DE4036093A1

DE4036093A1 - Ic-modul

Info

Publication number: DE4036093A1
Application number: DE4036093A
Authority: DE
Inventors: Allen L Solomon
Original assignee: Grumman Aerospace Corp
Current assignee: Grumman Corp
Priority date: 1989-07-24
Filing date: 1990-11-13
Publication date: 1992-05-14
Also published as: US4992908A

Description

Die Erfindung betrifft integrierte Schaltungs-Module (im folgenden IC-Module genannt), und insbesonder IC-Module, die geeignet sind, um Felder von Infrarot-Detektorelementen im Weltraum zu tragen.

Infrarot-Detektormodule werden für eine Vielzahl von Zwecken eingesetzt, so auch bei der Raumvermessung. Im Hinblick auf die Genauigkeit der Vermessungen und die Anforderungen an den Be trieb eines solchen Systems sowie auf Platzbegrenzungen beim Start und in der Umlaufbahn haben sich wesentliche Notwendig keiten herauskristallisiert, um die Module zu miniaturisieren, wobei der Betrieb weiterhin gut und verläßlich sein soll.

Um beispielsweise eine akkurate Auflösung des Infrarotbildes zu erreichen, kann es nötig sein, die Infrarot-Detektorelemente mit ca. 0,1 mm (4 mils) oder weniger zu beabstanden. Es ist ferner wünschenswert, eine Verarbeitung bzw. Einstellung der Fokussierebene vorzusehen, um die Notwendigkeit der Übertragung von Rohdaten an entfernte Prozessoren zu begrenzen. Es ist daher nötig geworden, einen verbesserten Modulaufbau anzugeben, der nicht nur die schwierigen Übertragungsprobleme löst, sondern auch eine Verarbeitung der Roh-Eingangssignale im Hinbick auf die Fokussierebene erlaubt.

Es sind mannigfaltige Konstruktionen für IC-Module vorgeschlagen worden. Eine solche Struktur ist in der US-PS 47 03 170 von Charles E. Schmitz bzw. der entsprechenden Patentinhabergemein schaft offenbart. Ein Schwierigkeitsbereich im Hinblick auf solche Module betrifft die physikalischen Einrichtungen zum Anschließen des Infrarotdetektor-Feldes in Verbindung mit einem Puffer oder einer Anschlußplatte oder einer Schnittstellenein richtung mit dem Modul, welches die Verarbeitungsschaltung trägt. Herkömmliche Techniken für solche physikalischen und elektrischen Verbindungen umfassen die Ausbildung von Indium- Anschlüssen auf der Oberfläche der Schnittstelleneinrichtung des Detektors, anliegend an leitenden Gebieten auf vertikalen Kantenflächen der Modulschichten. Die Indium-Anschlüsse der Schnittstelleneinrichtung und die Kantenflächen des Moduls sind üblicherweise mittels eines isolierenden Klebstoffes in Position gehalten. Bei einem solchen Aufbau sind die einzelnen Schichten nicht von der Struktur der Schnittstelleneinrichtung des Detektors oder mittels der Form oder der Struktur der Modul schichten gehalten. Solch ein Aufbau weist verschiedene Nach teile auf. Er erfordert nicht nur langwierige Ausrichtungen der Schnittstelleneinrichtung des Detektors und des Moduls, sondern auch, daß die gesamte Schnittstelleneinrichtung des Detektors bzw. die Modulschnittstelle von Klebstoff umgeben ist, und zwar als Mittel, um das Modul mit der Schnittstelleneinrichtung des Detektors zu verbinden. Daher können nicht einzelne Modulschichten selektiv von dem Modul entfernt werden. Die Herstellung eines solchen Moduls erfolgt, indem zuerst ein festes Mehrschichtmodul ausgebildet wird, bevor das Modul mit der Schnittstelleneinrichtung des Detektors verbunden wird.

Unter praktischen Gesichtspunkten besteht eine Schwierigkeit beim Beabstanden der Schichten, damit eine Übereinstimmung mit dem Abstand der Detektorelemente erzielt wird, welcher der gleiche ist wie derjenige der Schnittstelleneinrichtung oder der Kontaktplatte, sowie im Hinblick auf die Herstellung eines brauchbaren elektrischen Kontaktes zwischen den übereinander liegenden Schichten und der Kontaktplatte. Darüber hinaus resultiert die extreme Dünne der Modulschichten und die schwierigen Verfahrensanforderungen in einer vorbestimmbaren Anzahl von Defekten, die häufig nicht identifiziert werden können, bis die Modulschichten mit der Schnittstelleneinrichtung des Detektors verbunden sind. Da die Modulschichten durchgängig verbunden sind, bewirken jedoch Defekte in irgendeiner be stimmten Schicht üblicherweise, daß das gesamte Modul verworfen werden muß.

