專利名稱：集成電路的制作方法及實施該方法的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明能應用于微電子學和低溫電子學中。在進行實驗性研制集成電路和小批量生產(chǎn)時，應用本發(fā)明能獲得最好的效果。
已知的制作集成電路的方法是，在襯底上按照予先確定的圖形涂敷上包含構(gòu)成集成電路元件的各種成分(金屬懸浮液、金屬溶液、類金屬和金屬氧化物)，並對這些元件進行熱處理(M·Ton
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eHok”(厚膜微電子學)，1973，《世界》(莫斯科)，23～29，102～111頁)。根據(jù)已知的方法，通過用照相方法制成的掩膜，將各種成分沉積在襯底上，並進行后處理，直到達到復制出所研制的集成電路所要求的圖形為止。而且，在襯底上涂敷某些成分(金屬的懸浮液和溶液、類金屬)，在熱處理之后可以獲得微電子集成電路的有源元件和無源元件，而涂敷另外一些成分(金屬氧化物)，則可獲得低溫電子電路的有源元件。
已知的方法能保證獲得高質(zhì)量的集成電路，但是這種方法太復雜，因為它要求有一個費力的長時間的制備掩膜的過程，而每一個掩膜只適合于一種具體的電路，還要求具備許多保管，使用和使用后清除涂敷物等的特殊條件。此外，還必須有制備掩膜的專門的工藝程序和設備系統(tǒng)，以及需要一些專用的刮刀，用來透過掩膜涂敷成分，又不使掩膜受到損傷。特別是當試制(單個的)集成電路或進行小批量生產(chǎn)時，這種方法很不利，因為對每一個新電路都必須制作復雜的、昂貴的掩膜。
用來制作集成電路的已知裝置(見同一參考資料)包括襯底固定部件一系列順序裝置的用來將成分涂敷到襯底板上的部件;裝備在上述的用來涂敷和使已涂敷的成分干燥用的各部件之間的部件;熱處理部件;以及用來將底板固定部件移動到順序分布的涂敷部件跟前和熱處理部件跟前的裝置。要把必須涂敷的材料傳送給將這些成分涂敷到襯底上的部件，該部件本身又裝有刮刀，用它將涂敷材料，經(jīng)過預先制備好的、並相對襯底而言安放準確的掩膜，沉積到襯底上。如前所述，制備掩膜要求使用復雜的設備和專門技術(shù)，而用刮刀涂敷材料也很困難，因為有損傷價值昂貴的掩膜的危險。
上述裝置也不利于用來小批量生產(chǎn)集成電路和電路的試制。
本發(fā)明的任務是提供這樣一種將成分涂敷到襯底上制作集成電路的方法和裝置，它們能保證獲得按預定圖形由有源元件和無源元件構(gòu)成的電路，而不需要制備掩膜或圖樣板。
解決所提出來的任務的方法是在采用這種制作集成電路的方法時，首先將用來組成集成電路各元件的各種材料，按照預先確定的圖形涂敷到襯底上，然后對這些所涂敷的用來形成集成電路元件的材料進行熱處理。根據(jù)本發(fā)明，連續(xù)地將成分以單個滴的形式涂敷到襯底上，並在襯底上構(gòu)成分布在給定坐標系中的點的組合，而且每一個點的組合構(gòu)成集成電路的單個元件的半制品，然后對獲得的半制品進行熱處理。
采用這種方法能保證在襯底上形成由不連續(xù)的點構(gòu)成的集成電路圖形，這些圖形是為制作給定的電路圖形，而按一定次序用不同成分材料構(gòu)成的，結(jié)果在熱處理之后便獲得所必要的集成電路，而不必使用圖樣板或掩膜。這在很大程度上簡化了集成電路的制作方法。
所提出來的任務也可以這樣解決集成電路的制作裝置包括襯底固定部件;一系列順序安裝的能在襯底上涂敷用來形成集成電路元件材料用的部件;干燥后的材料的熱處理部件;分布在上述各部件之間的被涂敷材料的干燥裝置以及用來將襯底固定部件移動到材料涂敷部件跟前和熱處理部件跟前的部件;根據(jù)本發(fā)明，每個涂敷材料用的部件都做成矩陣板的形式，在矩陣板上的一定的坐標系中分布著毛細管噴嘴，這些毛細管噴嘴與盛涂敷材料的容器相通，並裝有電控機構(gòu)，用來從毛細管噴嘴中有選擇地噴出液滴;還有控制部分，它與用來從毛細管噴嘴中有選擇地噴出液滴的電控機構(gòu)相連接以及與控制部分相連接的電壓脈沖發(fā)生器。
把向襯底上噴涂材料的部件做成帶毛細管噴嘴的矩陣板的形式，那些毛細管噴嘴分布在矩陣板上的給定坐標系中，有用來操縱從給定毛細管噴嘴中有選擇地噴出液滴的電控機構(gòu)，這些毛細管噴嘴與盛涂敷成分的容器相連通，以及有這些與電控機構(gòu)和電壓脈沖發(fā)生器相連接的控制部分，這就可以在襯底上噴涂出點狀的圖形，此圖形呈各個單個成分滴的形式，以便以點狀的圖形組合成集成電路的元件半制品。這些半制品是不使用掩膜而在襯底板上獲得的，圖形可以是呈任意的形狀，這種形狀是由通過該控制部分有選擇地噴出液滴的切換機構(gòu)決定的。
