DE1266406B - Verfahren zum Herstellen mechanisch halternder und elektrisch leitender Anschluesse an kleinen Plaettchen, insbesondere an Halbleiterplaettchen - Google Patents

Verfahren zum Herstellen mechanisch halternder und elektrisch leitender Anschluesse an kleinen Plaettchen, insbesondere an Halbleiterplaettchen

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DE1266406B
DE1266406B DEW38017A DEW0038017A DE1266406B DE 1266406 B DE1266406 B DE 1266406B DE W38017 A DEW38017 A DE W38017A DE W0038017 A DEW0038017 A DE W0038017A DE 1266406 B DE1266406 B DE 1266406B
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Martin Paul Lepselter
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. Cl.:
HOIl
Deutsche Kl.: 21g-11/02
Nummer: 1 266 406
Aktenzeichen: W 38017 VIII c/21 g
Anmeldetag: 24. November 1964
Auslegetag: 18. April 1968
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen mechanisch halternder und elektrisch leitender Anschlüsse an kleinen Plättchen, insbesondere an Halbleiterplättchen, bei dem von einer größeren Scheibe, insbesondere von einer Halbleiterscheibe ausgegangen wird, die eine Mehrzahl solcher je zumindest ein Schaltungselement bildender Plättchen umfaßt und die auf der Oberfläche eine Oxydschicht trägt, wobei die Oxydschicht mit Öffnungen versehen ist, die die erforderlichen elektrischen Kontakte zu den Schaltungselementen ermöglichen.
In der Technologie integrierter Halbleiterschaltung z.B. gehen die gegenwärtigen Hauptüberlegungen dahin, die Isolation zwischen den einzelnen Schaltungselementen befriedigend auszuführen. Der Konstrukteur einer integrierten Schaltung geht hierzu von den beiden Alternativen aus, entweder einen monolithischen Halbleiterblock zu verwenden, in den die zwischen den Elementen vorgesehene Isolation durch eindiffundierte Zonen von bestimmtem Leitungstyp erhalten wird, oder durch Herstellen der Anordnung aus einer Mehrzahl einzelner Halbleiterplättchen. Bei der monolithischen Variante hängt die Isolation zwischen einzelnen Elementen vom Leitungstyp des zwischenliegenden Materials ab, und es können unerwünschte elektrische Kopplungen über Sperrschichten stattfinden, die lediglich zu Isolationszwecken vorgesehen sind. Eine solche Kopplung ist bei bestimmten Schaltungen und Anwendungsgebieten tragbar. In vielen Fällen ist jedoch eine absolute Isolation zwischen einzelnen Schaltungselementen notwendig. In diesen Fällen wird daher der »Plättchenmethode« der Vorzug gegeben.
Diese Methode erforderte jedoch bisher das Herstellen, Handhaben und Verbinden einzelner Halbleiterplättchen äußerst kleiner Abmessungen in einem entsprechend komplizierten Herstellungsvorgang. Außerdem war die hierbei erreichbare Packungsdichte der einzelnen Schaltungselemente begrenzt. Es ist daher ein Weg erwünscht, auf dem die bei der monolithischen Methode erreichbare hohe Packungsdichte der einzelnen Schaltungselemente, zusammen mit der bei der Plättchenmethode erreichbaren vollständigen elektrischen Isolation zwischen den einzelnen Schaltungselementen erhalten werden kann.
Für das eingangs genannte Verfahren ist nun als erfindungsgemäße Besonderheit vorgesehen, daß auf der Oberfläche Leiterbäume aufgebaut werden, die die isolierende Schicht und die Öffnungen überlappende Kontaktteile zum Erzeugen von elektrischen Kontakten mit den Schaltungselementen aufweisen, sowie ein einteiliges Ganzes mit den Kontaktteilen Verfahren zum Herstellen
mechanisch halternder und elektrisch leitender
Anschlüsse an kleinen Plättchen,
insbesondere an Halbleiterplättchen
Anmelder:
Western Electric Company Incorporated,
New York, N. Y. (V. St. A.)
Vertreter:
Dipl.-Ing. H. Fecht, Patentanwalt,
6200 Wiesbaden, Hohenlohestr. 21
Als Erfinder benannt:
Martin Paul Lepselter,
New Providence, N. J. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 17. Dezember 1963
(331168),
vom 7. August 1964 (388 039)
bildende überstehende Anschlußteile, die eine für die mechanische Halterung der Plättchen ausreichende Stärke haben und daß dann Teile der Scheibe vollständig entfernt werden, die im Bereich der überstehenden Anschlußteile und zwischen den Plättchen liegen.