Demzufolge besteht eine Notwendigkeit, eine alternative An ordnung zum Verbinden der Modulschichten mit der Schnittstellen einrichtung des Detektors zu entwickeln, die die physikalischen und elektrischen Verbindungen verläßlicher und deren Herstellung weniger langwierig macht und die ein selektives Austauschen einzelner Schichten auch ermöglicht, nachdem das Modul herge stellt und mit der Schnittstelleneinrichtung des Detektors verbunden ist.

Es werden ein IC-Modul und eine Technik zum Ausbilden desselben beschrieben. Das Modul umfaßt mehrere IC-Schichten, welche entlang eines Teilabschnittes schräge vertikale Kanten auf weisen. Die Schichten sind mit einer Kontaktplatte verbunden, die orthogonal zu den Schichten angeordnet ist und ebenfalls eine schräge erste Fläche umfaßt, die die IC-Schichten aufnimmt und hält.

Die IC-Schichten können an einander gegenüberliegenden Endab schnitten abgeschrägte Abschnitte aufweisen, um einen Anschluß an ein Paar Kontaktplatten zu ermöglichen, die jeweils an einem Ende der IC-Schichten angeordnet sind. Eine Übertragung elektrischer Signale wird durch leitende Anschlußflächen ermög licht, die auf den abgeschrägten Flächen der IC-Schichten und der Kontaktplatte ausgebildet sind.

Gemäß einem derzeit bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Kanten der IC-Schichten nur über einen Teilabschnitt derselben abgeschrägt, während der verbleibende Teil normal zu der ersten Fläche der Schicht angeordnet ist. Die Kontaktplatte umfaßt in gleicher Weise nicht abgeschrägte Abschnitte, die sich zwischen abgeschrägten Abschnitten erstrecken. Die nicht abgeschrägten Abschnitte ermöglichen verläßliche strukturelle und elektrische Verbindungen zwischen den IC-Schichten und den Kontaktplatten, und zwar auch bei dimensionalen Veränderungen im Hinblick auf die IC-Schichten und die Kontaktplatten.

Gemäß dem derzeit bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die abgeschrägten Teilabschnitte durch anisotropes Ätzen der Ober flächen von IC-Schichten aus einkristallinem Silizium und der Kontaktplatten hergestellt. Die IC-Schichten und die Kontakt platten sind so ausgebildet, daß sie eine Kristallgitterstruktur aufweisen, die so ausgerichtet ist, daß durch das anisotrope Ätzen die geneigten Abschnitte komplementär zueinander geneigt sind, wodurch eine präzise Übereinstimmung der IC-Schichtfläche und der Kontaktplatten-Fläche möglich ist.

Klebstoffschichten oder Klebstoffbereiche können zwischen be nachbarten IC-Schichten angeordnet sein. Ferner können Kleb stoffbereiche vorgesehen sein, um die IC-Schichten mit den Kontaktplatten zu verbinden, und zwar beispielsweise zwischen den geneigten Flächen. Wenn die IC-Schichten an beiden Enden an der Kontakplatte gesichert sind, brauchen die IC-Schichten nicht mit Klebstoff aneinander gesichert zu werden. Somit können einzelne Schaltungsschichten von dem Modul entfernt werden, d. h. von der Verbindung mit den Kontaktplatten entfernt werden, ohne daß das gesamt Modul zerlegt werden müßte. Alternativ dazu können die Schichten aneinander und/oder an der Kontaktplatte durch einen Werkstoff, wie etwa Lot gesichert werden, welches geeignet verflüssigt werden kann, um ein selektives Entfernen einzelner Schaltungsschichten ohne ein Zerlegen des gesamten Moduls zu ermöglichen.

Im folgenden ist die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungs beispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Dabei zeigen

Fig. 1 eine Seitenteilansicht eines IC-Moduls mit komplementären Kontaktwinkeln, wo abgeschrägte Schichten mit einer Kontaktplatte in Eingriff stehen;

Fig. 2a eine perspektivische Ansicht einer einzelnen IC- Schicht, verbunden mit einer genuteten Kontakt platte;

Fig. 2b eine Seitenansicht des Aufbaus nach Fig. 2a, wobei ferner leitende Anschlußflächen, leitende Durchgänge und eine IC-Struktur gezeigt sind;

Fig. 3a eine perspektivische Ansicht der genuteten Kon taktplatte, wobei die leitende Anschlußflächen auf den geneigten Flächen gezeigt sind;

Fig. 3b eine Seitenansicht der Kontaktplatte nach Fig. 3a, wobei ferner zusätzliche Anschlußflächen und leitende Durchgänge gezeigt sind, welche sich durch die Kontaktplatte erstrecken;

Fig. 4 eine Ansicht der Kontaktplatte von unten, wobei mehrere leitende Anschlußflächen gezeigt sind;

Fig. 5 eine Ansicht einer anders aufgebauten Kontakt platte von unten, wobei Reihen leitender An schlußflächen verbunden sind;

Fig. 6a, 6b, 7 und 8 die Herstellung der Kontaktplatte;

Fig. 9, 10, 11, 12, 13a und 13b die Herstellung der IC-Schichten und

Fig. 14 und 15 perspektivische Ansichten des Zusammensetzens der Kontaktplatte und der IC-Schichten, um das IC-Modul herzustellen.

