NO154869B - Drivverktoey for festemidler. - Google Patents

Description

Integrert halvledende miniatyr-kretsanordning.

Foreliggende oppfinnelse vedrører en integrert halvledende miniatyr-kretsanordning som omfatter en halvledende skive med to eller flere kretselementer på eller 1 skiven, hvor hvert kretselement omfatter en eller flere halvledersoner som befinner seg inntil den ene skiveoverflate.

En germanium-transistor av «mesa»-typen er kj ent. Den kan anbringes i en åp - ning i en plate som bærer en trykt krets,

i hvilken åpning transistoren festes ved hjelp av et bindemiddel. Toppen av transistoren er dekket med et overtrekk som ikke angripes av etsevæske og som bare frilegger transistorens emitter- og basiselektroder og på hvilket overtrekk der er anordnet ledere som forbinder elektrodene med den trykte krets.

Ennvidere er en silisium-krafttransis-

tor kjent, som har et stort antall lang-strakte emittersoner som er anordnet med samme Innbyrdes avstand. For å danne disse emittersoner forsynes en halvledende skives overflate med en film av silisium-dioksyd, i hvilken film der på mekanisk vei er anordnet slisser. Gjennom disse slisser er der indiffundert en forurensning for å danne en emittersone i hver sliss. Til slutt forsynes filmen med et overtrekk av et ledende materiale som gjennom slissene får kontakt med emittersonene, således at disse blir forbundet med hverandre.

I motsetning hertil er hensikten med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe de nødvendige forbindelser mellom kretselementene på en integrert halvledende mi-

niatyr-kretsanordning av ovenfor angitte type uten begrensning av antallet eller ar-ten av de kretselementer som forefinnes, samt antallet av de forbindelser som kan etableres.

Den ovenfor beskrevne kjente teknikk

vil ikke kunne anvendes for løsning av den oppgave som oppfinnelsen skal løse. Det forholdsvis tykke, bløte organiske materiale som tjener til å hindre angrep av etsevæske, gir ikke den nødvendige mekaniske og elektriske styrke og pålitelighet, ennvidere dekomponeres dette materiale alle-rede ved ca. 300° C, således at området for de temperaturer som kan anvendes ved fremstillingen av strømkretsanordningen, blir betydelig begrenset. Ennvidere forelig-ger der fare for at det halvledende mate-riales egenskaper skal bli nedsatt på kon-taktflaten mellom den halvledende skive og det etsevæske-beskyttende lag.

På den annen side er det i alminne-lighet ikke ønskelig ved integrerte halvledende mlhiatyr-kretsanordninger å ha hele overflaten forsynt med et overtrekk av vedheftende ledende materiale som vil kortslutte alle de punkter av kretsene som ikke er dekket med et isolerende lag.

Problemet løses ifølge oppfinnelsen ved

at isolerende materiale av silisiumoksyd er anordnet på den nevnte overflate og har åpninger over minst to halvledende soner av forskjellige kretselementer, og at ledende materiale er påført det isolerende materiale og ohmsk forbundet med minst

to halvledende soner gjennom de nevnte åpninger.

Ved hjelp av oppfinnelsen oppnås en miniatyr-kretsanordning med stor mekanisk styrke og elektrisk stabilitet og pålitelighet, samtidig som det er mulig å oppnå hvilke som helst ønskede kretsfor-bindelser, selv når skiven inneholder et stort antall kretselementer. Uten hensyn til hvilken type kretselementer det dreier seg om, vil disse ikke på noen måte bli på-virket i uheldig retning av grenselag-for-holdene mellom halvlederen og laget av silisiumoksyd. Ennvidere er de behandlingstrinn som er nødvendig for å tilveiebringe det isolerende lag og forbindelsene mellom kretselementene, uten uheldige virkninger på de øvrige behandlingstrinn som anvendes ved fremstillingen av den halvledende kretsanordning.

Ifølge et videre trekk ved oppfinnelsen strekker det ledende materiale seg i form av adskilte strimler over det isolerende materiale og på tvers av P-N-overganger som ender under det isolerende materiale. Silisiumoksyd-laget kan dekke i det vesent-lige hele halvlederskivens overflate og bare ha åpninger på de steder hvor forbindelsene skal ha kontakt med elementene. Det er imidlertid også mulig å påføre silisium-oksydet bare på de steder hvor forbindelsene forløper.

Oppfinnelsen skal forklares i det følg-ende under henvisning til tegningene, hvor fig. 1 viser en integrert multivibratorkrets i henhold til oppfinnelsen, fig. 2 koblings-skjemaet for denne krets med komponen-tene i den stilling de inntar i det halvledende legeme, og fig. 3 det tilsvarende konvensjonelle koblingsskjema. Multivibratorkretsen i henhold til fig. 1 er ifølge oppfinnelsen dannet i en tynn skive av halvledende materiale som inneholder en indiffundert P-N-overgang. Skiven er bearbeidet og formet således at den omfatter en integrert, dvs. komplett, sam-let elektronisk multivibratorkrets på sin ene overflate. De områder av skiven som er forsynt med symboler for de forskjellige kretselementer, befinner seg på forskjellige steder på skivens overflate. Fig. 2 viser koblingsskj emaet tilsvarende fig. 1, men tegnet i «perspektiv» for å angi de forskjellige ele-menters innbyrdes beliggenhet og forbindelser. Det tilsvarende koblingsskj ema gjengitt på vanlig måte, er vist på fig. 3.

