder die Schicht 13 auf der Trägerschicht und den Einzelelementen 11 und 12 aufgetragen worden ist, werden diese in die Nähe einer Energiequelle 16 gebracht, die einen Energiestrahl 17 gegen die Oberfläche des Halbleitermaterials 13 richtet. Der Energiestrahl 17 kann ein Elektronenstrahl hoher Energie, oder ein Laserstrahl sein. Eine Bündelungseinrichtung 18 kann vorgesehen sein, um den Strahl 17 zu bündeln, so daß er in einem Punkt konzentriert auf die Fläche des Filmes 13 auftrifft. Eine Ablenkvorrichtung 19 kann vorgesehen sein, um eine Bewegung des Strahles 17 nach einem vorherbestimmten Schema zu bewirken. Das Auftreffen des Energiestrahles 17 auf das Halbleitermaterial 13 hat zur Folge, daß das Halbleitermaterial aus seinem im wesentlichen ungeordneten, allgemein amorphen Zustand hohen Widerstandes in einen Zustand niedrigen Widerstandes übergeführt wird, in dem gemäß der Lehre die ort-
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liehe Ordnung und/oder die örtlichen Bindungen des Materials durch die Wirkung des einwirkenden Energiestrahles derart geändert werden, daß dieser Zustand niedrigen Widerstandes herbeigeführt wird und in dem Material "eingefroren" bleibt. Die so veränderten Teile des Materials können als geordneter angesehen werden als der Rest des im wesentlichen ungeordneten, allgemein amorphen Materials. Diese Umwandlung der Leitfähigkeitseigenschaften erfolgt nur in demjenigen Bereich des Halbleitermaterials, der sich unmittelbar unter der Einwirkung des Energiestrahles 17 befindet. Je nach dem, wie der Energiestrahl unter dem Einfluß der AbI enlcungs vorrichtung 19 von einer Seite zur anderen abgelenkt wird, wird eine abgegrenzte Elementarlänge des Halbleitermaterials zu einem leitfähigen Pfad zwischen den Widerständen 11 und 12 ausgebildet. Diese abgegrenzte Elementarlänge ist als der Abschnitt des Materials zwischen den mit 13a und 13b in Fig. 1 und 2 bezeichneten Punkten angedeutet.
Die bevorzugte Form von Strahlungsenergie ist die von modulierten Strahlenimpulsen von verhältnismäßig langer Dauer, wie dies in Fig. 1 bei 20 angedeutet ist« Diese breiten Impulse der Strahlungsenergie erzeugen innerhalb des Halbleitermaterials nur in demjenigen Bereich Wärme, in dem die Strahlungsenergie auftrifft. Es ist unter anderem diese Erhöhung der Temperatur, die das Material veranlaßt, in dem Pfad, dem der Strahl folgt, den Leitfähigkeitszustand niedrigen Widerstandes anzunehmen« Die Impulse der Strahlungsenergie werden während einer ausreichenden Zeitspanne zur Wirkung gebracht, damit der geänderte Leitfähigkeitszustand "eingefroren" oder fixiert wird, und diese Zeitspanne kann beispielsweise ca. 1 ms betragen. Natürlich muß die Bewegung des Lichtstrahles genügend langsam erfolgen, damit ein Überlappen der an der Fläche des Halbleitermaterials zur Wirkung gebrachten Strahlungsimpulee und somit die Erzeugung eines durchgehenden leitfähigen Pfades bzw. solcher Pfade gewähr-
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leistet wird·
Wenn es erforderlich wird, den Zustand des Halbleitermaterials abermals zu ändern, d.h. das Material aus dem Leitfähigkeitszustand niedrigen Widerstandes in den Sperrzustand hohen Widerstandes zurückzuführen, werden Strahlungsenergieimpulse von verhältnismäßig kurzer Dauer an dem Halbleitermaterial zur Wirkung gebracht, wie dies bei 21 in Fig. 2 angedeutet ist. Die Strahlungsenergieimpulse 21 werden an dem Halbleitermaterial während einer verhältnismäßig kurzen Zeitspanne, beispielsweise während ca· 1 ns (Nanosekunde) zur Wirkung gebracht, um das Material zu erhitzen. Da die Impulse der Strahlungsenergie von verhältnismäßig kurzer Zeitdauer aind und die Impulse verhältnismäßig weit auseinanderliegen, reicht die Zeit zwischen den Impulsen reichlich aus, um ein schnelles Abkühlen des erhitzten Teiles des Halbleitermaterials zu ermöglichen, und bei dieser:raschen Abkühlung kehrt das Material in den im wesentlichen ungeordneten, allgemein amorphen Zustand hohen Sperrwiderstandes zurück· Daher können integrierte elektronische Schaltungen, die gemäß diesem Verfahren hergestellt wurden, leicht repariert oder hinsichtlich ihres Schemas verändert werden.