Die nachstehende detailliert Beschreibung anhand der Zeichnungen dient zur Erläuterung eines derzeit bevorzugten Ausführungsbei spieles der Erfindung, und nicht etwa zur Darstellung der einzigen Form, in welcher die Erfindung verwirklicht oder ver wendet werden kann. Die Beschreibung umfaßt ferner die Funktionen und die Schrittfolge für die Herstellung gemäß der Erfindung im Zusannenhang mit dem gezeigten Ausführungsbeispiel. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß dieselben oder äquivalente Funktionen und Schrittfolgen im Zusammenhang mit unter schiedlichen Ausführungsformen vorgesehen sein können, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen.

Fig. 1 zeigt eine teilweise Schnittansicht der Verbindung der Schichten 11 mit abgeschrägten Kanten mit einer auf einer Seite sägezahnförmig ausgestalteten Kontaktplatte 13. Gemäß Fig. 1 sind die Schichten 11 jeweils mit einer abgeschrägten Kante 15 versehen, wobei die Kante durch anisotropes Ätzen (100) von einkristallinem Silizium hergestellt ist. Die Kontaktplatte 13 weist eine abgeschrägte Kante 17 auf, die an die abgeschrägte Kante 15 der Schicht paßt, und zwar mit einem zu der Kante 15 komplementären Winkel.

Wie bereits erwähnt, sind die Schichten vorzugsweise extrem dünn, d. h. sie haben eine Stärke von ca. 0,0762 mm bis 0,1 mm (3 mils bis 4 mils). Die Ausbildung von elektrischen Kontakten zwischen übereinanderliegenden Schichten und der Kontaktplatte erfordert einen langwierigen vielschrittigen Prozeß, um die erforderliche periodische Beabstandung der übereinanderliegenden Schichten durch Überwachung der Dicke der Schichten zu erhalten, um die Kontakte auf der Außenseite der übereinanderliegenden Schichten auszugestalten und elektrische Verbindungskontakte an den Kontaktplatten anzuschließen. Die Erfindung schafft eine abgeschrägte Kante auf der Außenfläche des Schichtstapels und eine abgeschrägte Nut an der Kontaktplatte. Dies erfordert erheblich weniger langwierige Verfahren.

Es sei jedoch das Problem der Ausbildung präzise überein stimmender Winkel durch anisotropes Ätzen der Kantenbereiche der Oberfläche sowohl der Schichten als auch der Kontaktplatte angesprochen. Dabei sei darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht auf ein bestimntes Verfahren der Ausbildung präzise über einstimmender Winkel der entsprechenden Oberflächen begrenzt ist. Vielmehr können andere Verfahren, die mehr oder weniger effizient sind, im Rahmen der Erfindung Anwendung finden.

Das anisotrope Ätzen, das gemäß dem derzeit bevorzugten Ausführungsbeispiel verwendet wird, ätzt den einkristallinen Werkstoff in einer vorbestimmbaren Richtung in bezug auf das Kristallgitter. Gemäß dem derzeit bevorzugten Ausführungsbei spiel werden die Schichten 11 auf einkristallinem Siliziumwerk stoff mit einer (100)-Orientierung ausgebildet. Das anisotrope Ätzen ätzt selektiv Atome des Siliziums, bis es einen Bereich des Siliziumkristallgitters erreicht, der durch (111) definiert ist. Somit bewirkt das anisotrope Ätzen eine abgeschrägte Kante, deren Winkel durch das Siliziumkristallgitter bestimmt ist. Nach dem derzeit bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der ent sprechende Siliziumwafer derart ausgebildet, daß die (100)- Orientierung des Siliziummoleküls in der in Fig. 1 gezeigten Richtung ausgerichtet ist. Im Hinblick auf die besondere kristalline Gitterstruktur des Siliziummoleküls wird die abge schrägte Oberfläche 15 mit einer Abschrägung ausgebildet, die gemäß Fig. 1 geneigt ist. Der Neigungswinkel ist so lange wiederholbar, wie die (100)-Kristallorientierung des Silizium moduls - wie beschrieben - bleibt. Da der Neigungswinkel kein 45°-Winkel sondern ein 54°-Winkel ist, muß dann, wenn das ein kristalline (100)-Silizium verwendet wird, der Winkel der abge schrägten Nuten der Kontaktplatte so ausgebildet sein, daß er der Abschrägung der Schichten entspricht. Wie nachstehend er läutert, wird dies durch Ausbilden einer Kontaktplatte erreicht, die eine Kristallgitterorientierung aufweist, in welcher anisotropes Ätzen eine zu der Neigung der Schichten komplementäre Neigung ausbildet, nämlich in einem Winkel von 36°.