Nach dem vorliegenden Verfahren wird also eine einteilige, als Leiterbaum bezeichnete Kontakt- und Anschlußanordnung hergestellt, die gleichzeitig einen Kontaktteil zu einem sehr kleinen Plättchen sowie einen Anschlußteil für dasselbe bildet, mit dem die Anordnung mit anderen Schaltungselementen verbunden werden kann. Hierbei hat der Anschlußteil die Form eines über den Rand des Plättchens überstehenden Trägers, der zugleich die mechanische Halterung des Plättchens übernimmt. Ein wesentlicher Vorteil ist hierbei der, daß die Anordnung leicht in ein Schaltungsbrett, z. B. in eine gedruckte Schaltung, insbesondere in eine sogenannte Dünnfilmschaltung, eingebaut werden kann.
Insbesondere kann mit dem vorliegenden Verfahren eine integrierte Schaltung dadurch hergestellt werden, daß der Leiterbaum auf zumindest zwei
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benachbarten Plättchen erzeugt wird, und zwar mit zumindest einem Kontaktteil auf jedem Plättchen und zumindest einem die Plättchen vereinigenden, eine Brücke bildenden Anschlußteil. Allgemein werden hierbei zunächst die verschiedenen Schaltungselemente innerhalb einer einteiligen Scheibe in der gewünschten Anordnung erzeugt. Anschließend werden mechanische stabile Metallverbindungen als Leiterbäume zwischen den einzelnen Schaltungselementen auf einer Fläche der Scheibe aufgebaut. Wo eine Isolation notwendig ist, verlaufen diese Metallverbindungen auf oxydbeschichteten Bereichen der Fläche. Anschließend wird die einteilige Scheibe dahingehend behandelt, daß das zwischen den einzelnen· Schaltungselementen vorhandene Halbleitermaterial vollständig entfernt wird. Nichtsdestoweniger verbleibt aber die resultierende Anordnung wegen der aufgebrachten Leiterbäume in mechanisch stabilem Zustand. Verschiedene alternative Methoden zum Aufteilen der Scheibe in die die Schaltungselemente bildenden Plättchen sollen nachstehend noch im einzelnen beschrieben werden. Auf diese Weise werden nicht nur die integrierten Schaltungen im gewünschten Sinne verbessert; es wird auch das Herstellungsverfahren derselben erheblich vereinfacht. In diesem Zusammenhang sei bemerkt, daß ein ein Schaltungselement bildendes Plättchen auch mehrere Einzelhalbleiterelemente, gleichgültig, ob aktive oder passive, enthalten kann.
Ein älterer Vorschlag für ein Verfahren zum gleichzeitigen Herstellen von mehreren Halbleiteranordnungen, die auf einer größeren Scheibe aus einkristallinem Halbleitermaterial eines bestimmten Leitungstypus angeordnet und durch rasterartige Vertiefungen voneinander getrennt sind und zuvor mit Hilfe von Masken gleichzeitig mit einer oder mehreren Schichten unterschiedlicher Leitfähigkeit sowie auf einer Oberfläche mit zwei oder mehreren sperrenden und/oder sperrfreien Elektroden versehen worden sind, besteht darin, daß die mit den Elektroden versehenen Oberflächen der Halbleiteranordnungen gleichzeitig mit einer die Elektroden nicht bedeckenden Isolierschicht überzogen werden, daß auf die Oberflächen der Isolierschichten ein aus metallischen Längs- und Querstreifen bestehendes Netz aufgebracht und mit diesen fest verbunden wird, daß jede Elektrode mit einem Längsstreifen des Netzes durch gleichzeitiges Aufbringen von leitenden Bahnen elektrisch verbunden wird, daß durch Entfernung von Halbleitermaterial die Halbleiterscheibe an den rasterartigen Vertiefungen zerteilt wird und danach die einzelnen Halbleiteranordnungen durch Zerschneiden der Längs- und Querstreifen des Netzes vollständig voneinander getrennt werden.