In Fig. 3 und 4 ist ausschnittsweise ein Baustein dargestellt, der einen Teil einer integrierten elektronischen Schaltung mit mehreren Transistoren herkömmlicher Konstruktion bildet. Hier bildet eine Trägerschicht 24 aua elektrisch leitfähigem Material einen gemeinsamen Kollektor für mehrere Transistoren und ist aus einem Material von einem einzigen Leitfähigkeitetyp, beispielsweise vom p-Typ, In dem gemeinsamen Kollektor befinden sich mehrere Basen 25» 26, 27» 28 von entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp, beispielsweise aus einem Material vom η-Typ. Dazwischen befinden sich
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p-n-Übergänge·
In jeder Basis 25, 26, 27, 28 ist ein Emitter 35, 36, 37 bzw. 38 vom entgegengesetzten. Leitfähigkeitstyp, beispielsweise aus Material vom p-Typ gebildet, und dazwischen befinden sich p-n-Übergänge; Über der Trägerschicht 24 ist an der Fläche, die die Transistoren bildet, eine Isolierschicht 39 angeordnet. Diese Isolierschicht 39 hat Öffnungen 40, die sich mit den Emittern35 decken, sowie Paare van Öffnungen'-'4.1.W' 42, die sich mit den Basen 25 an gegenüberliegenden Seiten der Emitter decken.
Über der Isolierschicht 39 ist eine Schicht oder ein Film des genannten Halbleitermaterials derart angebracht, daß es die in der Isolierschicht gebildeten Öffnungen 40, 4i und ausfüllt, so daß es sich mit den Basen 25, 26, 27 und 28 sowie mit den Emittern 35, 36, 37 und 38 in Berührung befindet.
Bei Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung bei der Massenherstellung integrierter Schaltungssysteme mit weniger als 100 $ Ausbeute der Trägerscheiben werden die einzelnen Transistoren vor Anbringen der Halbleitermaterialschicht durch Abtasten geprüft. Nach Feststellung der brauchbaren Transistoren an der Trägerschicht wird das Halbleitermaterial 45 aufgebracht, und die Trägerscheibe wird in eine geeignete Vorrichtung eingebracht, die auf die Oberfläche des Halbleitermaterial» Strahlungeenergie richtet. Wenn bei der Prüfung beispielsweise festgestellt wurde, daß der Transietor 24, 26, 36 mangelhaft ist, würden nur die anderen, in der !Zeichnung dargestellten Transistoren in eine Schaltungsanordnung eingeschaltet·
Mittels Strahlungsenergie (Fig· 1 und 2) können nun abgegrenzte Elementarlängen des Halbleitermaterials 42 aus dem
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im wesentlichen ungeordneten, allgemein amorphen Zustand hohen Widerstandes in den Zustand niedrigen Widerstandes übergeführt werden. Beispielsweise können abgegrenzte Leitfähigkeit spf ade 46 und 47 für den Anschluß an den Emitter bzw* an die Basis 25 geschaffen werden« Der abgegrenzte leitfähige Pfad 46 mündet in dem Loch 40, so daß er eine elektrische Verbindung zum Emitter 35 herstellt. In ähnlicher Weise mündet die abgegrenzte Elementarlänge 47 in dem Loch 42 für den Anschluß an die Basis 25· und der leitfähige Pfad 47 kann natürlich statt dessen durch das Loch 4i an die Basis 25 angeschlossen werden· Xn ähnlicher Weise sind voneinander getrennte Elementarlängen, die leitfähige Pfade 48 und 49 bilden, mit dem Emitter 37 und der Basis eines Transistors sowie abgegrenzte Elementarlängen, die leitfähige Pfade 50 und 51 bilden, mit dem Emitter 38 und der Basis 28 eines Transistors verbunden.