Die Fig. 2a und 2b erläutern die Ausbildung der einander entsprechenden Oberflächen der Schichten und der Kontaktplatte nach den derzeit bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung. Gemäß Fig. 2a umfaßt die Kontaktplatte 13 mehrere leitende Anschlußflächen 21 auf abgeschrägten Flächen 17. Gemäß Fig. 2b umfassen die Schichten 11 leitende Anschlußflächen 23, die durch Anliegen elektrischen Kontakt mit den Anschlußflächen 21 der Kontaktplatte haben. Die leitenden Anschlußflächen 23 der Schichten stehen in elektrischer Verbindung mit Leitungs mustern 25 auf einer ersten Fläche der Schicht 11. Die Leitungs muster 25 übertragen Signale von den leitenden Anschlußflächen 23 an die IC-Struktur 27 auf der Oberfläche der Schicht 11.

Obwohl die Figuren die Verbindung der Schichten 11 mit einer einzigen Kontakplatte zeigen, sei darauf hingewiesen, daß die Schichten 11 mit einer zweiten Kontaktplatte an der gegenüber liegenden Kante der Kontaktplatte verbunden sein können. Die zweite Kontaktplatte kann in gleicher Weise aufgebaut und herge stellt sein, wie die Kontaktplatte 13. Bei zwei Kontaktplatten sind die Schichten 11 an beiden Enden von den Kontaktplatten gehalten.

Fig. 2b zeigt darüber hinaus eine bevorzugte Struktur für die Kontaktplatte 13. Demgemäß weist die Kontaktplatte 13 ferner mehrere leitende Anschlußflächen 29 an der zweiten Oberfläche der Kontaktplatte auf. Die leitenden Anschlußflächen 29 bilden vorzugsweise ein Feld von Bereichen auf der unteren Oberfläche der Kontaktplatte 13, wie dies besser Fig. 4 zu entnehmen ist. Fig. 5 zeigt die Unterseite der Kontaktplatte 13, wo die leitenden Anschlußflächen 29 kleiner und in Reihen angeordnet sowie durch leitende Streifen 33 verbunden sind. Abhängig von der Verarbeitungsanforderung kann es nützlich sein, einige Reihen miteinander zu verbinden, und zwar abwechselnd oder alle Reihen der leitenden Anschlußflächen, so daß die von den ver bundenen Detektorelementen (nicht gezeigt) empfangenen Informationen in der effektivsten und brauchbarsten Weise verar beitet werden können.

Ebenfalls gemäß Fig. 2b wird die elektrische Verbindung zwischen Anschlußflächen 21 und leitenden Anschlußflächen 29 vorzugsweise durch einen leitenden Durchgang 31 bewerkstelligt, welcher sich durch die Kontaktplatte 13 erstreckt. Gemäß dem derzeit bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der leitende Durch gang unter Verwendung bekannter Techniken, wie etwa Bedampfen einer Durchgangsöffnung in der Kontaktplatte 13 ausgebildet.

Die Fig. 3a und 3b dienen zur näheren Erläuterung der Kontaktplatte 13 nach den Fig. 2a und 2b. Fig. 3b zeigt ferner die Ausgestaltung einer isolierenden Oxidschicht 35 auf der Oberfläche der Kontaktplatte 13. Die gegenüberliegende Seite der Kontaktplatte bzw. der Schicht 13 kann ebenfalls mit einer Oxidschicht 37 belegt sein, wie dies in den Fig. 2b und 3b gezeigt ist. Gemäß Fig. 2b kann auch die Schicht 11 mit einer isolierenden Oxidschicht 39 versehen sein.

Gemäß Fig. 3b weist die Oberseite der Kontaktplatte 13 mehrere Nuten oder Kanäle 20 auf, die jeweils durch eine geneigte Ober fläche 17, einen horizontalten Abschnitt 41 und einen vertikalen Abschnitt 43 gekennzeichnet sind. Die geneigte Fläche 17 und die vertikale Fläche 43 dienen zur Aufnahme und zum Ineingriff kommen der bzw. mit den entsprechenden Flächen der Schichten 11, wie dies in den Fig. 2a und 2b gezeigt ist. Der horizontale Abschnitt 41 stellt eine Basis zum Ausgleichen von Dimensions schwankungen dar, ohne daß die strukturellen oder elektrischen Charakteristika der Verbindung zwischen der Schicht 11 und der Kontaktplatte 13 beeinträchtigt würden. Die Schicht 11 weist ebenfalls einen abgeschrägten Abschnitt 15, einen nicht abge schrägten Abschnitt 45 und einen Bodenabschnitt 47 auf. Die Abschnitte 41 und 45 müssen nicht gleich ausgestaltet sein und können in der Tat im Hinblick auf ihre Länge oder ihre Dicke variieren, ohne daß die Charakteristika der Verbindung zwischen der Schicht 11 und der Platte 13 berührt würden.