Bei diesem älteren Verfahren wird also auf die Oberfläche der Isolierschicht ein aus metallischen Längs- und Querstreifen bestehendes Netz, das aus einer selbsttragenden Folie vorher hergestellt worden ist, aufgebracht und mit der Isolierschicht fest verbunden. Anschließend wird jede Elektrode mit einem Längsstreifen des Netzes verbunden, und zwar durch gleichzeitiges Aufbringen entsprechend ausgebildeter leitender Bahnen.
Demgegenüber sind beim vorliegenden Verfahren diese leitenden Bahnen bereits durch die Kontaktteile der Leiterbäume selbst erzeugt worden, die — wie erwähnt — außer den eigentlichen Kontaktteilen auch noch überstehende, mit denselben ein einteiliges Ganzes bildende Anschlußteile aufweisen. Demgegenüber bilden die mit den Anschlußteilen äquivalenten Längs- und Querstreifen des beim älteren Verfahren verwendeten Netzes kern einteiliges Ganzes mit den dort vorgesehenen, zu den Elektroden hin führenden leitenden Bahnen, weil diese leitenden Bahnen erst nach Befestigung des Netzes aufgebracht werden.
Schließlich wird beim älteren Verfahren die Halbleiterplatte durch Entfernung von Halbleitermaterial
ίο an den rasterartigen Vertiefungen zerteilt, alle HaIbleiterplättchen werden also dort immer noch durch das Netz zusammengehalten. Demgegenüber zerfällt beim vorliegenden Verfahren die Halbleiterscheibe in ihre Einzelteile bereits beim Entfernen derjenigen
is Teile der Halbleiterscheibe, welche im Bereich der überstehenden Anschlußteile und zwischen den HaIbleiterplättchen liegen, sofern die überstehenden Anschlußteile nicht eine Brücke zwischen benachbarten Plättchen zum Aufbau entsprechender integrierter Schaltungen bilden.
Nach einer Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung wird eine Halbleiterscheibe unter Verwendung bekannter Maskier-, Ätz- und Diffusionsmethoden mit dem Ziel behandelt, die jeweils ge- wünschte Schaltungselementanordnung innerhalb der Scheibe zu erzeugen. Auf einer Fläche der Scheibe wird dann ein die Schaltungselemente entsprechend dem gewünschten Schaltungsaufbau verbindendes MetallfUmmuster niedergeschlagen. Dieses Muster wird hierbei auf die auf der Oberfläche vorgesehene Oxydabdeckung sowie durch die Öffnungen derselben hindurch auf der Scheibe aufgebracht. Vorteilhafterweise wird hierzu eine Mehrfachbeschichtung, beispielsweise eine Titanschicht, gefolgt von einer Platin- und einer Goldschicht, verwendet. Hierbei wird die Dicke der Goldschicht in denjenigen Gebieten stark vergrößert, in welchen die Begrenzungen zwischen den die verschiedenen Schaltungselemente tragenden Plättchen der integrierten Schaltung liegen. Anschließend wird die gegenüberliegende Fläche der Scheibe entsprechend maskiert, so daß eine Entfernung des Halbleitermaterials ermöglicht wird, das zwischen den einzelnen Plättchen liegt. Eine solche Entfernung kann beispielsweise mit Hilfe chemischer Ätzverfahren oder mit Hilfe mechanischen oder elektrischen Bombardements erfolgen. Das gewählte Materialabtragsverfahren muß eines sein, das die Begrenzungen der einzelnen Plättchen überbrückenden Metallverbindungen nicht erodiert. So ist beispielsweise das zur Entfernung von Silizium dienende Ätzmittel, nämlich eine Fluor-Wasserstoff-Salpetersäure-Mischung, hierfür geeignet. Man erhält also im Ergebnis erne integrierte Schaltungsanordnung, bei der die die verschiedenen Schaltungselemente tragenden Plättchen aus einem einteiligen Ganzen hergestellt worden sind, aber nunmehr einen gewissen und sehr kleinen Abstand voneinander haben, nichtsdestoweniger aber durch die Leiterbäume mechanisch gehaltert und elektrisch in der gewünschten Weise miteinander verbunden sind.