Das Verfahren zur Herstellung integrierter elektronischer Schaltungen gemäß der Erfindung hat nicht nur den Vorteil, daß es die Reparatur von Schaltungen erleichtert, sondern es ermöglicht außerdem die Änderung des Schaltschemas zu einem beliebigen späteren Zeitpunkt, Beispielsweise kann sich ergeben, daß der Transistor 24, 26, 36 von brauchbarer Qualität ist und daher als Reserveeinzelelement des Bausteines gelten kann.
Wenn dann einer oder der andere Transistor versagt, kann die Schaltung ohne weiteres derart verändert werden, daß der brauchbare Reserve-Transistor nunmehr verwendet wird,
Xn FIg, 5 und 6 ist beispielsweise die Konstruktion eines R-T-Gatters/dargestellt una mit 52 bezeichnet. Auf einer Trägerschicht 53 aus Halbleitermaterial oder aus elektrisch nicht leitfähigem Material sind zwei Transistoren 54, 55
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sowie mehrere Widerstände gebildet(56, 57, 58, 6O, 61).
Die Trägerschicht 53 kann aus einer Siliziumyerbindung von im wesentlichen nicht leitendem Material bestehen, und durch geeignetes Dotieren in bekannter Weise kann ein Kollektor 63 an einer bestimmten Stelle an der Trägerschicht 53 gebildet werden. Innerhalb des Kollektors 63 wird eine Basis 6k gebildet, deren Leitfähigkeitstyp dem des Kollektors entgegengesetzt ist« Schließlich wird auf oder innerhalb der Basis 6k ein Emitter 65 gebildet, der die Konstruktion des Transistors als eines integrierten Teiles der Trägerschicht 53 vervollständigt. Der Transistor 5k ist vorzugsweise in ähnlicher Weise aufgebaut. Die Widerstände 56 bis 61 können durch Dotieren der gewünschten Bereiche an der Trägerschicht 53 mit einem geeigneten Dotiermittel gebildet werden, das, wenn es mit dem Material der Trägerschicht kombiniert wird, in bekannter Weise die Widerstände bildet und das einen isolierenden Bereich 62 zwischen jedem Widerstand und der Trägerschicht 53 (Fig. 6) einschließen kann. Über der Trägerschicht 53 kann eine Isolation 66 angeordnet werden, die mit Öffnungen versehen ist, die sich mit den ausgewählten Punkten an den einzelnen an der Trägerschicht gebildeten Einzelelementen in Deckung befinden. Beispielsweise befindet sich eine . Öffnung 68 in Deckung mit dem Emitter 65 des Transistors 55* und zwei Öffnungen 71 und 72 befinden sich in Deckung mit den Enden des Widerstandes 61„
Nach-dem die Einzelelemente an der Trägerschicht 53 gebildet wurden,und die Isolation 66 über den Einzelelementen angebracht wurde, wird über der Isolation 66 eine Schicht 73 aus Halbleitermaterial derart angebracht, daß es die darin gebildeten Öffnungen ausfüllt, so daß es sich mit dem direkt unterhalb der Öffnung befindlichen Einzelelement in Kontakt
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befindet. Das Halbleitermaterial 73 ist, wie oben bereits erwähnt, von solcher Art, daß es wahlweise aus einem im wesentlichen ungeordneten und allgemein amorphen Zustand hohen Widerstandes in einen Zustand niedrigen Widerstandes und zurück in den ersteren Zustand überführbar ist« Wenn die Oberfläche des Halbleitermaterials 73 entlang eines vorherbestimmten Pfades von einer Strahlungsenergie bestrichen wird, werden zwischen den Einzelelementen an der Trägerschicht elektrisch leitende Verbindungen geschaffen, die von dem hoch leitfähigen Faden gebildet werden, der in dem Halbleitermaterial 73 geschaffen wird, wie dies durch die schraffierten Linien in Fig«, 5 und durch den punktierten Bereich in dem Halbleitermaterial 73 in Fige 6 angedeutet ist. Entlang des Umfanges der Trägerschicht 53 können mehrere Anschlüsse 75 in zweckmäßiger Anordnung vorgesehen sein, um den elektrischen Anschluß durch Löten oder dergl. zu ermöglichen.