Die Fig. 6a, 6b, 7 und 8 zeigen einzelne Schritte bei der Ausbildung der Kontaktplatte 13. Gemäß Fig. 6a beginnt die Herstellung der Kontaktplatte 13 mit der Ausbildung eines Silizium-Wafers 30, der gemäß den Fig. 6a und 6b mit Nuten versehen wird. Die Nuten 40 erstrecken sich in die obere Fläche 42 des Wafers 30 und sind durch Seitenwände 43, 44 und einen Boden 41 begrenzt. Gemäß Fig. 7 ist der Wafer so ausgebildet, daß das Silizium-Kristallgitter eine (100)-Orientierung in der vertikalen Richtung oder eine (110)-Orientierung in der horizontalen Richtung hat. Eine Photoresist-Schicht 49 wird auf der Oberfläche 42 des Wafers und der vertikalen Wand 43, nicht aber auf der vertikalen Wand 44 der Nuten 40 gemäß Fig. 7 ausgebildet. Sodann wird der Wafer anisotrop geätzt. Dadurch ergibt sich eine im wesentlichen V-förmige Ätzung der Wand 44, die von Flächen 17 und 18 begrenzt wird. Das Ätzen wird so lange vorgenommen, bis die V-förmige Ätzung die Fläche 43 erreicht und schneidet, was ein Abtrennen des Teiles des Wafers oberhalb der Fläche 17 erlaubt. Die resultierende Struktur ist in Fig. 8 gezeigt. Wie ebenfalls Fig. 8 zu entnehmen ist, werden sodann leitende Durchgänge 31 in dem Wafer ausgebildet. Die Silizium oberflächen, welche die Wände der Durchgangsöffnungen umfassen, werden mit Oxid beschichtet. Ein Metallfilm wird auf diesen Oberflächen aufgebracht. Sodann werden leitende Anschlußflächen 21 und 29 gemäß Fig. 3b ausgebildet.

Die Fig. 9, 10, 11, 12, 13a und 13b zeigen die Ausbildung der IC-Schichten 11. Fig. 9 zeigt im wesentlichen eine Kante der Schicht 11 mit einer abgeschrägten Fläche 15, einer nicht abgeschrägten Fläche 43, einer unteren Fläche 47 und einer oberen Fläche 51. Gemäß Fig. 9 ist die Schicht aus einem einkristallinen Siliziumwerkstoff mit einer (100)-Kristall gitterorientierung, wie gezeigt. Fig. 10 zeigt die anfänglichen Schritte zum Ausbilden der Schicht 11. Wie dort gezeigt, wird in dem Silizium-Wafer 52 eine Nut 50 ausgebildet. Gemäß dem derzeit bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Nut 50 durch anisotropes Ätzen der oberen Fläche 51 gebildet. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß andere alternative Verfahren verwendet werden können, um die Nut 50 auszubilden, ohne daß dies von der Erfindung abrücken würde. Wie ebenfalls Fig. 10 zu entnehmen ist, ist die Nut 50 von geneigten Seitenwänden 15 und 16 be grenzt. Das anisotrope Ätzen wird ausgeführt, bis der Punkt gemäß Fig. 10 erreicht ist, wonach eine Graben 54 zur Ver größerung der Nut 50 ausgebildet wird. Der Graben 54 ist von Seitenwänden 45, 46 und einer Bodenfläche 48 begrenzt.

Gemäß Fig. 12 wird dann auf die obere Fläche des Wafers 52 eine Oxidschicht 39 aufgebracht. In der oberen Fläche des Wafers 52 wird eine IC-Struktur 27 ausgebildet. Leitende Anschluß flächen 23 und ein Leitungsmuster 25 werden ausgebildet, um elektrische Verbindungen zwischen der IC-Struktur 27 und den Anschlußflächen 23 herzustellen. Es sei darauf hingewiesen, daß die Nuten 50 sich entlang der Oberfläche des Wafers 52 wieder holen und daß die gegenüberliegende abgeschrägte Fläche 16 (z. B. Fig. 11) in gleicher Weise mit einer leitenden Anschluß fläche im Hinblick auf die elektrische Verbindung mit der IC- Struktur 27 versehen sein kann. Auf diese Weise kann die Schicht zwischen einem Paar Kontaktplatten 13 angeordnet ausgebildet werden.