Ein Gesichtspunkt des vorliegenden Verfahrens beruht in der Nutzanwendung der Entdeckung, daß die Grenzfläche zwischen einer Schicht eines sogenannten aktiven Metalls, z. B. Titan oder Tantal, und einem dielektrischen Oxyd, z. B. Siliziumdioxyd, eine praktisch unüberwindbare Barriere gegen ein Eindringen schädlicher Substanzen bildet. Unter aktivem Metall soll hier ein Metall verstanden sein, das mit
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Sauerstoff leicht in eine Verbindung eingeht und, satoren, in die Scheibe eingearbeitet, z. B. eindiffun-
wenn es auf eine dielektrische Oxydschicht, bei- diert werden und in der Schaltung enthalten sein
spielsweise eine SiO2-Schicht, aufgebracht wird, sich können. Auch kann ein einziges Plättchen mehr als
auch mit dem Sauerstoff der Oxydverbindung selbst nur ein einziges Halbleiterelement enthalten, und
verbindet, wodurch eine außergewöhnlich gute Haf- 5 zwar beispielsweise sowohl aktive als auch passive
tung des Metalls auf der Oxydschicht resultiert. Viele Elemente.
Halbleiterbauelemente der Schaltung haben pn-Über- Auf die Diffusionsbehandlung folgend, wird die
gänge, die die Oberfläche schneiden. Demgemäß Halbleiterscheibe mit einem Metallfilmverbindungs-
kann eine solche Fläche hermetisch abgedichtet wer- muster versehen, das beispielsweise durch Auf-
den durch Aufbringen einer SiO2-Schicht, gefolgt io dampfen durch Metallmasken hindurch oder durch
von einer Aktivmetallschicht. mittels photochemischer Verfahren hergestellter Mas-
Darüber hinaus kann ein weiterer Schutz solcher ken hindurch erzeugt wird. Wie aus der Zeichnung Flächen erhalten werden durch Aufbringen einer hervorgeht, ist jedes Plättchen auf einer Seite, auszusätzlichen Kontaktmetallschicht, z. B. Platin, Silber genommen der Teile, die mit Metallelektroden ver- oder Gold oder einer Kombination hiervon, auf der 15 sehen sind, mit einem Siliziumdioxydfilm bedeckt. Aktivmetallschicht, die die vertikalen Projektionen So ist beispielsweise beim Plättchen 11 die Verbinder darunterliegenden pn-Übergänge abdeckt sowie dung zur n+-leitenden Zone 21 mit Hilfe des abgesich über dieselben hinaus vorerstreckt. Bei einem schiedenen Metallfilms 18 erfolgt und zur p-leitenden solchen Aufbau wird daher ein seitliches, längs der Zone 22 mit Hilfe des Metallfilms 17. Eine Verbin-Schichtengrenzfläche erfolgendes Eindringen von 20 dung zur n+-leitenden Zone 24 geschieht über den Verunreinigungen durch die Oxyd-Aktivmetall-Kom- Metallelektrodenteil 25. Eine Verbindungsbrücke zu bination verhindert, während eine Diffusion in Quer- benachbarten Plättchen ist, wie aus der Zeichnung richtung durch die etwas poröse Aktivmetall- und hervorgeht, beispielsweise im Falle der Elektrode 18 Oxydschicht hindurch von den äußeren Kontakt- mit Hilfe des verdickten Metallteils 19 zur Ober-Metallbeschichtungen ausgeschlossen wird. 25 fläche des benachbarten Elements 12 hergestellt. Die
Solche Schichtkombinationen für den Aufbau der Verbindungsbrücke von der Elektrode 17 erfolgt über Leiterbäume ermöglichen also nicht nur eine mecha- den verdickten Metallteil 20 zur Oberfläche des nische Halterung und eine elektrische Verbindung, Plättchens 14. In ähnlicher Weise verläuft eine Versondern zugleich auch eine sichere Verkapselung der bindungsbrücke zwischen der Elektrode 25 und der Halbleiterbauelemente. 30 Elektrode 27, die den Anschluß an die p-leitende
Im folgenden ist das Verfahren nach der Erfindung Zone 29 des Plättchens 13 bildet, über den verdickten
an Hand der Zeichnung beschrieben; es zeigt Metallteil 26. Die Oberfläche der Halbleiterplättchen
F i g. 1 eine Schrägansicht, teilweise geschnitten, ist, ausgenommen an den Teilen, an denen die Me-
