DE1284517B

DE1284517B - Integrierte Halbleiterschaltung

Info

Publication number: DE1284517B
Application number: DEF31938A
Authority: DE
Inventors: Noyce Robert N
Original assignee: Fairchild Camera and Instrument Corp
Current assignee: Fairchild Semiconductor Corp
Priority date: 1959-09-11
Filing date: 1960-08-22
Publication date: 1968-12-05
Also published as: FR1266703A; GB959667A; US3150299A; DE1489893B1

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine integrierte den Zonen mit η-Leitfähigkeit, die zu beiden Seiten

Halbleiterschaltung mit mehreren in einem platten- der Eigenhalbleiterzone liegen, ermöglicht,

förmigen Halbleiterkörper aus eigenleitendem oder Durch die deutsche Patentschrift 833 366 ist ein

hochohmigem Halbleitermaterial angeordneten, ka- Halbleiterverstärker bekanntgeworden, bei dem auf

pazitätsarm gegeneinander isolierten, störstellen- 5 einen halbkugelförmigen Halbleiterkörper mehrere in

leitenden Kristallbereichen vom ersten Leitf ähigkeits- verschiedenen Schalt- bzw. Verstärkerstufen wirkende

typ, in die jeweils die gewünschten Schaltelemente Elektrodensysteme aufgesetzt sind. Es handelt sich

eingebracht sind. also um eine Mehrzahl von Punktkontakttransistoren

Es ist bekannt, daß integrierte Schaltungen be- auf einem einzigen Grundkörper aus Halbleitersondere Vorteile bieten, jedoch haben die Schwierig- io material.

keiten, die die Herstellung der elektrischen Isolation Aus der deutschen Patentschrift 966 849 ist es bezwischen den einzelnen Elementen bereitet, unter kannt, in einem Transistorelement zwei Zonen geBerücksichtigung des Erfordernisses einfach auf- genüber einer dritten Zone in einem Abstand angebauter Anordnungen und niedriger Herstellungs- zuordnen, der kleiner als die charakteristische kosten den Fortschritt auf diesem Gebiet der Technik 15 Diffusionslänge der Minoritätsladungsträger in dem bisher erschwert. Zwar sind bereits integrierte Schal- Halbleiterkörper ist, während der gegenseitige Abtungen hergestellt worden, jedoch ist die Anwendbar- stand zwischen der ersten und der zweiten Zone keit beschränkt, und zwar vor allem durch die größer ist als diese charakteristische Diffusionslänge, ungenügende Isolation zwischen den einzelnen Diese Patentschrift gibt jedoch nicht die technische Bereichen oder Elementen der Anordnung, und es 20 Lehre, Störstellenhalbleiterzonen und Eigenhalbleiterist auch noch nicht gelungen, die erheblichen Her- zonen so zu kombinieren, daß man Isolationsstellungsschwierigkeiten zu überwinden, die hohe Wirkungen erhält.

Kosten bedingen und zu unwirtschaftlichen Preisen Gemäß einem älteren Vorschlag ist schließlich eine

der hergestellten Anordnungen führen. mikrominiaturisierte, integrierte Halbleiterschaltungs-

Zweck der Erfindung ist, diese Nachteile zu be- 35 anordnung vorgesehen, deren wesentliches Merkmal heben und einen einfachen Schaltungsaufbau und ein darin besteht, daß alle Schaltungselemente einer besonders einfaches, vorteilhaftes Herstellungs- elektrischen Funktionseinheit in einer im wesentverfahren zu ermöglichen, bei dem nur solche Ver- liehen zweidimensionalen, ebenen Anordnung an der fahrensschritte anzuwenden sind, wie sie bereits in gleichen Fläche des Halbleiterplättchens wenigstens der Technik der Herstellung von Halbleiterbau- 30 zum Teil in diesem angeordnet sind. Auch diesem elementen zur Verfügung stehen. Außerdem soll die Vorschlag ist nicht die Lehre zu entnehmen, eine vorliegende integrierte Halbleiterschaltung in vorteil- Kombination eigenleitender und störstellenleitender hafter Weise einen sehr hohen Grad elektrischer Bereiche zum Zweck der Isolation zu verwenden; die Isolation zwischen denjenigen Bereichen aufweisen, vorliegende Erfindung ist außerdem keineswegs die in der Schaltung zur Ausbildung der gewünschten 35 darauf beschränkt, daß die Schaltungselemente an Schaltelemente vorhanden sind. Dabei soll Material der gleichen Fläche des Halbleiterplättchens liegen, mit verhältnismäßig hohem spezifischem Widerstand sondern sie bietet auch vorteilhafte Möglichkeiten, verwendet werden, das als einheitlicher Teil inner- beide Flächen des Halbleiterplättchens auszunutzen, halb des gesamten Aufbaues vorhanden ist, und es Es ist im Zusammenhang mit der Erfindung von sollen Kombinationen dieses Materials mit leit- 40 Bedeutung, daß eigenleitendes Silizium einen spezifähigerem Halbleitermaterial benutzt werden, um fischen Widerstand von etwa 300 000 Ohm · cm hat, verschiedene Grade elektrischer Isolation im Zu- und dieser hohe Widerstand wird nach der Erfindung sammenhang mit den vorgesehenen Anwendungs- bei der Herstellung isolierender Sperren verwendet, möglichkeiten der Erfindung zu erreichen. Nach einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfin-

Die Bezeichnung »Eigenhalbleiter« wird nach- 45 dung ist vorgesehen, daß eigenleitende Sperren des folgend im Zusammenhang mit solchem Halbleiter- Schaltungsaufbaues mit störstellenleitenden Sperrmaterial gebraucht, welches von nahezu idealer und zonen vorgegebener Polarität kombiniert werden, um reiner Beschaffenheit ist, und in dem die Dichten der auf diese Weise pn-Übergänge in Verbindung mit den Elektronen und Defektelektronen im Fall des ther- Sperren hohen spezifischen Widerstandes zur Vermischen Gleichgewichts nahezu gleich sind; die Be- 50 vollkommnung der Isolation zu erhalten. Im Hinblick zeichnung »Störstellenhalbleiter« wird dagegen für auf das Erfordernis der Isolation gegenüber Wechsel-Halbleitermaterial gebraucht, welches Akzeptoren- Stromsignalen ist hierbei eine physikalische Trennung oder Donatoren-Verunreinigungen aufweist und dem- der p- und η-Flächen eines pn-Übergangs durch eigenentsprechend die in der Halbleitertechnik bekannten leitendes Material vorgesehen, um auf diese Weise Eigenschaften hat. 55 Kapazitätseffekte der Sperrschicht möglichst gering

Die Erfindung besteht nun bei der eingangs ge- zu halten. Die vorliegende integrierte Halbleiternannten integrierten Halbleiterschaltung darin, daß schaltung kann in sehr vollkommener und wirtschaftdie gegenseitige Isolation der störstellenleitenden licher Weise durch die nachfolgend beschriebenen Kristallbereiche durch die Kombination einer oder Verfahren hergestellt werden, da diese Verfahren mehrerer eigenleitender Halbleiterzonen mit einer 60 die in der Halbleitertechnik bereits zur Verfügung oder mehreren störstellenleitenden Halbleiterzonen stehenden Verfahrensschritte vorsehen,
vom zweiten Leitfähigkeitstyp bewirkt wird. Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist, daß

Aus der deutschen Auslegeschrift S 36403 VIII c/ die Herstellung einer integrierten Halbleiterschaltung 21g, Fi g. 4, ist es bekannt, in einem als dünner unter Verwendung von eigenleitendem Material erDraht ausgebildeten Halbleiterkörper mit n-Leit- 65 folgt, und man auf diese Weise eine höchstmögliche fähigkeit eine verhältnismäßig kleine Eigenhalbleiter- elektrische Isolation zwischen den innerhalb der Anzone vorzusehen. Diese Eigenhalbleiterzone ist jedoch Ordnung gebildeten Bereichen erhält. Ein weiterer so gering bemessen, daß sie einen Stromfluß zwischen Vorteil der Erfindung ist, daß sie besonders einfache