In Fig. 7 ist die integrierte elektronische Schaltung gemäß Fig. 5 und 6 schematisch veranschaulicht. Wie für den Fachmann ersichtlich, können die in Fig. 7 dargestellten Einzelelemente in mannigfaltiger unterschiedlicher Weise elektrisch angeordnet werden, so daß sie unterschiedliche Schaltungen ergeben, indem nur einige oder sämtliche Einzelelemente des Bausteines genutzt werden. Dieser neue Vorteil ermöglicht die Herstellung großer Mengen von Bausteinen mit gegebenen Anzahlen und Arten von Einzelelementen, und die gewünschte Schaltungsanordnung kann erzielt werden, indem die erforderlichen Leitungswege durch das Halbleitermaterial 73 ausgewählt bzw, nachträglich neu ausgewählt werden.
Ein weiterer Vorteil, der sich aus der Erfindung ergibt, ist die Möglichkeit der Wahl der gewünschten elektrischen Eigenschaften eines gegebenen Einzelelementese Dieses Merkmal wird durch die FIg, 8 und 9 veranschaulicht, die eine
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BAD ORiGINAt.
Trägerschicht 77 für die Aufnahme eines darauf aufgetragenen .Widerstandes 78 zeigt« Bei diesem Beispiel besteht die Trägerschicht 77 vorzugsweise aus nicht leitfähigem Material* Auf die Trägerschicht und über den Widerstand wird eine Schicht oder ein Film 79 aus Halbleitermaterial aufgetragen. Der Widerstand 78 hat einen bekannten Gradienten des Widerstandswertes von Punkt zu Punkt entlang seiner Länge. Wenn also an den Widerstand Sonden angelegt ^werden, wird der Widerstandswert in Ohm von dem Abstand zwischen den Sonden bestimmt. Wenn daher in der Schicht 79 des Halbleitermaterials leitfähige Pfade gebildet werden, die durch einen Zwischenraum voneinander getrennt sind, der durch die Bezugszeichen 80 und 81 bezeichnet ist, hat der Widerstand der Pig« 8 einen verhältnismäßig hohen Widerstandswert, Wenn andererseits die Enden der leitfähigen Pfade durch das Halbleitermaterial 79 in geringerem Abstand voneinander vorgesehen werden, wie dies durch die Bezugszeichen 82, 83 in Fig. angedeutet ist, hat der Widerstand einen verhältnismäßig niedrigen Widerstandswert.
Die Erfindung wurde zwar an Hand ihrer Anwendung bei monolithischen Schaltungskonstruktionen veranschaulicht, die Erfindung ist jedoch auch zum wahlweisen Herstellen der Verbindungsleitungen in integrierten Schaltungen anwendbar, die nach der "hybriden"*("compatible11) Technik hergestellt sind, Abwandlungen sind ohne Abweichen vom Erfindungsgedanken in mannigfaltiger Weise möglich.
*bzw. entsprechend vereinbarten
Patentansprüche
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ÖQ982S/1331 .