eines Teils einer nach dem vorliegenden Verfahren tallfilmelektroden aufgebracht worden sind, mit einer
hergestellten Schaltung, 35 Siliziumdioxydschicht unterschiedlicher Dicke be-
F i g. 2 eine Draufsicht auf eine nach dem vor- deckt, wie dies durch die Teile 15,16 und 28 bei
liegenden Verfahren hergestellte integrierte Schaltung den einzelnen Plättchen U, 12 bzw. 13 dargestellt
und ist. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, überlappen die Me-
F i g. 3 das Schaltbild der Anordnung nach F i g. 2. tallverbindung diese Oxydbeschichtung. Jeder der
In F i g. 1 sind Teile von sechs Plättchen einer 40 verdickten Metallteile 19, 20 und 26 sind in der integrierten Schaltung dargestellt. Es sei bemerkt, Hauptsache aus Gold aufgebaut worden, und zwar daß die Figur im Interesse der Klarheit eine nicht auf einer Basis, bestehend aus einer Titan- und einer maßstabsgerechte Vergrößerung darstellt. Es sind Platinschicht. Üblicherweise können die anfänglichen nur vier der Plättchen 11,12,13 und 14 so weit dar- Schichten aus Titan und Platin etwa 0,1 bzw. 0,5 μπι gestellt, daß ihre mechanische und elektrische Ver- 45 dick sein. Die Goldschicht ist andererseits viele Male bindung zu sehen ist. Die Teile der Plättchen 40 und dicker, ihre Dicke liegt im Einzelfall oberhalb etwa 41 zeigen die mögliche Weiterführung der Anord- 10 μΐη. Während der Herstellung wird üblicherweise nung. Im einzelnen können die Plättchen aus ein- die Dicke der Halbleiterscheibe reduziert, so daß die kristallinem Silizium bestehen, sie sind aus einer zwischen den Plättchen zu entfernende Silizium-Scheibe herausgearbeitet, die etwa 0,076 bis 0,127 mm 50 materialmenge reduziert wird. Demgemäß kann der dick und etwa 645 mm2 groß ist. fertige Aufbau, von dem ein Teil durch die Anord-
Zunächst (s. Fig. 1) wird die Halbleiterscheibe nung 10 der Fig. 1 dargestellt ist, einen etwa 25 bis
einer Reihe Diffusionsschritte mit dem Ziel unter- 50 μπι dicken Halbleiterteil aufweisen, bei dem fer-
worfen, planare Halbleiterelemente so zu erzeugen, . ner die einzelnen Plättchen 11,12,13 und 14 in
wie diese für die jeweilige Schaltung gewünscht sind. 55 gegenseitigem Abstand durch dicke Metallteile 19,
So weist beispielsweise das Plättchen 11 eine n+-lei- 20 und 26 gehalten werden, die vorteilhafterweise
tende Emitterzone 21 auf, ferner zwischenliegende etwa 13 μηι dick sind. Im Einzelfall können die
p- und η-leitende Zonen 22 bzw. 23, wiederum ge- Dicken der Metallteile zwischen etwa 6 und 25 μπι
folgt von einer als Unterlage dienenden n+-leitende entsprechend der geforderten mechanischen Stabilität
Zone 24. Der sich hierauf beziehende Herstellungs- 60 liegen.
Vorgang der Anordnung soll im einzelnen nicht be- Ein besseres Verständnis der Vorteile dieser beschrieben werden, da er nicht Bestandteil der Erfin- sonderen Struktur ergibt sich aus einer Erläuterung dung ist. Die hierfür in Frage kommenden Methoden, verschiedener alternativer Herstellungsmethoden, einschließlich epitaktischer Abscheidung, gefolgt von Wie vorstehend erwähnt, sind diejenigen anfäng-Maskier- und Diffusionsschritten, sind allgemein be- 65 liehen Fabrikationsschritte üblich und allgemein bekannt. Ferner sei bemerkt, daß zusätzlich zu aktiven kannt, die eine diffundierte Halbleiterscheibe zum Elementen, z. B. Transistoren und Dioden, auch Ergebnis haben, auf der eine Siliziumoxydschicht passive Elemente, z. B. Widerstände und Konden- aufgebracht worden ist, und zwar mit Hilfe entweder
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irgendeines der verschiedenen Dampfabscheidungs- Vorgang weniger hinterschnitten. Der Abstand zwi-
verfahren oder mit Hilfe thermischer Züchtungsver- sehen den einzelnen Plättchen kann daher kleiner
fahren. Die oxydbeschichtete Oberfläche wird dann gemacht werden.