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und zweckmäßige Verfahren zur Herstellung einer In F i g. 2 ist eine weitere bevorzugte Ausführungsintegrierten Halbleiterschaltung ermöglicht, wobei form der Erfindung dargestellt, welche besonders lediglich Diffusionsverfahren anzuwenden sind. Ein zweckmäßig für solche Anwendungen ist, bei denen Vorteil der Erfindung ist ferner, daß sie die Herstel- der spezifische Widerstand des Eigenhalbleiterlung einer integrierten Halbleiterschaltung ermöglicht, 5 materials der Sperre innerhalb des Schaltungsaufwelche eine Vielzahl von störstellenleitenden Bereichen baues unter bestimmten Betriebsbedingungen abaufweist, die je nach Bedarf derart gestaltet werden sinken kann. Eine Ausführungsform dieser Art ist können, daß sie die gewünschten Schaltelemente auch besonders geeignet, um den Durchgang von bilden, wobei eine höchstmögliche Isolation zwischen Wechselstromsignalen zwischen verschiedenen Zonen den Bereichen für alle Arten von Signalen und 10 des Schaltungsaufbaues zu verhindern, wie nach-Spannungen gebildet ist, die bei solchen Bereichen folgend noch erläutert werden wird. Der vereinfacht auftreten können. Vorteilhaft ist auch, daß man bei dargestellte Aufbau der Schaltungsanordnung nach Anwendung der Erfindung integrierte Halbleiter- F i g. 2 enthält eine Einkristallplatte 23, welche zwei schaltungen enthalten kann, welche praktisch kapa- störstellenleitende Kristallbereiche 21 und 22 aufzitätsfreie elektrische Isolationen zwischen den inner- 15 weist, die durchgehend ausgebildet sind und durch halb der Anordnung gebildeten Bereichen aufweisen, eine Sperre 24 aus Eigenhalbleitermaterial getrennt welche die einzelnen Schaltelemente innerhalb der sind. Zusätzlich ist als Teil des Schaltungsaufbaues Anordnung bilden. dieser Ausführungsform eine weitere Sperre oder

Weitere zweckmäßige Ausführungsformen der Er- Innenwandung 26 vorgesehen, welche sich ebenfalls

findung ergeben sich aus der nachfolgenden Be- 30 quer durch die Platte erstreckt und zwischen der

Schreibung, in der auf die Zeichnungen Bezug ge- Eigenhalbleitersperre 24 und einem der Kristall-

nommen wird. bereiche 22 liegt. Es sei im vorliegenden Fall ange-

F i g. 1 zeigt eine vereinfachte schemaiische Schnitt- nommen, daß die Kristallbereiche 21 und 22 aus

darstellung einer erfindungsgemäß ausgebildeten n-Halbleitermaterial bestehen, während die Sperre 26

integrierten Halbleiterschaltung; 25 aus p-Halbleitermaterial besteht. Die aus Störstellen-

F i g. 2, 3 und 4 zeigen vereinfachte schematische halbleitermaterial bestehende Sperre 26 hat vorzugs-Schnittdarstellungen weiterer erfindungsgemäß aus- weise die gleiche Ausdehnung wie die Eigenhalbgebildeter Ausführungsformen von integrierten Halb- leitersperre 24, wobei die störstellenleitenden Kristallleiterschaltungen; bereiche der Platte 23, die als Schaltelemente ver-

F i g. 5 ist eine Draufsicht auf eine erfindungs- 30 wendet werden können, jeweils durch eine Sperrengemäß ausgebildete Anordnung; kombination 24 und 26 voneinander getrennt sind.

F i g. 6 ist ein Schnitt nach der Linie 6-6 der Die Stärke der Störstellenhalbleitersperre 26 ist

Fig. 5; zweckmäßig so bemessen, daß keine Transistor-

Fig. 7 zeigt verschiedene Herstellungsstufen A, B, wirkung durch diese Sperre erfolgt, und normaler-

C und D, die sich bei der Herstellung einer integrier- 35 weise wird eine Stärke ausreichen, die größer als die

ten Halbleiterschaltung nach der Erfindung ergeben; Diffusionslänge der in ihr vorhandenen Minoritäts-

F i g. 8 zeigt die Herstellung einer besonderen Aus- träger ist. Im Zusammenhang mit der Isolation zwi-

führungsform einer integrierten Halbleiterschaltung sehen den Kristallbereichen 21 und 22, die im vor-

in den Stufen A und B; liegenden Beispiel durch die Doppelsperre 24 und 26

F i g. 9 zeigt die Stufen A und B eines Verfahrens 40 gebildet ist, ist festzustellen, daß ein pn-übergang 27

zur Ausbildung metallischer Kontakte quer durch den zwischen dem Kristallbereich 22 und der Sperrzone

Grundkörper einer integrierten Halbleiterschaltung, 26 vorhanden ist. Ferner besteht ein zweiter pn-Über-

wie es im Zusammenhang mit den Ausführungs- gang zwischen dem Kristallbereich 21 und der Sperre

formen der F i g. 1 bis 4 angewendet werden kann; 26, wobei jedoch die eigenleitende Sperre 24 da-

F i g. 10 zeigt einen Teilschnitt einer integrierten 45 zwischenliegt. Diese beiden erwähnten pn-Übergänge

Halbleiterschaltung gemäß der Erfindung. sind entgegengesetzt gerichtet, also im Hinblick auf

F i g. 1 zeigt als erste der nachfolgend beschriebe- den Durchgang des Stromes entgegengesetzt geschalnen bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung tet. Die beiden entgegengesetzt geschalteten pn-Überschematisch eine vereinfachte integrierte Halbleiter- gänge, die man mit einem Paar entgegengesetzt geschaltung, die als dünne Platte 11 aus Einkristall- 50 schalteter Halbleiterdioden vergleichen kann, bilden Halbleitermaterial hergestellt ist, z. B. aus Silizium. eine hohe Impedanz gegenüber dem Durchfluß eines Die in F i g. 1 dargestellte Platte 11 besteht aus zwei Stromes in jeder Richtung zwischen den Bereichen störstellenleitenden Kristallbereichen 12 und 13, wel- 21 und 22. Es ist bekannt, daß Dioden dieser Art ehe durch eine Sperre oder Sperrzone 14 aus Eigen- spannungsabhängig sind, so daß sie im Hinblick auf halbleitermaterial getrennt sind. Dieser vereinfachte 55 Wechselspannungen als kapazitiv angesehen werden Schaltungsaufbau enthält also zwei störstellenleitende können, oder genauer, daß sie im Nebenschluß Kristallbereiche 12 und 13, welche nach Wahl, z. B. liegende Ersatzkapazitäten enthalten. Bei der in als Dioden oder Transistoren, ausgebildet werden F i g. 2 dargestellten Ausführungsform der Erfindung können; sie sind durch die Sperre aus eigenleitendem ist eine weitgehende Trennung zwischen den gegen-Material 14 elektrisch gegeneinander isoliert. Unter 60 überliegenden Rändern des Kristallbereichs 21 und Betriebsbedingungen und Temperaturen, bei denen der Sperre 26 durch die dazwischenliegende eigendie Sperre 14 ihren hohen spezifischen Widerstand leitende Halbleiterzone 24 vorhanden. Diese eigenbehält, besteht daher eine weitgehende elektrische leitende Halbleiterzone hebt daher die Kapazität Isolation zwischen den Kristallbereichen 12 und 13, weitgehend auf, die anderenfalls zu der Halbleiterso daß Schaltungselemente, die aus diesen Kristall- 65 diode zwischen dem Kristallbereich 21 und der Halbbereichen gebildet sind, infolge des beschriebenen Ieiterzone26 im Nebenschluß liegen würde. Infolge Aufbaues der integrierten Schaltung praktisch keinen dieser räumlichen Anordnung ist erreicht, daß die elektrischen Kontakt miteinander haben. zwischen den Kristallbereichen 21 und 22 gebildete