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Claims (1)

  1. - 15 - ' . '■■; .'■ ■' ■ ■ .:■'
    Patentansprüche
    Integrierte Schaltung» gekennzeichnet durch eine tragende Unterlage mit einer'elektrischen Schaltung mit mehreren Schaltungspunkten an dieser und ein an der tragenden Unterlage aufgebrachtes speicherndes Halbleitermaterials, das die Schaltungspunkte überbrückt und das beliebig und rückführbar aus einem ursprünglichen Zustand hohen Widerstandes in einen stabilen Zustand bei weitem niedrigeren Widerstandes überführbar ist, indem auf das speichernde Halbleitermaterial von außen Energie zur Wirkung gebracht wird, wobei der Zustand des bei weitem niedrigeren Widerstandes nach Beendigung der Energieeinwirkung unbegrenzt beste.hen bleibt und wobei das speichernde Halbleitermaterial zwischen den ausgewählten Schaltungspunkten wahlweise in den stabilen Zustand bei weitem niedrigeren Widerstandes durch wahlweise Einwirkung von Energie von außen verändert ist.
    2« Integrierte Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die tragende Unterlage mehrere Schaltungs-Einzelelemente aufweist und die Schaltungspunkte mit zugeordneten Einzelelementen der Schaltung verbunden sind.
    3· Integrierte Schaltung, gekennzeichnet durch eine tragende Unterlage mit .einer elektrischen Schaltung mit mehreren Paaren von im Abstand liegenden Schaltungspunkten an der tragenden Unterlage, die nicht miteinander verbunden sind, einen Film aus speicherndem Halbleitermaterial an der tragenden Unterlage, der sich über und zwischen jedem Paar von Schaltungspunkten erstreckt und rückführbar aus einem Ausgangszustand hohen Widerstandes in einen stabilen Zustand
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    bei weitem niedrigeren Widerstandes durch Einwirkung von Energie auf den Film des speichernden Halbleitermaterials überführbar ist, der Zustand bei weitem niedrigeren Widerstandes nach Beendigung der Energieeinwirkung unbegrenzt bestehen bleibt und der Film des HaIbleitermatorials zwischen Jedem Pa&x* von St-romkreiapunkten zur Herstellung elektrisch leitender Verbindungen zwischen diesen in den Zustand bei weitem niedrigeren Widerstandes übergeführt ist.
    k. Integrierte Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Film aus Halbleitermaterial zwischen jedem Paar von Schaltungspunkten ursprünglich ein allgemein ungeordnetes, amorphes Material im Zustand hohen Widerstandes ist und daß diejenigen Teile desselben, die in den Zustand niedrigen Widerstandes übergeführt sind, durch Energieeinwirkung in einen verhältnismäßig geordneteren Zustand übergeführt sind.
    5. Integrierte Schaltung nach Anspruch 3 oder k, dadurch gekennzeichnet, daß in dem stabilen Zustand niedrigen Widerstandes des Halbleitermaterials ein so niedriger Widerstand herrscht , 'daß der Teil des Filmes des speichernden Halbleitermateriale, der die Schaltungepunkte überbrückt, funktionell wie ein diese Punkte verbindender Leitungsdraht wirkt,
    6, Integrierte Schaltuns nach einem der Ansprüche 3 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Film des speichernden Halbleitermaterials zwischen je zwei Paaren von Schaltun^spunkten mit den anderen derselben verbunden ist und mit diesen einen einzigen, einstückigen Körper aus Halbleiter-
    , material bildet3
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    Integrierte Schaltung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die tragende Unterlage mehrere schaltungsbildende Einzelelemente aufweist, mit de die Schaltungspunkte verbunden sind«
    8. Integrierte Schaltung nach Anspruch 7t dadurch gekennzeichnet, daß zu den die Schaltung bildenden Einzelelementen Widerstände und Transistoren gehören, die durch die Abschnitte niedrigeren Widerstandes des Halbleitermaterials zwischen den Schaltungspunkten elektrisch leitend miteinander verbunden sind«
    9· Integrierte Schaltung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch f