Gemäß Fig. 13a wird sodann die Stärke des Wafers 52 verringert, und zwar in etwa auf eine Stärke, die der unteren Fläche 48 des Grabens entspricht, was zu einem Abtrennen von Mehrfach strukturen entsprechend den Schichten 11 führt. Fig. 13b zeigt die Schicht 11 mit redundanten leitenden Anschlußflächen 23, die jeweils mit einer IC-Struktur 27 (gestrichelte Linien) über ein Leitungsmuster 25 verbunden sind.

Die leitenden Anschlußflächen auf der Schicht und der Platte, die zu befestigen sind, können mit einer Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt beschichtet sein, wie etwa Lot, oder mit einem metallischen stützenförmigen Anschluß, wie etwa Indium. Dieses Verfahren kann optionell als Teil der Wafer-Herstellung ausge führt werden. Die Schichten 11 können dann so angeordnet werden, daß sie mit einem Teil der Kontaktplatte 13 gemäß Fig. 14 in Eingriff kommen. Legierungs-Verbindung kann dann durch Erhitzen erfolgen. Fig. 15 zeigt mehrere IC-Schichten 11, die mit einer einzigen Kontaktplatte 13 verbunden sind.

Die Schichten 11 können aneinander angebracht und gleichzeitig voneinander getrennt gehalten werden, und zwar mittels Schichten insolierenden Klebstoffs in Kanälen 53, welche benachbarte Schichten 11 voneinander trennen. Alternativ dazu können kleine Gebiete isolierenden Klebstoffes innerhalb der Kanäle 53 ausge bildet werden, um ein Aneinanderheften und gleichzeitiges Ge trennthalten benachbarter Schichten zu erreichen, während ein Entfernen des Klebstoffgebietes und ein selektives Entfernen einzelner Schichten 11 möglich ist, wobei die anderen Schichten 11 in Kontakt mit der Kontaktplatte 13 verbleiben. Wo zwei Kontaktplatten 13 verwendet werden, können die Schichten 11 ausreichend zwischen den beiden Kontaktplatten 13 gehalten werden, so daß keine Heftschichten für die Erhaltung der Struk tur des Moduls erforderlich sind. In diesem Fall kann das Ent fernen einer einzelnen Schicht 11 ohne Beeinträchtigung benach barter Schichten 11 erfolgen. Tatsächlich kann bei einem solchem Aufbau die Notwendigkeit von Klebeschichten oder Klebebereichen zwischen benachbarten Schichten 11 völlig eliminiert werden. Somit kann das Modul ausgebildet werden, und zwar ohne Anheften der Schichten 11 zu einer einstückigen Struktur vor der Ver bindung der Schichten mit der Kontaktplatte 13.

Verschiedene Modifikationen und Verbesserungen können vorge nommen werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Wie bereits angedeutet, kann der genaue Winkel der geneigten Flächen entsprechend einem bestimmten Werkstoff bzw. der charakteristischen Kristallstruktur des Werkstoffes verändert werden. Darüber hinaus können mechanische oder optische Ver fahren angewendet werden, um die obigen abgeschrägten Flächen auszubilden. Solcherlei mechanische und optische Techniken können insbesondere dort geeignet sein, wo die Große der Kontaktplatte und der Schichten den effektiven Gebrauch solcher Techniken erlauben.

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen sowie der Zeichung offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirk lichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Claims

1. Integriertes Schaltungs-Modul (IC-Modul), das umfaßt:

- mehrere IC-Schichten (11), mit jeweils einer Oberseite (51) und einer Unterseite (47) und einem Paar vertikaler Kanten, von denen mindestens eine erste (15) mindestens in einem Teilbereich abgeschrägt ist;
- eine erste Kontaktplatte (13), die orthogonal zu den IC-Schichten (11) angeordnet und mit den ersten vertikalen Kanten derselben verbunden ist, wobei die erste Kontaktplatte (13) eine erste und eine zweite Seite hat und die erste Seite mehrere Kanäle (20) zum Aufnehmen von Schichten aufweist, die jeweils ausgebildet sind, um mehrere der IC- Schichten (11) aufzunehmen und zu halten, wobei jeder Kanal (20) einen abgeschrägten Abschnitt (17) zum Anliegen an und Halten von dem abge schrägten Abschnitt (15) der ersten Kante der IC- Schicht (11) und einen vertikalen Abschnitt (43) zum Anliegen an und Halten von der Unterseite der IC-Schicht (11) umfaßt;
- jede IC-Schicht (11) eine integrierte Schaltung (27) auf ihrer Oberseite aufweist;
- jede IC-Schicht (11) ferner erste leitende An schlußflächen (23) auf dem abgeschrägten Abschnitt (15) der ersten Kante aufweist, wobei diese ersten leitenden Anschlußflächen (23) elektrisch mit der integrierten Schaltung (27) auf der entsprechenden Schicht verbunden sind;
- die erste Kontaktplatte (13) ferner zweite leitende Anschlußflächen (21) auf jedem abge schrägten Abschnitt (17) zum anliegenden elektrischen Anschluß im Hinblick auf die ersten leitenden Anschlußflächen (23) auf der IC-Schicht (11) aufweist;
- die erste Kontaktplatte (13) ferner mehrere dritte leitende Anschlußflächen (29) auf ihrer zweiten Seite aufweist, die jeweils mit einer bestimmten zweiten leitenden Anschlußfläche (21) über einen leitenden Durchgang (31) verbunden sind, welcher sich durch die erste Kontaktplatte (13) erstreckt.