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Isolation nicht mehr spannungsabhängig ist, und man dargestellt. Aus der vereinfachten Darstellung ist erhält eiue sehr weitgehende Isolation sowohl gegen- erkennbar, daß in einer Platte 41 wenigstens zwei über Wechselspannungen als auch Gleichspannungen. getrennte Bereiche 42 und 43 vorhanden sind, die Bei dieser Ausführungsform der Erfindung dient also aus Störstellenhalbleitermaterial mit gleichen HaIbdie Eigenhalbleiterzone 24 dem doppelten Zweck der 5 leitereigenschaften bestehen, z. B. aus n-Silizium. Darstellung eines relativ hohen Widerstandes zwi- Zwischen den Bereichen 42 und 43 ist eine Sperrschen den Störstellenhalbleiterzonen des Schaltungs- zone 44 aus Eigenhalbleitermaterial angeordnet, welaufbaues und außerdem der wirksamen Trennung ehe sich quer durch die Platte 41 erstreckt, so daß zwischen den anderenfalls nebeneinanderliegenden die Bereiche 42 und 43 vollkommen voneinander ge-Rändern oder Flächen des Halbleitermaterials ent- 10 trennt sind. Zwischen der Sperrzone 44 und den gegengesetzter Leitfähigkeit, so daß die Kapazität störstellenleitenden Bereichen 42 und 43 ist je eine zwischen diesen Flächen erheblich herabgesetzt wird. Störstellenhalbleitersperrzone 46 und 47 angeordnet, Die Kombination der Störstellenhalbleitersperre mit welche aus Halbleitermaterial bestehen, dessen Leitder Eigenhalbleitersperre bietet auch dann noch die fähigkeit der der Bereiche 42 und 43 entgegengesetzt gewünschte Impedanz, wenn bei hohen Temperaturen 15 ist. Diese Störstellenhalbleitersperren 46 und 47 erder Eigenhalbleiterwiderstand nachläßt. strecken sich ebenso wie die Eigenhalbleitersperr-Eine noch bessere Isolation kann zwischen ver- zone 44 quer durch die Platte 41, so daß sie eine schiedenen Kristallbereichen einer integrierten Halb- zusätzliche Unterteilung der Platte 41 bewirken. Die leiterschaltung dadurch erreicht werden, daß man die beschriebene Anordnung ist einer Schaltung gleich-Kapazität beider Halbleiterdioden zwischen diesen 20 wertig, bei der ein pn-übergang 48 zwischen Bereich Zonen weitgehend aufhebt. Dies kann dadurch er- 42 und Sperre 46, und in gleicher Weise ein weiterer reicht werden, daß man eine Sperre entgegengesetzter pn-übergang 49 zwischen Bereich 43 und Sperre 47 Leitfähigkeit zwischen der Eigenhalbleitersperre und vorhanden ist. Diese pn-Übergänge, die man als jeder der Kristallbereiche anordnet. Ein Aufbau, Dioden betrachten kann, sind einander entgegenweicher ermöglicht, dieses Ergebnis zu erreichen, ist 35 gesetzt gerichtet und durch den hohen Widerstand in F i g. 3 dargestellt, bei der eine Platte 31 zwei Be- der Eigenhalbleitersperrzone 44 elektrisch miteinanreiche 32 und 33 aus Störstellenhalbleitermaterial der verbunden. Es besteht daher eine Isolation zwider gewünschten Leitfähigkeit enthält. Bei der dar- sehen den Bereichen 42 und 43 der Platte durch die gestellten Ausführungsform ist angenommen, daß die Wirkung eines Halbleiterdiodenpaares, dessen Di-Leitfähigkeit der Kristallbereiche 32 und 33 der 30 öden einander entgegengesetzt geschaltet sind, wobei gleichen Art ist. Zur Isolierung der Kristallbereiche die Verbindung zwischen diesen Dioden einen erheb-32 und 33 ist eine Sperre 34 aus Störstellenhalbleiter- liehen Widerstand enthält. Gegenüber Gleichstrommaterial vorgesehen, welche sich quer durch die Signalen bilden die Dioden daher eine hohe Impedanz Platte 31 erstreckt und zwischen den Bereichen 32 zwischen den Bereichen 42 und 43, da der Strom bei und 33 angeordnet ist. Die Sperre 34 besteht aus 35 jeder Richtung des Stromflusses die Sperrichtung Störstellenhalbleitermaterial, dessen Leitfähigkeit von wenigstens einer der Dioden vorfindet. Auch gegender der Kristallbereiche 32 und 33 verschieden ist. über Wechselstromsignalen bilden die Dioden eine Bei dem betrachteten Ausführungsbeispiel besteht verhältnismäßig hohe Impedanz zwischen den entdaher die Zone 34 aus p-Halbleitermaterial, während sprechenden Kristallbereichen, und die eigenhalbdie Kristallbereiche 32 und 33 aus n-Halbleiter- 40 leitende Sperrzone 44 zwischen den Dioden bildet in material bestehen. Auf gegenüberliegenden Seiten der diesem Zusammenhang zusätzlich einen hohen Störstellenhalbleitersperre 34 liegen zwei Eigenhalb- Widerstand. Diese Ausführungsform unterscheidet leitersperren 36 und 37, welche jeweils zwischen Be- sich von den an Hand der F i g. 2 und 3 beschriebenen reich 32 und Sperre 34 bzw. Bereich 33 und Sperre Ausführungsformen dadurch, daß Kapazitätseffekte 34 liegen. Der in F i g. 3 dargestellte vereinfachte 45 der Dioden hier nicht behoben sind, so daß die An-Schaltungsaufbau entspricht einer Schaltung, bei der Wendung dieser Ausführungsform auf solche Fälle die Kristallbereiche 32 und 33 durch ein Paar ent- beschränkt bleibt, bei denen eine entsprechende Notgegengesetzt geschalteter Halbleiterdioden elektrisch wendigkeit nicht besteht.

voneinander getrennt sind. Die einander zugewandten Es sei hervorgehoben, daß der Halbleiter-

Flächen des Bereichs 33 und der Sperre 34 bilden 50 Schaltungsaufbau bei den beschriebenen Ausführungsdaher eine Sperrschicht oder eine Halbleiterdiode, formen gemäß der Erfindung eine große Zahl gewelche in Gegenschaltung zu einer gleichen Sperr- trennter und isolierter Kristallbereiche aus störschicht oder Diode liegt, die durch die einander zu- stellenleitendem Material gleicher oder ungleicher gewandten Flächen des Bereichs 32 und der Sperre Leitfähigkeit enthalten kann, und daß die beschrie-34 gebildet ist. Die eigenleitenden Sperren 36 und 37 55 benen und dargestellten Ausführungformen lediglich trennen dabei die einander zugeordneten Flächen der Beispiele sind, die im Hinblick auf eine möglichst erwähnten Dioden. Dieser Aufbau hat daher die einfache Beschreibung und größere Klarheit der Eigenschaft, daß bei jeder dieser Dioden eine wirk- Darstellung gewählt wurden. Beider praktischen Aussame Trennung zwischen denjenigen Teilen besteht, führung der Erfindung wird die Grenze zwischen bedie anderenfalls als Kondensatorenplatten wirksam 60 nachbarten Kristallbereichen und Sperrzonen des würden, und eine solche Trennung erfolgt außerdem Schaltungsaufbaues vielfache Formen haben, die von durch ein Element hohen Widerstandes. Die Kapa- den gradlinigen, in den erwähnten Figuren darzitätsabhängigkeit dieser Dioden ist daher praktisch gestellten Trennbereichen erheblich abweichen. Vorgleich Null, und es besteht eine fast vollkommene zugsweise werden dabei die verschiedenen störstellen-Isolation zwischen den Bereichen 32 und 33 sowohl 65 leitenden Kristallbereiche und Sperren des Schaltungsgegenüber Gleich- als auch Wechselspannungen. aufbaues durch Eindiffundierung bestimmter Ver-In F i g. 4 ist eine weitere Ausführungsform einer unreinigungen in einen Halbleiterkörper gemäß den integrierten Halbleiterschaltung gemäß der Erfindung nachfolgend beschriebenen Verfahren ausgebildet