    gekennzeichnet, daß die tragende Unterlage eine Unterschicht aus dotiertem Halbleitermaterial mit Teilen ist, deren einer einen gemeinsamen KollektoranschluQ für mehrere Transistoren bildet und deren weitere getrennte Basen und Emitter der betreffenden Transistoren bilden, und daß nur bestimmte unter diesen Transistoren durch die Abschnitte niedrigeren Widerstandes des Halbleitermaterials betriebsfähig angeschlossen sind,
    1Oe Integrierter Stromkreis nach Anspruch 9» gekennzeichnet durch einen mit Löchern versehenen isolierenden Film, der zwischen die dotierte Unterschicht aus Halbleitermaterial und das speichernde Halbleitermaterial zwischen den Schaltungspunkten derart eingefügt ist, daß die Löcher in der Isolierschicht «ich mit den Basen und Emittern der Transistoren decken«
    11· Integrierte Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die tragende Unterlage einen Auftrag eines wideretandebildenden Materials mit vorherbestimmtem Gradienten dee Wlderetandswertes von Punkt zu Punkt entlang seiner Ausdehnung aufweist, daß über dem
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    widerstandsbildendem Material ein Körper aus dem speichern-' den Halbleitermaterial liegt und daß abgegrenzte Teile desselben in den Zustand niedrigeren Widerstandes übergeführt sind, so daß sie voneinander getrennte leitende Schaltungspfade zwischen den Schaltungepunkten an der tragenden Unterlage und im Abstand voneinander liegende Punkte . des widerstandsbildenden Materials bilden, deren Abstand voneinander den verfügbaren Widerstandswert des Widerstandsbildenden Materials bestimmt«
    12. Verfahren zur Bildung elektrisch leitender Verbindungen zwischen mehreren Einzelelementen einer eine Schaltung • enthaltenden tragenden Unterlage, die im Abstand voneinander liegende Schaltungspunkte an der tragenden Unterlage aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß auf die tragende Unterlage zwischen den Schaltungspunkten ein speicherndes Halbleitermaterial von hohem Widerstand aufgebracht ist, das aus dem ursprünglichen Zustand hohen Widerstandes in einen stabilen Zustand bei weitern niedrigeren Widerstandes in rückführbarer Weise überführbar ist, indem an dem speichernden Halbleitermaterial Energie zur Wirkung gebracht wird, wobei der Zustand des niedrigeren Widerstandes nach Beendigung der Energieeinwirkung unbegrenzt erhalten bleibt, und daß die Energie an dem speichernden Halbleitermaterial zwischen ausgewählten Schaltungepunkten zur Wirkung gebracht wird, so daß dieses dort in den stabilen Zustand bei weitem niedrigeren Widerstandes übergeführt wird.
    13* Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnets daß die an dem speichernden Halbleitermaterial zwischen den Schaltungspunkten zur Wirkung gebrachte E«.erg-is in der Form eines aiii" dae Material zwischen den auftreffemden Enargieatrahles ist*
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    14« Verfahren nach Anspruch-13» dadurch gekennzeichnet, daß der Energiestrahl pulsierend mit verhältnismäßig langer Impulsdauer zur Wirkung gebracht wird«
    15· Verfahren nach Anspruch 13 oder ikt dadurch gekennzeichnet, daß der Strahl auf einem Abschnitt des speichernden HaIbleitermaterials mit verhältnismäßig niedrigem Widerstand gerichtet wird, der die gewählten Schaltungspunkte überbrückt und daß der Strahl zum Überführen dieses Abschnittes in. einen Zustand hohen Widerstandes pulsierend mit kurzer Impulsdauer zur Wirkung gebracht wird»
    16» Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15» dadurch gekennzeichnet, daß der Strahl ein Elektronenstrahl ist·
    17· Verfahren nach einem der Ansprüche 13 his 15» dadurch gekennzeichnet, daß der Strahl ein Lichtstrahl ist«
    18. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 1?> dadurch gekennzeichnet, daß das speichernde Halbleitermaterial ursprünglich ein allgemein ungeordnetes, amorphes Material im Zustand hohen Widerstandes ist und daß die,< Teile desselben in einen Zustand niedrigen Widerstandes übergeführt werden, indem sie durch die Einwirkung der Energie in einen verhältnismäßig geordneteren Zustand übergeführt % werden·