unter Verwendung photochemischer Verfahren mas- Bei einer weiteren alternativen Prozedur wird als kiert. Hierbei wird ein Muster entwickelt, das zum 5 Maske auf der Rückseite eine hierauf abgeschiedene Abscheiden der Kontaktierelektroden 17, 18,25 und Goldmaske verwendet, und die nicht maskierten, 27 dient. Anschließend werden eine Titanschicht und zwischen den einzelnen Plättchen gelegenen Siliziumeine Platinschicht auf der maskierten Oberfläche bereiche werden dann durch abtragende Schneidabgeschieden, verfahren entfernt, die in der einschlägigen Technik Entsprechend einer Herstellungstechnik wird im io bekannt sind. Außer diesen abtragenden Schneidnächsten Verfahrensschritt die Scheibe wieder mas- verfahren können auch andere Verfahren, z. B. kiert, so daß nur diejenigen Teile exponiert bleiben, kathodisches Zerstäuben und Elektronenstrahlauf denen die dicken Metallteile 19, 20 und 26 her- bearbeitung verwendet werden, zustellen sind. Diese nicht maskierten Teile werden Die integrierte Schaltung, wie sie entsprechend einer starken Goldabscheidung mit dem Ziel unter- 15 hergestellt worden ist, bildet nach der Entfernung worfen, die Zwischenverbindungen bis zu einer für des zwischen den einzelnen Plättchen gelegenen die gewünschte mechanische Festigkeit ausreichen- Materials eine Struktur, die in den Fällen weiter in den Stärke aufzubauen. Die Oberfläche wird dann Teile zerschnitten werden kann, in denen in die ganze erneut maskiert, wobei das gesamte Metallverbin- Scheibe eine sich wiederholende Anordnung intedungsmuster einschließlich der Elektrodengebiete 17, 20 grierter Schaltungen gleichzeitig eingearbeitet wor-18, 25 und 27 unabgedeckt verbleibt. Diese unmas- den ist.
kierten Gebiete werden dann einer weiteren dünnen In der F i g. 2 ist eine Draufsicht auf eine inte-Goldabscheidung unterworfen, so daß ein Gold- grierte Schaltung 50 dargestellt, die vier Transistoren schutzüberzug über das gesamte Metallfihnmuster und fünf Widerstände besitzt und ein modifiziertes erhalten wird. 25 DCTL- oder invertiertes »UND«-Gatter bildet, das Es sei bemerkt, daß das Verbindungsmuster auch zum Aufbau einer logischen Schaltung geeignet ist. Teile aufweist, die sich über den Umfang der inte- Drei Halbleiterplättchen 51, 52 und 53 sind im Abgrierten Schaltung selbst hinaus erstrecken. Solche stand voneinander durch starke Metallverbindungen Vorsprünge oder Leitungen bilden ein bequemes 54, 55, 56, 57, 58 und 59 gehalten. In der F i g. 3 ist Mittel zum Herstellen äußerer Anschlüsse an die 30 das Schaltbild des Aufbaus nach Fig.2 dargestellt, integrierte Schaltung. in der, soweit praktikabel, identische Bezugsziffern Zu diesem Zeitpunkt sind verschiedene andere verwendet sind. Vier Eingangsverbindungen sind Alternativen verfügbar, mit deren HiIEe das zwischen durch starke Metalleiter 62, 63, 64 und 65 gebildet, den einzelnen Plättchen gelegene Halbleitermaterial die je mit einem im Plättchen 53 vorgesehenen Einentfernt werden kann. Entsprechend einem Ver- 35 gangswiderstand 81, 82, 83 bzw. 84 verbunden sind, fahren kann die gegenüberliegende Seite der Scheibe Jede Eingangsleitung ist -mit der Basiselektrode 68, unter Verwendung photochemischer Verfahren mas- 69, 70, 71 eines diffundierten npn-Übergangstrankiert werden, wonach die Scheibe im Falle einer sistors 84, 85, 86 bzw. 87 verbunden. Die Emitter Siliziumscheibe mit Hilfe des Standardätzmittels, der Transistoren sind über eine gemeinsame Leitung Mischung aus Fluorwasserstoffsäure und Salpeter- 40 mit dem äußeren Verbindungsanschluß 61 verbunsäure, durchgeätzt wird. Hierdurch werden die nicht den. Die Kollektoren der vier Transistoren sind mit maskierten Silizium- und Siliziumdioxydteile ent- einem gemeinsamen Leiter 66 verbunden, der seinerfernt, nicht aber die Metallteile 19,20 und 26. Vor- seits mit einem im Plättchen 51 eingearbeiteten teilhafterweise wird die gesamte Fläche, auf der die Widerstand 80 verbunden ist. Vom Widerstand 