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werden, und ein solches Eindiffundieren wird man Ein vorteilhafter integrierter Halbleiterschaltungsnormalerweise am einfachsten von einer der beiden aufbau kann auch durch eine Kombination verschie-Seiten der Platte vornehmen, so daß man eine ver- dener Ausführungsformen der vorliegenden Erfinhältnismäßig gekrümmte Trennungsfläche zwischen dung hergestellt werden. Wenn z. B. ein einzelner den Kristallbereichen und den Sperrzonen der Halb- 5 Bereich in der Schaltung gegenüber dem übrigen leiterplatte erhält. Schaltungskörper in hohem Maße isoliert sein muß, In den F i g. 5 und 6 ist in diesem Zusammenhang während zwischen den übrigen Bereichen der eine Platte 51 dargestellt, weiche eine größere Zahl Schaltung erheblich geringere Anforderungen an die getrennter Kristallbereiche aufweist, von denen z. B. Isolation gestellt werden, wird man z. B. die Anorddie Bereiche 52 und 53 aus Halbleitermaterial ent- io nung gemäß F i g. 3 im Zusammenhang mit einem solweder gleicher oder entgegengesetzter Leitfähigkeit chen Einzelbereich wählen, während einfachere Isooder Polarität bestehen können. Der Bereich 52 kann lierungsvorkehrungen zwischen den übrigen Bereiz. B. aus p-Silizium und der Bereich 53 aus η-Silizium chen des Schaltungsaufbaues vorgesehen sein können, bestehen. Elektrisch betrachtet enthält der p-Bereich Die beschriebenen integrierten Halbleiterschaltun-52 eine größere Zahl positiver Ladungen entlang der 15 gen mit ihren entsprechenden, verschiedenen Abder eigenleitenden Zone 54 benachbarten Fläche, und änderungen enthalten jeweils eine Sperre aus Eigenumgekehrt enthält der n-Bereich 53 eine größere Zahl halbleitermaterial. Wie bereits erwähnt, ist der spezifreier negativer Ladungen entlang der der Zone 54 fische Widerstand eines solchen Materials, z. B. von benachbarten Fläche. Im Hinblick auf Kapazitäts- Silizium, bei normalen Temperaturen sehr hoch, so Wirkungen ist festzustellen, daß diese relativ positiven 20 daß bereits eine verhältnismäßig schmale Zone oder und negativen Flächen innerhalb der Platte 51 durch Sperre aus diesem Material zwischen Störstellenhalbdie eigenleitende Sperre 54 wirksam voneinander ge- leiterbereichen des Aufbaues einen verhältnismäßig trennt sind. Die einander zugewandten Flächen der hohen Widerstand zwischen diesen Bereichen dar-Bereiche52 und 53 können ebenfalls so betrachtet stellt. Für die Herstellung einer integrierten Halbwerden, als bildeten sie einen pn-übergang, welcher 25 leerschaltung nach der Erfindung stehen viele Mögin einer Richtung den Strom durchläßt, während er Henkelten zur Verfügung, jedoch ist es besonders dem Stromfluß in der entgegengesetzten Richtung vorteilhaft, in diesem Zusammenhang das nacheine hohe Impedanz entgegensetzt. Wenn nun der folgend beschriebene Verfahren anzuwenden. Dabei Bereich 53 elektrisch auf positivem Potential gegen- ist von Bedeutung, daß alle Ausführungsformen über dem Bereich 52 gehalten wird, bildet dieser pn- 30 des Schaltungsaufbaues im Hinblick auf seine Her-Übergang eine hohe Impedanz gegenüber dem Strom- stellung von einer Platte aus Eigenhalbleitermaterial fluß zwischen den Bereichen, und die dazwischen- ausgehen. Echtes Eigenhalbleitermaterial enthält liegende eigenleitende Sperre 54 begrenzt außerdem keine Verunreinigungen, und durch eine Eindie kapazitive Kopplung zwischen diesen Bereichen diffundierung von Verunreinigungen, insbesondere erheblich. Wenn aber die Bereiche 52 und 53 eine 35 von Akzeptoren und Donatoren, würden die Eigenelektrische Vorspannung entgegengesetzter Polarität halbleitereigenschaften des Materials aufgehoben und erhalten, so wird die Impedanz gegenüber dem Strom- dieses in Störstellenhalbleitermaterial umgewandelt fluß durch den dazwischenliegenden pn-übergang werden. Es wird in diesem Zusammenhang auf die weitgehend aufgehoben, jedoch bildet die eigenlei- Theorie der Halbleiter Bezug genommen, die aus der tende Sperre 54 noch einen verhältnismäßig hohen 40 einschlägigen Literatur allgemein bekannt ist, so daß Widerstand zwischen den Bereichen, so daß nur ein auf sie nicht im einzelnen eingegangen zu werden begrenzter Stromfluß möglich ist. Im wesentlichen der braucht. Die Anwesenheit sehr kleiner Mengen oder gleiche Zustand ergibt sich, wenn Wechselspannungen Spuren von Akzeptor- oder Donator-Verunreinizwischen den Bereichen 52 und 53 liegen, denn bei der gungen in dem Halbleitermaterial setzt den speziersten Halbperiode der Spannungen wird die Sperr- 45 fischen Widerstand des Materials sehr erheblich schicht zwischen den Bereichen im entgegengesetzten herab, so daß es dann nicht mehr im eigentlichen Sinne vorgespannt, während der pn-übergang bei der Sinne als eigenleitend bezeichnet werden kann. Im anderen Halbperiode des Wechselstromes eine Vor- Rahmen des nachstehend beschriebenen Verfahrens spannung in der ursprünglichen Richtung erhält. Die sind daher Schritte vorgesehen, durch die erreicht vorgesehenen besonderen integrierten Halbleiter- 50 werden kann, daß das für die Grundplatte des Schaltungsaufbauten haben daher bei vielen elek- Schaltungsaufbaues verwendete Halbleitermaterial irischen Anwendungen je nach Aufgabenstellung im sehr weitgehend die Eigenschaften von Eigenhalblei-Einzelfall gegenüber anderen Ausführungsformen termaterial mit hohem spezifischem Widerstand erhält, erhebliche Vorteile. So ist z. B. die räumliche Bauart In Fig. 7 ist in dem Teil 7 A eine Platte71 darder in F i g. 6 dargestellten integrierten Halbleiter- 55 gestellt, welche aus praktisch reinem Einkristallschaltung erheblich einfacher gegenüber anderen Halbleitermaterial besteht, z. B. aus Silizium. Für den Ausführungsformen der Erfindung, und man wird Fall, daß dieses Silizium eigenleitend ist, wenn es daher diese Bauart gegenüber anderen, komplizierter also in einem solchen Grade gereinigt ist, daß prakaufgebauten Bauarten und Ausführungsformen be- tisch keine Akzeptor- oder Donator-Verunreinivorzugen, wenn die durch die erwähnte Bauart be- 60 gungen anwesend sind, welche den spezifischen dingte Isolation im gegebenen Fall ausreicht. Widerstand herabsetzen, kann solches Material un-Andererseits können bestimmte elektrische Schaltun- mittelbar bei den nachfolgenden Verfahrensschritten gen, welche durch die vorgesehenen Aufbauten dar- verwendet werden, um den Schaltungsaufbau herzustellbar sind, verhältnismäßig hohe Anforderungen stellen. Im anderen Falle, wenn also geringe Spuren an die Isolation stellen, so daß man in solchen Fällen 65 von Akzeptor- oder Donator-Verunreinigungen in auf andere, beispielsweise in den Zeichnungen dar- der Siliziumplatte 71 vorhanden sind, erlaubt dieses gestellte, mit etwas größerem Aufwand verbundene Verfahren die Beseitigung der Akzeptor- und/oder Ausführungsformen mit Vorteil zurückgreifen wird. Donator-Eigenschaften des Siliziums durch Ein-