2. IC-Modul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede IC-Schicht (11) ferner eine zweite vertikale Kante umfaßt, die über einen Teilabschnitt abgeschrägt ist, wobei diese zweite abgeschrägte vertikale Kante vierte leitende Anschlußflächen darauf aufweist und die vierten leitenden Anschlußflächen elektrisch mit der integrierten Schaltung (27) der entsprechenden IC- Schicht (11) verbunden sind.

3. IC-Modul nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine zweite Kontaktplatte orthogonal zu den IC-Schichten (11) und mit den zweiten vertikalen Kanten derselben verbunden, wobei die zweite Kontaktplatte eine erste und eine zweite Seite aufweist und die erste Seite mehrere Kanäle zum Aufnehmen von Schichten umfaßt, wobei jeder Kanal einen abgeschrägten Abschnitt zum Anliegen an und Halten von dem abgeschrägten Abschnitt der zweiten Kante der IC-Schicht (11) sowie einen vertikalen Abschnitt zum Anliegen an und Halten von der Unterseite der IC-Schicht (11) aufweist.

4. IC-Modul nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kontaktplatte fünfte leitende Anschluß flächen auf jedem abgeschrägten Abschnitt zum anliegenden elektrischen Anschluß an die vierten leitenden Anschlußflächen auf der IC-Schicht (11) umfaßt.

5. IC-Modul nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die zweite Kontaktplatte mehrere sechste leitende Anschlußflächen auf der zweiten Seite der selben umfaßt, wobei die sechsten leitenden Anschluß flächen jeweils mit einer bestimmten fünften leitenden Anschlußfläche verbunden sind, und zwar über einen leitenden Durchgang, welcher sich durch die zweite Kontaktplatte erstreckt.

6. IC-Modul nach einem der vorangehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die dritten leitenden An schlußflächen (29) mit einem planaren Feld von Infra rot-Detektormodulen zu verbinden sind.

7. IC-Modul nach einem der vorangehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die IC-Schichten (11) eine Stärke von 0,0762 mm bis 0,1 mm (3 mils bis 4 mils) haben.

8. IC-Modul nach einem der vorangehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die einzelnen IC-Schichten (11) einzeln aus dem IC-Modul zu entfernen sind.

9. IC-Modul nach einem der vorangehenden Ansprüche, ge kennzeichnet durch heftende isolierende Gebiete zwischen benachbarten IC-Schichten (11).

10. IC-Modul nach einem der vorangehenden Ansprüche, ge kennzeichnet durch mehrere heftende isolierende Gebiete, welche die IC-Schichten (11) mit der ersten (13) bzw. der zweiten Kontaktplatte verbinden.

11. IC-Modul nach einem der vorangehenden Ansprüche, ge kennzeichnet durch eine heftende Schicht zwischen benachbarten IC-Schichten (11).

12. IC-Modul nach einem der vorangehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß sich der abgeschrägte Ab schnitt (15) der Schichten nur über einen Teilabschnitt der ersten vertikalen Kante erstreckt, wobei der ver bleibende Teilabschnitt der ersten vertikalen Kante verwendet werden kann, um einen anliegenden Eingriff der IC-Schicht (11) mit der Kontaktplatte (13) zu ermöglichen, und zwar auch bei dimensionalen Ver änderungen des Aufbaus der IC-Schicht (11) und der ersten Kontaktplatte (13).

13. IC-Modul nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Seite der ersten Kontaktplatte (13) einen horizontalen Flächenabschnitt (41) umfaßt, der sich zwischen dem abgeschrägten Abschnitt (17) der Schaltungsplatte und dem vertikalen Abschnitt (43) der Schaltungsplatte erstreckt.

14. IC-Modul nach einem der vorangehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die IC-Schichten (11) eine Kristallgitterstruktur aufweisen, die durch eine (100)- Kristallorientierung gekennzeichnet ist, welche sich parallel zu der Oberseite der IC-Schicht (11) erstreckt.

15. IC-Modul nach einem der vorangehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die erste Kontaktplatte (13) eine Kristallgitterstruktur aufweist, die durch eine (100)-Kristallorientierung gekennzeichnet ist, welche sich senkrecht zu der zweiten Fläche der Schaltungs platte erstreckt.