80 Verbindungen aufgebracht sind, maskiert, und zwar 45 aus bildet ein Leiter 60 die äußere Zuführung, unter Verwendung von Wachs oder anderem ätz- Die integrierte Schaltung 50 wird als Teil einer beständigem Material. Ist das Material relativ dick, großen Anzahl gleicher Schaltungen aus einer einbeispielsweise von 76 bis 127 μπι, so findet bei diesem zigen Halbleitermaterialscheibe hergestellt. Der Ab-Ätzvorgang eine gewisse Hinterschneidung des mas- stand zwischen den Plättchen 51, 52 und 53 kann in kierten Halbleitermaterials statt. Es muß daher 50 der Größenordnung von 13 μπι liegen, und die ganze beim Aufbau der Anordnung dieser Hinterschnei- Vorrichtung hat eine sehr hohe mechanische Stabidung Rechnung getragen werden. lität wegen der durch die starken Metallverbindungen Ein weiteres Verfahren liegt in der Reduzierung vorgesehenen Halterung. Die doppelstreifige Anordder Siliziumscheibendicke vom vorstehend genannten nung 54 und 55 zwischen dem gemeinsamen Kollek-Dickenbereich (76 bis 127 μπι) auf etwa 25 bis 50 μΐη 55 toranschluß und dem Plättchen 51 dient sowohl zur durch mechanische oder chemische Methoden. Dies mechanischen Stabilisierung als auch zur Herstellung hat den Vorteil, daß die dünnere Scheibe gegenüber eines nach außen führenden Anschlusses 55 für die infrarotem Licht praktisch transparent ist. Es kann Kollektoren.
daher eine Maske auf der gegenüberliegenden Fläche Die Beschreibung ist zwar im einzelnen an Hand der dünnen Scheibe leicht in Stellung gebracht wer- 60 elektronischer Vorrichtungen erfolgt, die aus HaIbden, und zwar durch einfaches durch die Scheibe leitermaterial hergestellt sind. Die beschriebene Techhindurch erfolgendes Beobachten unter einem Infra- nik der Verwendung niedergeschlagener Metallfilme rotmikroskop und durch Ausrichten der Maske rela- erhöhter Dicke für den in Rede stehenden Zweck tiv zum auf der oberen Oberfläche vorgesehenen kann auch im Zusammenhang mit anderen UnterMuster. Anschließend kann, wie oben beschrieben 65 lagsmaterialien verwendet werden. Insbesondere worden, eine ätzbeständige Maske in Verbindung kann hierbei diese Technik zur Herstellung von Vormit einem Ätzmittel verwendet werden. Da hierbei richtungen in Form dünner Füme verwendet werdas Siliziummaterial dünner ist, wird es beim Ätz- den, bei denen die Unterlage ein keramisches Mate-
rial oder sogar ein Graphitblock ist. Unter Verwendung der starken äußeren Metalleiter der in der F i g. 2 durch die Glieder 60 und 61 beschriebenen Art können Aufbauten leicht hergestellt und einfach mit anderen Schaltungsteilen verbunden werden, und zwar durch Befestigen oder Anlöten dieser Leiter an andere Elektroden oder Anschlüsse.
Femer können die starken Metallteile, die als verbindende Stromwege hergestellt worden sind, auch auf beiden Seiten des Halbleitermaterials aufgebracht werden. Bei bestimmten Schaltungsausführungen kann es notwendig sein, eine Verbindung von der einen Oberflächenseite zur anderen Oberflächenseite des Halbleiterplättchens hindurchzuführen. Es ist daher für den Entwurf einer Schaltung größtmöglichste Freizügigkeit vorhanden. Im allgemeinen erfordert eine derartige Konfiguration chemische Ätzmittel zur Entfernung des zwischenliegenden Halbleitermaterials, insbesondere in Schaltungen, die sich durch besonders hohe Packungsdichte auszeichnen. Es kann auch im einen oder anderen Fall notwendig werden, als Zufluß oder Abflußöffnungen dienende Durchbrechungen in den starken Metallteilen selbst vorzusehen, so daß ein adäquater Ätzmittelfluß sichergestellt ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ermöglicht die Verwendung starker Metallverbindungen in bandförmiger Konfiguration einen Aufbau, der selbst leicht in Mikrowellenübertragungskreisen eingearbeitet werden kann. Die Einarbeitung von nach dem vorliegenden Verfahren hergestellter Anordnungen in Übertragungsleitungen des Bandleitungstyps liegt daher für den einschlägigen Fachmann auf der Hand.