diffundierung einer Substanz, welche verhältnismäßig niedrige Energieniveaus in der Nähe des Zentrums des verbotenen Bandes des Halbleitermaterials hat, und welche nicht nur frei ist von Akzeptor- oder Donatorwirkungen, sondern welche auch solche Wirkungen oder Eigenschaften kompensiert oder beseitigt. Als Beispiel für eine solche Substanz, welche bei dem vorliegenden Verfahren mit Vorteil verwendet werden kann, sei Gold genannt. Wie aus Fig. 7 A hervorgeht, ist eine solche Substanz, z.B. Gold, in Form einer Schicht 72 auf der oberen Fläche der Platte 71 angeordnet. Diese Schicht 72 kann auf die Platte 71 in geeigneter Weise aufgebracht werden, z. B. durch Aufdampfen, und sie braucht nur eine sehr geringe Stärke zu haben. Durch Einwirkung von Wärme erfolgt dann die Eindiffundierung der erwähnten Substanz der Schicht 72 in die Platte 71, wie durch Pfeile73 in Fig. 7B dargestellt ist. Die besagten Substanzen diffundieren schnell in Halbleitermaterial ein, und es wird daher eine ausreichende Menge der Verunreinigung schnell in die Platte 71 hineindiffundiert, und zwar durchgehend über die gesamte Ausdehnung der Platte. Das Eindiffundieren der Verunreinigung ist durch die kleinen Pfeile 74 der F i g. 7 B angedeutet, und es ist lediglich notwendig eine hinreichende Menge der Substanz gleichmäßig in die Platte einzudiffundieren, um die Wirkung der Donator- oder Akzeptor-Verunreinigung, welche im Einzelfall vorhanden sein mag, aufzuheben, so daß man durch einen solchen Diffusionsvorgang praktisch Eigenhalbleitermaterial erhält. Der spezifische Widerstand der Platte 71 ist nach dem Eindiffundieren einer hinreichenden Goldmenge oder einer anderen geeigneten Substanz praktisch der gleiche, als ob echtes Eigenhalbleitermaterial durch vollständige Reinigung des Materials erhalten worden wäre, und es wird daher im Zusammenhang mit der Erfindung in dieser Weise behandeltes Material als eigenleitend betrachtet.

Bei dem weiteren Bearbeitungsgang der Eigenhalbleiter-Platte 71 werden anschließend unter genauer Kontrolle bestimmte Verunreinigungen in die Platte eindiffundiert, um solche Zonen aus Störstellenhalbleitermaterial darin auszubilden, wie sie benötigt werden, um die integrierte Halbleiterschaltung gemäß der Erfindung zu erhalten. Wie in Fig. 7C dargestellt ist, wird die Platte 71 zweckmäßig mit einer Oxydschicht 75 überzogen, die z. B. aus Siliziumoxyd bestehen kann und in der eine öffnung durch Ätzen oder andere geeignete Behandlung ausgebildet wird, damit durch diese öffnung eine bestimmte Verunreinigung eindiffundiert werden kann. Die Schicht 75 schützt die Oberfläche der Platte 71 und begrenzt dadurch denjenigen Bereich der Platte, in den die Verunreinigung einzudiffundieren ist. Für den Fall, daß in der Platte 71 ein η-Bereich auszubilden ist, wird eine Donator-Verunreinigung 76 durch die öffnung der Maske oder Schicht 75 in die Platte eindiffundiert. Diese Donator-Verunreinigung wird aus einem der Elemente der Gruppe V des Periodischen Systems gewählt, und sie kann z. B. Phosphor oder Antimon enthalten Das Eindiffundieren der Verunreinigung 76 in die Platte 71 erfolgt durch Einwirkung von Wärme, wie dies durch Pfeile 73 dargestellt ist, und es werden geeignete bekannte Verfahrensschritte zur Steuerung und Überwachung angewendet, um das Ausmaß der Diffusion zu begrenzen. Im vorliegenden Fall ist vorgesehen, daß die Verunreinigung 76 quer durch die Platte 71 hindurchdiffundieren soll, so daß der η-Bereich, den man auf diese Weise erhält, sich quer durch die Platte erstreckt. Durch das Eindiffundieren weiterer Donator- und Akzeptor-Verunreinigungen werden in der bereits beschriebenen Weise zusätzliche Bereiche bzw. Zonen in das Eigenhalbleitermaterial der Platte 71 eindiffundiert. So ist in F i g. 7 D das Eindiffundieren eines weiteren Bereichs dargestellt, welcher eine Leitfähigkeit haben möge, die das entgegengesetzte Verhalten wie die des Bereichs aufweist, den man durch die Eindiffundierung der Verunreinigung 76 erhalten hat. In einem solchen Fall wird man zur Herstellung eines Bereichs oder eines Gebietes aus p-Halbleitermaterial eine Verunreinigung 77 aus der Gruppe ΠΙ des Periodischen Systems durch eine andere Öffnung der Maske 75 hindurchdiffundieren, indem man Wärme auf die Platte einwirken läßt und für entsprechende Berührung der Platte mit der Verunreinigung sorgt. Als Beispiel für eine geeignete Akzeptor-Verunreinigung zum Eindiffundieren in Silizium, um p-Bereiche oder Zonen zu erhalten, sei das Element Bor genannt.

Die Diffusionsschritte des beschriebenen Verfahrens können entsprechend der üblichen Praxis ausgeführt werden, und es werden daher die vielen kleinen Schritte und Teilschritte, die normalerweise bei der Herstellung von Halbleiterbereichen bzw. -zonen bestimmter Eigenschaften beispielsweise bei Siliziumplatten erforderlich sind, zur Vereinfachung der Beschreibung hier nicht näher erläutert, da sie als bekannt vorausgesetzt werden können. Das Eindiffundieren der Verunreinigungen 76 und 77 in das Eigenhalbleitermaterial der Platte 71 wird zweckmäßig durch die Verwendung gasförmiger Dotierungsmaterialien erfolgen, da die Steuerung und Überwachung des Diffusionsgrades in diesem Fall einfacher ist. Bei der Verwendung gasförmiger Dotierungsmaterialien muß besonders darauf geachtet werden, daß die Platte 71 nach allen Seiten vollständig abgedeckt ist, mit Ausnahme derjenigen Stelle, bei der die Verunreinigung eindiffundiert werden soll. In diesem Zusammenhang sei ferner erwähnt, daß eine Begrenzung der seitlichen Eindiffundierung von Verunreinigungen durch Oxydmasken unwirksam ist, wenn das Element Gallium als Dotierungsmaterial gewählt wird. Es hat sich nämlich gezeigt, daß Gallium durch Oxydmasken hindurchdiffundiert, so daß bei Verwendung dieses Elementes als Dotierungsmaterial eine andere Art der Abdeckung oder ein anderes Herstellungsverfahren gewählt werden muß. Mit Ausnahme von Gallium genügt jedoch bei den meisten verfügbaren Elementen der Gruppen III und V des Periodischen Systems eine Abdeckung durch Oxydschichten. Im Hinblick auf die Darstellung der Ausführungsbeispiele der Erfindung in den Zeichnungen sei erwähnt, daß die Schichtdicke der Platte, in die die Verunreinigungen eindiffundiert werden, aus Darstellungsgründen stark übertrieben gezeichnet ist. In der Praxis ist die Stärke der Eigenhalbleiter-Siliziumplatte außerordentlich gering, wie es in der Halbleitertechnik üblich ist.