16. Verfahren zum Herstellen eines IC-Moduls mit mehreren IC-Schichten (11), die mindestens an einem Endabschnitt mittels einer Kontaktplatte (13) eingebunden sind, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:

a) Anisotropes Ätzen mindestens einer V-förmigen Nut auf einer ersten Fläche mehrerer Schichten;
b) Ausbilden eines Grabens in jeder V-förmigen Nut, wobei der Graben sich in das Silizium-Substrat jenseits der Tiefe der V-förmigen Nut erstreckt;
c) Ausbilden einer IC-Struktur auf der ersten Fläche einer jeden der Schichten;
d) Ausbilden erster leitender Anschlußflächen auf einer ersten geneigten Fläche der V-förmigen Nut einer jeden Schicht, wobei die Anschlußfläche elektrisch mit der IC-Struktur verbunden ist;
e) Verringern der Stärke der Schichten derart, daß die Stärke einer jeden Schicht im wesent lichen gleich der Tiefe des Grabens ist, wodurch ein Teilabschnitt der Schicht entlang den Seitenwänden des Grabens abgetrennt wird, so daß die erste geneigte Fläche und eine erste Seitenwand des Grabens einen ersten Kantenteilabschnitt einer jeden Schicht festlegen;
f) Ausbilden mehrerer Gräben auf einer ersten Fläche einer ersten Kontaktplatte;
g) Anisotropes Ätzen einer ersten vertikalen Kanten fläche der Gräben der ersten Kontaktplatte, um mehrere Schichtaufnahmekanäle auszubilden, wobei jeder der Schichtaufnahmekanäle ein sich wieder holendes sägezahnförmiges Muster auf der ersten Fläche der Kontaktplatte umfaßt, wobei jedes sägezahnförmige Muster eine vertikale Fläche und eine zweite geneigte Fläche sowie einen horizontalen Abschnitt unfaßt;
h) Ausbilden zweiter leitender Anschlußflächen auf jeder zweiten geneigten Fläche;
i) Ausbilden mehrerer dritter leitender Anschluß flächen entlang einer zweiten Seite der Kontakt platte;
j) Ausbilden leitender Durchgänge, welche sich durch die Kontaktplatte erstrecken und jeweils die zweiten leitenden Anschlußflächen mit einer dritten leitenden Anschlußfläche verbinden; und
k) Verbinden mehrerer der Schichten mit der Kontakt platte, und zwar derart, daß jeder Schichtauf nahmekanal eine der Schichten in im wesentlichen senkrechter Ausrichtung bezüglich der zweiten Seite der Kontaktplatte aufnimmt und hält, wobei zwischen den dritten leitenden Anschlußflächen und den IC-Strukturen eine elektrische Verbindung bewirkt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des anisotropen Ätzens der Schichten das Ausbilden der Schicht derart umfaßt, daß die Kristallgitterstruktur der Schicht durch eine (100)- Kristallorientierung charakterisiert ist, welche sich parallel zu der ersten Fläche der Schicht erstreckt.

18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekenn zeichnet, daß sich die V-förmigen Nuten einer jeden Schicht in einem Winkel von etwa 54° von der ersten Fläche der Schicht nach unten erstrecken.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Kristallgitterstruktur der Kontaktplatte durch eine (100)-Kristallorientierung charakterisiert ist, welche sich senkrecht zu der zweiten Fläche der Schaltungsplatte erstreckt.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des anisotropen Ätzens erster vertikaler Seitenwände einer Nut das Aufbringen eines Photoresist-Werkstoff entlang der ersten Fläche der Kontaktplatte umfaßt, und zwar benachbart der ersten vertikalen Kantenfläche.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite geneigte Fläche derart ausgebildet ist, daß sie sich mit einem Winkel von etwa 36° bezüglich der Ebene der zweiten Fläche des Schaltungsplatten- Wafers erstreckt, wobei die zweite geneigte Fläche sich längs zwischen benachbarten Nuten erstreckt, wodurch Teilbereiche der ersten Fläche der Schaltungs platte zwischen den Nuten abgetrennt werden.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 21, gekenn zeichnet durch folgende Schritte:

- Wiederholen der Schritte a) bis e), um zweite Kantenabschnitte einer jeden Schicht zu erzeugen;
- Wiederholen der Schritte f) bis j), um eine zweite Kontaktplatte zu erzeugen; und
- Wiederholen des Schrittes k), um mehrere der Schichten mit der zweiten Kontaktplatte benachbart der zweiten Kantenabschnitte der Schichten zu ver binden.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 22, gekenn zeichnet durch Anbringen mindestens eines isolierenden Heftbereiches zwischen den Schichten, wobei die Heft bereiche dazu dienen, benachbarte Schichten aneinander zu sichern.