    19· Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet,daß an der tragenden Unterlage mehrere Paare von im Abstand voneinander liegenden Schaltungepunkten vorhanden sind, die Paaren von untereinander zu verbindenden Einzelelementen zugeordnet sind, daß das speichernde Halbleitermaterial die betreffenden Paare von Schaltungspunkten überbrückt und daß der Strahl an dem die Paare von
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    .: . : ■ - 20 - -■■ .' ■■■■. ■ ■■;■■ ■■■.·■■■
    Schaltungspunkten überbrückenden speichernden Halbleitermaterial zur Wirkung gebracht wird, so daß dieses in den Zustand des bei weitem niedrigeren Wideretandes übergeführt wird»
    20, Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 19» dadurch gekennzeichnet, daß an der tragenden Unterlage mehrere Paare von im Abstand voneinander liegenden Schaltungspunkten vorgesehen sind, die Paaren von miteinander zu verbindenden Einzelelementen der Schaltung zugeordnet sind, daß das Halbleitermaterial die betreffenden Paare von Schaltungspunkten überbrückt und daß an dem speichernden ™ Halbleitermaterial, das die ausgewählten Paare von Schaltungspunkten überbrückt, Energie von außen zur Wirkung gebracht wird, indem die. von außen zur Wirkung gebrachte Energie selektiv darauf gerichtet wird,
    21· Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie ein einziger Energiestrahl ist, der selektiv auf das speichernde Material zwischen ausgewählten Paaren von Schaltungspunkten gerichtet wird,
    22, Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die tragende Unterlage ein? HaIb- ^ leiterSubstrat ist und daß die Einzelelemente mehrere dotierte Halbleitervorrichtungen bildende Bereiche in der Unterlage sind, von denen nur einige in einer zu bildenden Schaltung nutzbar sind, und daß die Energie an dem speichernden Halbleitermaterial zur Wirkung gebracht wird, das eich zu den den zu verwendenden Halbleitervorrichtungen zugeordneten Schaltungepunkten erstreckt«
    + Halbleiter.
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    23· Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 22* dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitermaterial, da« die Schaltungspunkte überbrückt, aus verschiedenen Abschnitten des gleichen Filmes des speichernden Halbleitermaterials besteht, der sich über und zwischen sämtlichen Schaltungspunkten erstreckt*
    24» Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 23t dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungspunkte in einem wesentlichen Abstand voneinander liegen, daß die Energie in der Form eines Strahles verwendet wird, dessen Abmessung wesentlich geringer sind als der Abstand zwischen den Schaltungspunkten, daß der Strahl zwischen den Schaltungspunkten über das Halbleitermaterial bewegt wird und auf diese Weise durchgehende Teile desselben zwischen den Schaltungβpunkten in den Zustand bei weitem niedrigeren Widerstandes übergeführt werden«
    25· Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis Zk1 dadurch gekennzeichnet, daß der stabile Zustand bei weitem niedrigeren Widerstandes des speichernden Halbleitermaterials ein so niedriger Widerstand ist, daß der Abschnitt des Filmes des speichernden Halbleitermaterials« der die Schaltungspunkte überbrückt, funktionell wie ein diese verbindender Draht wirkt«
    26, Verfahren zur Bildung elektrisch leitender Verbindungen zwischen mehreren in Abstand voneinander liegenden Schaltungspunkten an einer Schaltung, die eine tragende Unterlage enthält, dadurch gekennzeichnet, daß auf die tragende Unterlage zwischen den Schaltungepunkten ein speicherndes Halbleitermaterial von hohem Widerstand
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    aufgebracht wird, da* aue einem ursprünglichen Zustand hohen Widerstandes in einen stabilen Zustand bei weitem niedrigeren Widerstandes in rückführbarer Weise über-* Führbar ist, indem an den ausgewählten Teilen des Filmes des speichernden Halbleitermaterials ein Energiestrahl zur Wirkung gebracht wird, wobei der Zustand des bei weitem niedrigeren Widerstandes nach Beendigung der Energieeinwirkung unbegrenzt erhalten bleibt, und daß der Energiestrahl an dem speichernden Halbleitermaterial zwischen auegewählten Schaltungspunkten zur Wirkung gebracht wird, so daß dieses in den stabilen Zustand bei weitem niedrigeren Widerstandes übergeführt wird·