Um verhältnismäßig schmale Sperrzonen zu erhalten, deren Leitfähigkeit von denjenigen Bereichen der Platten verschieden ist, welche die einzelnen Schaltelemente des Schaltungsaufbaues darstellen, kann es zweckmäßig sein, die Akzeptor- oder Donator-Verunreinigungen in das Eigenhalbleiter-

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material von beiden Seiten einzudiffundieren, um die nete Sperren aus Eigenhalbleitermaterial befinden, seitliche Ausdehnung des Diffusionsvorganges zu be- Für die Herstellung elektrischer oder elektronischer grenzen. Es ist bekannt, daß ein Eindiffundieren von Schaltungen aus den beschriebenen Halbleiter-Verunreinigungen in eine Platte im wesentlichen in anordnungen stehen viele Verfahren und Einrichgleichem Ausmaß in alle Richtungen, ausgehend von 5 tungen zur Verfügung, um die einzelnen störstellendem Ursprungspunkt oder Ursprungsbereich, erfolgt. leitenden Kristallbereiche des Aufbaues entsprechend Wenn daher eine Verunreinigung mit einem be- zu gestalten und geeignete Schaltverbindungen zwigrenzten Bereich der Oberfläche einer Halbleiter- sehen diesen oder einzelnen ihrer Teile herzustellen, platte in Berührung gebracht wird und dabei Hitze Wenn sich dabei die Bereiche und Sperren der Halbeinwirkt, so wird eine Diffusion der Verunreinigung io leiteranordnung quer durch die Platte des Aufbaues in die Platte in alle Richtungen erfolgen, also sowohl erstrecken, stehen beide Seiten der Platten zur Verseitlich als auch quer in die Platte. Zweckmäßig wird fügung, um aus den Bereichen die gewünschten man daher, wenn man die seitliche Ausdehnung der Schaltelemente herzustellen und die entsprechenden Diffusion begrenzen und dennoch eine quer durch elektrischen Leiter anzubringen, wie es bei der jeweils die Platte hindurchgeführte Diffusionszone erhalten 15 gewünschten elektronischen Schaltung zweckmäßig will, die Verunreinigung von zwei entgegengesetzten oder erforderlich ist. Es ist in vielen Fällen möglich, Seiten in die Platte eindiffundieren. Dieser Teil des zur Herstellung der elektrischen Verbindung zwi-Herstellungsverfahrens ist in F i g. 8 dargestellt, bei sehen den einzelnen Elementen des Aufbaues einen der eine Platte aus Eigenhalbleitermaterial 81 zwei Kristallbereich zu verwenden, der mit einer ge-Bereiche 82 und 83 aus Störstellenhalbleitermaterial 20 eigneten Verunreinigung stark dotiert ist und dadurch von gleicher Leitfähigkeit enthält, wobei die Platte innerhalb der Platte als Leiter verwendet werden durch eine Maske 84 geschützt ist, welche die Platte kann, jedoch ist es wenigstens bei bestimmten Auffast vollständig umgibt. Für den Fall, daß das ver- gabenstellungen vorzuziehen, andere Mittel zu verwendete Eigenhalbleitermaterial Silizium ist, kann die wenden, um die elektrischen Schaltverbindungen der Maske 84 aus Siliziumoxyd bestehen, das an Ort und 25 Platte darzustellen. Im Zusammenhang mit F i g. 9 Stelle durch Einwirkung von Wasserdampf od. dgl. wird ein entsprechendes Verfahren zur Ausbildung auf die Fläche der Platte aufgebracht ist. Die Her- geeigneter elektrischer Verbindungen innerhalb einer stellung der Oxydschicht kann jedoch auch in anderer Halbleiterplatte beschrieben. Wie aus dieser Figur bekannter Weise erfolgen. Zur Herstellung einer hervorgeht, besteht die Platte 91 aus Eigenhalbleiter-Störstellenhalbleitersperrzone, welche zwischen den 30 material, in der mehrere Bereiche aus Störstellenhalb-Bereichen 82 und 83 quer durch die Platte hindurch- leitermaterial 92 vorhanden sind, die unter Anwengeführt ist, kann eine Öffnung in der Schicht 84 oben dung der bereits beschriebenen Verfahren hergestellt auf der Platte 81 freigelegt werden, und es wird eine sein können. Eine geeignete Strecke hoher Leitähnliche Öffnung in der Oxydschicht 84 unterhalb fähigkeit für den elektrischen Strom kann durch die der Platte 81 ausgespart, wobei die beiden Öffnungen 35 Platte 91 dadurch ausgebildet werden, daß ein bein Querrichtung der Platte einander gegenüberliegen. grenztes Volumen der Platte, welches sich quer durch Es wird dann ein geeignetes Dotierungsmaterial 86, die Platte erstreckt, sehr stark mit einer der bereits das im vorliegenden Fall der Einfachheit halber in erwähnten Substanzen mit verhältnismäßig niedrigen fester Form dargestellt ist, mit dem Eigenhalbleiter- Energieniveaus in der Nähe des Zentrums des material der Platte 81 innerhalb der Öffnungen der 40 verbotenen Bandes dotiert wird, z. B. mit Gold. Schicht 84 zur Berührung gebracht. Bei Einwirkung Es ist nämlich möglich, solche Substanzen wie von Wärme, wie durch Pfeile 87 angedeutet, diffun- z. B. Gold, unmittelbar durch die Halbleiterplatte diert das Dotierungsmaterial in die Platte 81, wobei hindurchzudiffundieren. Um eine solche Diffusion die Diffusion im allgemeinen etwa gleichmäßig in alle vorzunehmen, kann eine Maske 93 aus geeignetem Richtungen einwärts der Platte, ausgehend von dem 45 Material, z. B. aus Siliziumoxyd, auf einer Platte aus Berührungspunkt des Dotierungsmaterials, erfolgt. störstellenleitendem Silizium aufgebracht werden. Da die Diffusion des Dotierungsmaterials von ent- Eine geringe Menge 94 der besagten Substanzen, gegengesetzten Seiten in die Platte eindringt, ist es z. B. Gold, wird auf die Platte derart aufgebracht, lediglich notwendig, sie so lange aufrechtzuerhalten, daß sie in unmittelbarer Berührung mit der Fläche bis sich die von den beiden Seiten in die Platte ein- 50 des Eigenhalbleitermaterials der Platte 91 innerhalb diffundierenden Dotierungsmaterialien in der Mitte einer Öffnung der Maske 93 angeordnet ist. Durch der Platte wirksam berühren. Wie in F i g. 8 B dar- Einwirkung von Hitze auf die Platte stellt man einen gestellt ist, erhält man auf diese Weise eine sich quer geeigneten Temperaturgradienten in der Platte ein, durch die Platte 81 zwischen den Bereichen 82 und der eine kontrollierte Diffusion des Goldes ermög-83 erstreckende Sperre 88, welche als ein Paar sich 55 licht. Wie in F i g. 9 durch Pfeile 96 angedeutet ist, überlappender Diffusionszonen ausgebildet ist, die läßt man daher Wärme unterhalb der Platte 91 einvon entgegengesetzten Seiten zur Mitte der Platte wirken und in geringerem Umfang entsprechend den verlaufen. Auf diese Weise wird die seitliche Aus- Pfeilen 97 auch oberhalb der Platte, so daß sich ein dehnung der Diffusion begrenzt, und man kann daher Temperaturgradient zwischen einer sehr hohen eine schmalere Sperre erhalten, als es bei der Diffusion 60 Temperatur an der unteren Fläche der Platte und von nur einer Seite der Platte möglich wäre. Der einer geringeren Temperatur an der oberen Fläche physikalische Aufbau der Halbleiterschaltungsanord- der Platte einstellt. Hierbei löst sich das Silizium in nung gemäß Fig. 8 B ist dabei das Gegenstück der dem Gold, wobei der Goldtropf en 94 in dem Silizium schematisch in F i g. 3 dargestellten Anordnung, da absinkt, da sich dieses vor dem Gold löst, bis der zwei Störstellenhalbleiterbereiche durch eine Störstel- 65 Tropfen auf der anderen Seite der Platte austritt, lenhalbleitersperrzone entgegengesetzter Polarität ge- Dieser Vorgang ist bereits in der Literatur bekannt, trennt sind und sich auf jeder Seite der Sperrzone zur und er ist im vorliegenden Fall lediglich als Beispiel Trennung von den zuerst erwähnten Bereichen geeig- für viele Verfahrensgänge genannt, die im Zu-