For fremstilling av anordningen ifølge fig. 1 slipes og poleres en skive eller plate av halvledende materiale, fortrinnsvis av silisium eller germanium, f.eks. med en motstands-koeffisient på 3 ohm-cm. Platen utsettes deretter for en antimon-indiffun-dering som gir et øvre N-type-lag med en tykkelse eller dybde på ca. 0,0175 mm. Skiven skjæres derpå opp i den rette størrelse ca. 5 X 2 mm; den upolerte overflate slipes derpå ned for å gi skiven en tykkelse på 0,0625 mm.

Gullbelagte elektroder eller tilførsels-kontakter 50 av en legering består av jern, nikkel og kobolt (solgt under handelsbe-tegnelsen «Kovar»), festes til skiven ved en legeringsprosess. Gjennom en maske pådampes der så gull for å danne områdene 51, 52, 53 og 54 som har ohmsk kontakt med N-området for å danne basiselektroder for transistorer og belegg for kondensatorer.

Deretter pådampes aluminium gjennom en

maske for å danne emitterområder 56 for transistorene. Disse områder skaffer like-retter-kontakter med N-laget.

Skiven overtrekkes derpå med en foto-resistent lakk, såsom den som selges av

Eastman Kodak Company under betegnel-sen «Eastman Photo Resist», og utsettes for lys gjennom et negativ. Det lakk-bilde

som blir igjen etter fremkallelse, tjener

derpå som en maske ved den derpå følg-ende etsing av skiven til den ønskede form. Denne etsing bevirker at der dannes et gjennombrutt spor i skiven for å tilveiebringe isolasjon mellom motstandene Ri og R2 på den ene side og resten av kretsens

elementer på den annen, samt for å forme alle motstandsområder sledes at de får den

forut beregnede geometriske form. Der kan benyttes kjemisk eller elektrolytisk etsing, men sistnevnte har vist seg mest egnet.

Etter dette trinn fjernes det fotoresistive lag ved hjelp av et oppløsnings-middel. «Mesa»-området 60 blir derpå mas-ket ut ved hjelp av den samme fotografiske prosess. Skiven bringes derpå ned i et bad for å fjerne N-laget fullstendig i de områder hvor lyset har virket. Ved denne be-handling foretrekkes en kjemisk etsing. Derpå fjernes det fotoresistive lag.

Gulltråder 70 forbindes deretter mellom elektrodene 50 og de forskjellige områder ved en termisk prosess for å etablere de nødvendige forbindelser, hvoretter det til slutt bare er nødvendig å foreta forbindelsene 71, 72 og 73, av hvilke 71 forbinder de to transistorers Tl og T2 emitterelek-troder 50 med hinannen, 72 forbinder transistorens Tl basiselektrode 54 med motstandenes R2 og R3 forbindelsespunkt, og 73 forbinder transistorens T2 basiselektrode 53 med motstandenes RI og R8 forbindelsespunkt.

Disse forbindelser etableres på følgende måte: Et silisiumoksyd påføres den halvledende skive gjennom en maske ved for-dampning. Denne maske dekker skiven fullstendig, unntatt på lokale steder hvor der skal tilveiebringes elektrisk kontakt. Deretter påføres der på silisiumoksydlaget et elektrisk ledende materiale, såsom gull, i form av striper som danner de på fig. 1 og 2 viste forbindelser 71, 72 og 73.

Det er også mulig å gå frem på den måte at silisiumoksydlaget bare påføres mellom de punkter som skal forbindes med hinannen.

Det isolerende materiale hindrer at de forbindende linjer danner uønskede kort-slutninger eller forbindelser med andre kretselementer eller soner tilhørende samme krets. Således ligger f. eks. forbindelse 71 mellom de to transistorers emittere over, men uten å være i kontakt med disse transistorers basissoner som omgir de respek-tive emittere. En kortslutning mellom disse to soner av samme transistor hindres ved at den P-N-overgang som adskiller de to soner, ender under det isolerende lag på hvis overside forbindelsen er anordnet.

Claims (2)

1. Integrert halvledende miniatyr-kretsanordning som omfatter en halvledende skive med to eller flere kretselementer på eller i skiven, hvor hvert kretselement omfatter en eller flere halvledersoner som befinner seg inntil den ene skiveoverflate, karakterisert ved åt isolerende materiale av silisiumoksyd er anordnet på den nevnte overflate og har åpninger over minst to halvledende soner av forskjellige kretselementer, og at ledende materiale er påført det isolerende materiale og ohmsk forbundet med minst to halvledende soner gjennom de nevnte åpninger.

2. Anordning ii henhold til påstand 1, karakterisert ved at det ledende materiale strekker seg i form av adskilte strimler over det isolerende materiale og på tvers av P-N-overganger som ender under det isolerende materiale.