    27· Verfahren zur Bildung elektrisch leitender Verbindungen zwischen mehreren Paaren von im Abstand voneinander liegenden Schaltungspunkten an einer tragenden Unterlage, dadurch gekennzeichnet, daß auf die tragende Unterlage ein Film eines speichernden Halbleitermaterials von hohem Widerstand aufgetragen wird, das jedes Paar von im Abstand voneinander liegenden Schaltungspunkten überbrückt und .· Λ in rückführbarer Weise aus einem Anfangezustand hohen Widerstandes in einen stabilen Zustand bei weitem niedrigeren Widerstandes überführbar sind,indem an den ausgewählten Teilen des Filmes des speichernden Halbleitermaterials Energie zur Wirkung gebracht wird, so daß der Zustand bei weitem niedrigeren Widerstandes nach Beendigung der Energieeinwirkung unbegrenzt erhalten bleibt, und daß die Energie an dem Film des speichernden Halbleitermaterial zwischen.den Paaren von Schaltungspunkten zur Wirkung gebracht wird, um es dort in den stabilen Zustand bei weitem niedrigeren Widerstandes überzuführen.
    + von welchem auegewählte Teile
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    BAD
    : 1959A38
    b ■■■■-■ . ■ . ■
    28, Verfahren nach Anspruch 27» dadurch gekennzeichnet, daß die Energie an dem speichernden Halbleitermaterial zwischen den ausgewählten Paaren von Schaltungspunkten von außen zur Wirkung gebracht wird, indem die von außen zur Wirkung gebrachte Energie gegen dieses gerichtet wird,
    29» Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die von außen zur Wirkung gebrachte Energie von einer einzigen Quelle von außen zur Wirkung zu bringender Energie stammt und wahlweise auf den Film des Halbleitermaterials zwischen jedem gewählten Paar von Schaltungspunkten gerichtet wird·
    30. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 h±a 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Film des speichernden Halbleiter— materials, der sich zwischen jedem Paar von Schaltungspunkten erstreckt, mit den übrigen Teilen desselben so verbunden ist, daß ein einziger einstückiger Film dieses Materials gebildet wird, der sich über und zwischen sämtlichen Paaren von Schaltungspunkten erstreckt«
    31· Verfahren nach einem der.Ansprüche 27 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß der stabile Zustand bei weitem niedrigeren Widerstandes des speichernden Halbleitermaterials ein Zustand so niedrigen Widerstandes ist, daß der Teil des Filmes des speichernden Halbleitermaterials, der jedes Paar von Schaltungspunkten überbrückt, funktionell wie ein diese verbindender Draht wirkt,
    32· Verfahren zur Herstellung integrierter Stromkreise nach einem der Ansprüche 12 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß an der tragenden Unterlage mindestens ein widerstände-
    -Zk'-
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    bildender Auftrag gebildet wird9 der einen vorherbestimmten Widerstandgradienten entlang seiner Ausdehnung vom einen Ende zum anderen aufweist, daß das speichernde Halbleitermaterial hohen Widerstandes auf die tragende Unterlage derart aufgetragen wird, daß es über dem öeti Fideratand bildenden Auftrag liegt und sich mindestens zu einem Paar der Schaltungspunkte erstreckt, zwischen die der widerstandsbildende Auftrag geschaltet werden soll, und daß die Energie an diesem Film des speichernden Halbleitermaterials zwischen den Schaltungepunkten und in Längsrichtung im Abstand voneinander liegenden Punkten des widerstandsbildenden Auftrages zur Wirkung gebracht wird, so daß Teile des widerstandebildenden Auftrages kurzgeschlossen werden, während ein nicht kurzgeschlossener Längenabschnitt des widerstandsbildenden Auftrages zurückbleibt, der den gewünschten Widerstandswert für die integrierte Schaltung liefert*
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    Lee rs β Ί te
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