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sammenhang mit dem Halbleiterschaltungsaufbau und 108 gebildet ist, die einander entgegengesetzt geangewandt werden können, um die gewünschten schaltet sind und zwischen denen ein verhältnismäßig elektronischen Schaltungen aus der Anordnung zu hoher Widerstand liegt, so daß zwischen den Beerhalten. Es ist daher im vorliegenden Fall keine aus- reichen 102 und 103 sowohl gegenüber Gleichstromführlichere Erklärung des Vorganges der gerichteten 5 als auch gegenüber Wechselstromsignalen eine verDiffusion des Materials, z. B. Gold, erforderlich. Es hältnismäßig hohe Impedanz besteht. Bei dieser Art sei lediglich darauf hingewiesen, daß infolge der be- der Isolation der Bereiche 102 und 103 ist es möglich, schriebenen Verfahrensgänge durch die Platte 91 ein die Bereiche derart zu gestalten, daß sie die gestark dotierter Bereich oder ein Kanal gebildet wird, wünschten Schaltelemente bilden. Man kann z. B. in in dem das eigenleitende Silizium eine ausreichende io den Bereich 102 eine Akzeptor-Verunreinigung ein-Menge an diffundiertem Gold enthält, so daß ein Be- diffundieren, um eine Transistorbasis 111 zu erreich sehr hoher elektrischer Leitfähigkeit durch die halten, und man kann dann eine Donator-Ver-Platte ausgebildet ist. Ein solcher leitender Kanal unreinigung in den Basisbereich eindiffundieren, so kann mit Vorteil verwendet werden, wenn eine Platte daß man ein Transistor-Emitter-Gebiet 112 erhält, mit hohem spezifischem Widerstand als Basis für den 15 Der größere Teil des Bereichs 102 stellt daher das Halbleiter-Schaltungsaufbau verwendet wird, da ein Kollektorelement eines Transistors dar, der in dieser solcher Kanal gegenüber den anderen Teilen der Zone gebildet ist, und eine entsprechende Gestaltung Schaltungsanordnung durch das ihn umgebende kann man auch bei dem Bereich 103 vornehmen, Eigenhalbleitermaterial durch einen hohen Wider- wobei die Diffusion in diesem Fall beispielsweise von stand isoliert ist. ao der unteren Seite der Platte 101 vorgenommen Wie bereits erwähnt, ist die integrierte Halbleiter- werden kann, im Gegensatz zu der dargestellten schaltung gemäß der Erfindung nicht auf bestimmte Diffusion des Bereichs 102, die von der oberen Seite elektronische Schaltungen beschränkt, und es her vorgenommen ist. Man erhält dadurch einen brauchen daher auch keine bestimmten elektro- Transistor in dem Bereich 103, dessen größter Teil nischen Schaltungen festgelegt zu werden. In Fig. 10 25 den Kollektor bildet, wobei die übrigen Teile des ist jedoch ein Ausführungsbeispiel dargestellt, Transistors aus der Basis 113 und dem Emitter 114 welches zweckmäßige Schaltverbindungen und Ge- bestehen. Auf der oberen Fläche der Platte 101 ist staltungen zeigt, die bei einer integrierten Halbleiter- eine Maske 116 vorhanden, welche die obere Fläche schaltung gemäß der Erfindung angewendet werden der Platte schützt und zugleich eine elektrische können. F i g. 10 zeigt einen Teil einer Halbleiter- 30 Isolation bildet. Die Maske 116 besteht zweckmäßig platte 101 mit einem Bereich 102 aus Störstellen- aus einem Oxyd des Siliziums, und sie erstreckt sich halbleitermaterial, das unter Anwendung des er- über jeden der pn-Ubergänge, welche an der oberen wähnten Verfahrens in die Platte eindiffundiert ist, Fläche der Platte 101 enden. Durch Ätzung oder und es ist seitlich davon in der Platte ein weiterer Be- andere geeignete Mittel oder Verfahren werden Öffreich 103 aus Störstellenhalbleitermaterial aus- 35 nungen in der Maske 116 ausgespart, so daß an den gebildet. Diese beiden Bereiche 102 und 103 können vorgesehenen Teilen der Bereiche 102 und 103 und beispielsweise aus η-Silizium bestehen, das durch an weiteren Schaltelementen der integrierten Halbkontrollierte Diffusion von Antimon in eine leiterschaltung elektrische Kontakte angebracht Siliziumplatte erzeugt ist. Unmittelbar neben dem werden können. So kann beispielsweise ein elek-Bereich 102 ist eine Sperrzone 104 aus p-Silizium 40 irischer Leiter 117 durch Metallplattierung auf die ausgebildet, das entsprechend dem an Hand der obere Fläche der Maske 116 aufgebracht werden, F i g. 8 beschriebenen Verfahren durch kontrollierte wobei sich das Metall durch eine Öffnung zu dem Diffusion eines Dotierungsmaterials, z. B. Bor, in die Emitter 112 des Transistorkörpers 102 erstreckt und Platte hergestellt ist. Die Sperre 104 erstreckt sich einen Kontakt mit diesem bildet, und es kann ebenquer durch die ganze Platte 101 und bildet zu- 45 falls durch eine Öffnung in der Maske 116 ein eleksammen mit dem Bereich 102 einen pn-übergang irischer Kontakt mit einem leitfähigen Kanal 118 106, welcher elektrisch als Halbleiterdiode aufgefaßt gebildet werden, der sich quer durch die Platte 101 werden kann und so gerichtet ist, daß er normaler- innerhalb der Eigenhalbleitersperrzone 109 erstreckt, weise dem Stromfluß von der Sperre 104 zu dem Dieser leitfähige Kanal 118 kann z. B. durch AnBereich 102 einen geringen Widerstand entgegensetzt. 50 wendung des an Hand der F i g. 9 beschriebenen Eine ähnliche Sperre 107 aus p-Silizium liegt neben Verfahrens derart ausgebildet sein, daß z. B. Gold dem Bereich 103, so daß ein entsprechender pn- durch die Platte hindurchdiffundiert wird und diese Übergang 108 gebildet ist. Dieser pn-übergang 108 sehr stark dotiert und so einen Kanal hoher Leitkann ebenfalls als Halbleiterdiode angesehen werden, fähigkeit durch die Platte bildet. Weitere geeignete und er ist so gerichtet, daß er Strom von der p-Sperre 55 elektrische Verbindungen können z. B. an dem Basiszu dem n-Bereich 103 hindurchläßt; er ist der element 111 des Transistors 102 auf der oberen Seite Diode, welche durch den pn-Bereich 106 gebildet ist, der Platte dadurch angebracht werden, daß eine elektrisch entgegengesetzt geschaltet. Zwischen den Öffnung in der Maske 116 ausgespart und auf diese beiden Störstellenhalbleitersperren 104 und 107 ist Maske Metall aufgetragen wird, das in die Öffnung eine Sperrzone 109 aus Eigenhalbleitermaterial an- 60 hineingreift. In entsprechender Weise kann eine geordnet, welche sich quer durch die Platte 101 Kollektorverbindung zu dem in dem Bereich 103 erstreckt und die Sperren 104 und 107 vollständig ausgebildeten Transistor vorgesehen werden, indem trennt, ebenso wie die Bereiche 102 und 103, welche Metall auf die Maske 116 aufgetragen wird und in bezug auf die Eigenhalbleitersperrzone 109 weiter dieses Metall durch die Maske in ohmschen Kontakt außen angeordnet sind. Wie bereits erwähnt, ent- 65 mit dem Bereich 103 auf der Platte gebracht wird, spricht diese Isolation zwischen den Bereichen 102 Ähnliche Maßnahmen können auf der unteren und 103 aus n-Halbleitermaterial einem Halbleiter- Fläche der Platte vorgesehen sein, um die Teile der diodenpaar, welches durch die pn-Übergänge 106 durch den Aufbau gebildeten elektrischen Schaltung