Doch zurück zur F i g. 1, in der ein Übergang zwisehen einer p-leitenden und einer η-leitenden Zone im Plättchen 11 neben der verdickten Metallverbindung 19 liegend dargestellt ist. Zum hermetischen Abschließen des pn-Überganges wird die Verbindung 19 vorteilhafterweise dadurch gebildet, daß die den pn-übergang abdeckende Oxydschicht zunächst mit einem aktivem Metall beschichtet wird. Aktive Metalle, auf die vorliegend allgemein Bezug genommen wird, stehen in den Gruppen IVa, Va und VIa des Periodischen Systems. Die aktiven Metalle umfassen insbesondere Titan, Zirkon, Hafnium, Vanadium, Tantal, Niob und Chrom. Die Grenzfläche zwischen Oxyd und einem dieser aktiven Metalle oder einer Kombination derselben bildet, wie gefunden worden ist, eine praktisch unüberwindbare Schranke gegen ein Eindringen schädlicher Substanzen, die den pn-übergang angreifen könnten. Im einzelnen wurde gefunden, daß beispielsweise eine 0,1 μΐη dicke Titanschicht ein Eindringen schädlicher Substanzen zuverlässig verhindert.
Die Verbindung 19 wird dann durch Beschichten der Schicht aktiven Metalls, z. B. einer Titanschicht, mit einer Kontaktmetallschicht, z. B. einer Platin-, Silber-, Nickel-, Palladium-, Rhodium- oder Goldschicht, fertiggestellt. Die Kontaktschicht, meist Gold, ist im allgemeinen über 10 μΐη dick und erzeugt die mechanische Stabilität zum Halten der getrennten Plättchen in gegenseitigem Abstand voneinander und sorgt zugleich für die gewünschte elektrische Verbindung derselben. Es wird daher durch die Verwendung des vorstehend beschriebenen Oxyd-Metall-Schichtaufbaues ein hermetischer Abschluß erhalten, wobei gleichzeitig die einzelnen Elemente elektrisch miteinander verbunden und mechanisch gehaltert sind.

Claims (5)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Herstellen mechanisch halternder und elektrisch leitender Anschlüsse an kleinen Plättchen, insbesondere an Halbleiterplättchen, bei dem von einer größeren Scheibe, insbesondere von einer Halbleiterscheibe, ausgegangen wird, die eine Mehrzahl solcher je zumindest ein Schaltungselement bildender Plättchen umfaßt und die auf der Oberfläche eine Oxydschicht trägt, wobei die Oxydschicht mit Öffnungen versehen ist, die die erforderlichen elektrischen Kontakte zu den Schaltungselementen ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberfläche Leiterbäume aufgebaut werden, die die isolierende Schicht und die Öffnungen überlappende Kontaktteile zum Erzeugen von elektrischen Kontakten mit den Schaltungselementen aufweisen, sowie ein einteiliges Ganzes mit den Kontaktteilen bildende überstehende Anschlußteile, die eine für die mechanische Halterung der Plättchen ausreichende Stärke haben, und daß dann Teile der Scheibe vollständig entfernt werden, die im Bereich der überstehenden Anschlußteile und zwischen den Plättchen liegen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbäume mehrschichtig aufgebaut werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst Titan auf den Plättchen niedergeschlagen wird, daß sodann auf der Titanschicht eine Platinzwischenschicht und schließlich auf dieser eine Goldschicht aufgebaut werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Plättchen etwa 25 bis 50 μΐη dick sind und daß die überstehenden Anschlußteile auf eine Dicke von etwa 10 μΐη und darüber aufgebaut werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiterbaum auf zumindest zwei benachbarten Plättchen erzeugt wird, und zwar mit zumindest einem Kontaktteil auf jedem Plättchen und zumindest einem die Plättchen vereinigenden, eine Brücke bildenden Anschlußteil.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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