entsprechend zu isolieren und geeignete elektrische Verbindungen zwischen den Elementen zu bilden. So ist bei dem Ausführungsbeispiel eine isolierende Schutzabdeckung oder Maske 119 vorgesehen, die aus einem Oxyd des Siliziums bestehen und auf der gesamten unteren Fläche der Platte 101 ausgebildet sein kann, wobei in dieser Maske geeignete Öffnungen für elektrische Verbindungen zu den vorgesehenen Teilen der Platte ausgespart sind. Eine elektrische Verbindung 121 kann z. B. durch Plattierung von Metall auf der unteren Seite der Platte 101 auf der Maske 119 ausgebildet sein, und sie erstreckt sich durch eine öffnung in der Maske nach innen, so daß sie elektrischen Kontakt mit dem leitenden Kanal 118 bildet; sie kann auch in eine weitere öffnung der Maske hineingezogen sein, so daß sie ohmschen Kontakt mit dem Emitter 114 des in dem Kristallbereich 103 ausgebildeten Transistors bildet. Der in F i g. 10 dargestellte Teil einer integrierten Halbleiterschaltung bildet daher eine völlig einheitliehe, feste und kompakte Schaltung, in der der Schaltungsaufbau gemäß der Erfindung verwirklicht ist und bei der die Transistoren der Schaltung innerhalb der Anordnung gegeneinander isoliert sind. Es ist dabei lediglich erforderlich, im Anschluß an das Aufbringen einer elektrisch isolierenden Maske auf die Flächen der Platten 101 elektrische Verbindungen dadurch herzustellen, daß man durch Plattierung oder andere geeignete Mittel in der Schaltung die vorgesehenen Verbindungen zwischen den getrennten Elementen ausbildet. Dabei wird eine wirksame, fast vollkommene Isolation zwischen den Kristallbereichen durch die eingeschalteten Sperren aus Eigenhalbleitermaterial oder Material hohen spezifischen Widerstandes erhalten, die in mannigfaltiger Weise mit den Störstellenhalbleitersperren kombiniert werden können. Dadurch sind bei Anwendung der Erfindung die früher aufgetretenen Schwierigkeiten bei der eigentlichen Isolation und der Isolation zwischen den Kristallbereichen einer Halbleiterplatte vollständig überwunden, und auch die Herstellungsprobleme, die sich bisher bei der Herstellung von integrierten Halbleiterschaltungen ergaben, sind durch die vorliegenden Herstellungsverfahren in vorteilhafter Weise gelöst.

Claims

Patentansprüche:

1. Integrierte Halbleiterschaltung mit mehreren in einem plattenförmigen Halbleiterkörper aus eigenleitendem oder hochohmigem Halbleitermaterial angeordneten, kapazitätsarm gegeneinander isolierten, störstellenleitenden Kristallbereichen vom ersten Leitfähigkeitstyp, in die jeweils die gewünschten Schaltelemente eingebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenseitige Isolation der störstellenleitenden Kristallbereiche durch die Kombination einer oder mehrerer eigenleitender Halbleiterzonen mit einer oder mehreren störstellenleitenden Halbleiterzonen vom zweiten Leitfähigkeitstyp bewirkt wird.

2. Integrierte Halbleiterschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der störstellenleitenden Halbleiterzonen zwischen den Kristallbereichen stets größer als die Diffusionslänge der jeweiligen Minoritätsladungsträger ist.

3. Integrierte Halbleiterschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich jeweils eine störstellenleitende Halbleiterzone zwischen zwei eigenleitenden Halbleiterzonen befindet.

4. Integrierte Halbleiterschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich jeweils eine eigenleitende Halbleiterzone zwischen zwei störstellenleitenden Halbleiterzonen befindet.

5. Integrierte Halbleiterschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich sowohl die störstellenleitenden Kristallbereiche als auch die eigenleitenden und die störstellenleitenden Halbleiterzonen vollständig durch den plattenförmigen Halbleiterkörper erstrecken.

6. Integrierte Halbleiterschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein oder mehrere säulenförmige Gebiete oder Kanäle hoher Leitfähigkeit durch den plattenförmigen Halbleiterkörper hindurch erstrecken und dabei von eigenleitendem Halbleitermaterial umgeben sind, so daß sie elektrisch leitende Verbindungen zwischen den gegenüberliegenden Seiten des Halbleiterkörpers bilden.

7. Integrierte Halbleiterschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in die störstellenleitenden Kristallbereiche vom ersten Leitfähigkeitstyp Schaltelemente bildende Halbleiterzonen von entgegengesetzten Seiten des Halbleiterkörpers her eingebracht sind, und daß elektrisch isolierende Schichten die Oberflächen des Halbleiterkörpers bedecken, über die die Leiterbahnen für die elektrischen Schaltverbindungen zwischen den Schaltelementen angeordnet sind.

8. Integrierte Halbleiterschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper eine ebene Oberfläche hat und daß die pn-Zonenübergänge der Schaltelemente sich in den Kristallbereichen bis zu der ebenen Oberfläche erstrecken und dort durch eine Isolierschicht aus dem Oxyd des Halbleitermaterials abgedeckt sind.

9. Verfahren zum Herstellen einer integrierten Halbleiterschaltung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst ein Dotierungsmaterial gleichmäßig durch die Halbleiterplatte hindurch diffundiert wird, das niedrige Energieniveaus in der Nähe der Mitte der verbotenen Zone des Halbleitermaterials erzeugt, wodurch die Wirkungen geringer Akzeptor- oder Donatorverunreinigungen weitgehend kompensiert werden, daß dann die Kristallbereiche des ersten Leitfähigkeitstyps, die störstellenleitenden Halbleiterzonen des zweiten Leitfähigkeitstyps und die Halbleiterzonen der Schaltelemente durch Eindiffusion der entsprechenden Dotierungsmaterialien hergestellt werden und daß die elektrisch leitenden Schaltverbindungen durch Metallplattierung aufgebracht werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Begrenzung der seitlichen Ausdehnung der Diffusionszonen die Dotierungsmaterialien von zwei entgegengesetzten Seiten her in die Halbleiterplatte eindiffundiert werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 809640/1550