最好是將用來有選擇地使液滴經(jīng)過毛細管噴嘴噴出的電控機構(gòu)做成設置在同一平面內(nèi)的不同極性的電極系統(tǒng)，這些電極平行于每一排噴嘴，並分別位于各排噴嘴的兩側(cè)，且同控制部分相連接，並且最好使分布在毛細管噴嘴的突出孔一側(cè)的永磁鐵層配置在平行于不同極性電極所在平面的平面內(nèi)。
這種結(jié)構(gòu)形式能保證被涂敷的材料滴能脈沖式地噴出(被涂敷的成分是導電懸浮液或?qū)щ娦匀芤?，而且液滴從被控制部分中所選定的這樣一些噴嘴中噴出，以便獲得所需要的電路圖形。利用電極與永磁鐵的配合，能保證在低脈沖電壓下工作，從而避免被涂敷成分的分解，以便避免電極和毛細噴嘴的損壞。
下面參考附圖並通過本發(fā)明的具體實施例來說明本發(fā)明。這些圖是

圖1示意性地示出了集成電路襯底的一部分，上面有由點組成的圖形或涂敷在襯底上的由不同成分形成的點的組合，用來說明集成電路的制作方法圖2為圖1所示的部分集成電路上的一段導線(放大)圖3為圖1所示的部分集成電路上的一段導線，該導線由點狀材料構(gòu)成，這些點彼此重疊(放大)圖4為低溫電子集成電路的一部分(放大)圖5為微電子電路的一部份(放大)圖6即為圖1所示者，只是經(jīng)過了熱處理;
圖7概括地示出了所推薦的制作集成電路用的裝置的全視圖圖8為沿圖7中Ⅷ-Ⅷ面方向的剖面圖(放大)圖9為沿圖7中Ⅸ-Ⅸ面方向的剖面圖(放大)。
所推薦的方法在于，在襯底1(圖1)上順序涂敷如下一些材料金屬的懸浮液和溶液、液態(tài)的類金屬和金屬氧化物，它們都以單個液滴的形式在襯底上形成A、B、B1～B7、C1～C2等點的組合，這些點分布在給定坐標系中X/Y的位置上。由此，上述每一個點的組合都構(gòu)成電路的單個元件，例如，點的組合A、C和D構(gòu)成有源元件和無源元件，而所有的點B則構(gòu)成導線。因此在襯底板1(圖1)上獲得了電路的半制品。
如圖2所示，電路的導電元件可以通過將金屬懸浮液滴2涂敷在襯底1上形成，這些液滴的直徑“d”小于中心距“t”。而且在烘干懸浮液除掉水分之后，接著進行熔化金屬顆粒時，滴的直徑擴大到“D”。圖3示出了相互重疊的涂敷的涂敷的金屬懸浮液滴。
如圖4所示，低溫電子集成電路的獲取方法是，在襯底1上涂敷金屬氧化物溶液的點構(gòu)成的組合3和金屬懸浮液的點構(gòu)成的組合4。接著烘干涂敷好的滴，然后進行熔化，例如利用電磁輻射線熔化，再使之冷卻。結(jié)果在金屬氧化物的涂敷區(qū)形成了單晶的或多晶的超導體層(取決于熱處理條件)。如果把這種低溫電子電路放入液氮中，那么它能被用作例如超高頻振蕩輻射體、光接收器、混頻器等等。
如圖5所示，獲得微電子集成電路的方法是，在半導體襯底上涂敷類金屬溶液滴形成的點的組合5和金屬懸浮液滴形成的點的組合6。如此制成的電路元件半制品，經(jīng)熱處理后，分別獲得電路的有源元件和無源元件。
經(jīng)過上述一系列工序，也就是經(jīng)過將構(gòu)成點的組合的各種材料的單個液滴涂敷在底板上，每一道涂敷工序之后，將涂敷的材料烘干，當全部材料都涂敷好了之后進行熱處理，便獲得了集成電路，電路的一部分示于圖6，上面有A′、B′、B1′～B6′、C′、C1′和D等電路元件。
獲得集成電路的有源元件和無源元件所必需使用的懸浮液成分和溶液成分，以及烘干和熱處理的方式，這里未作具體闡述，因為這些問題與本發(fā)明沒有直接關(guān)系，而且該技術(shù)領(lǐng)域中的專家們都知道得很清楚。
往襯底1上涂敷單個的成分滴，可以采用任意合適的方法進行，但是實施所推薦的方法最適宜的是利用下述的制作集成電路的裝置，該裝置示意地在圖7給出。
所推薦的制作集成電路的裝置(圖7)包括襯底1的固定部件7，它們被安置在使其移動的裝置-步進式傳送裝置8上。該裝置還包括順序安裝的用來將各種材料涂敷到襯底1上的部件，它們分別是類金屬涂敷部件9、金屬氧化物溶液涂敷部件10，及金屬懸浮液涂敷部件11。還有熱處理部件12，例如可以是感應器、電磁輻射體、激光器等等。在各部件9、10、11、12之間設有裝置13，用來烘干被涂敷的溶液和懸浮液。顯而易見，裝置上為了涂敷不同成分的材料，設備上可以裝備若干個部件9、10、11。所有部件的設置間距等于傳送裝置8移動的間距。步進式傳送裝置有驅(qū)動裝置(未示出)和控制裝置，它保證將襯底1的固定部件準確地停止在每一個成分涂敷部件9、10、11的下面，例如可以利用光學機械裝置或激光裝置，以及高分辨率的位移一代碼變換器。這些裝置已為該技術(shù)部門的專家們所熟悉。它們被用來準確地對掩膜和圖樣板進行定位，這里不詳述。
如圖8所示，每個用來涂敷單個成分滴的部件9、10、11都作成矩陣板14的形式，上面有一排排平行分布的從而構(gòu)成X/Y坐標系的毛細管噴嘴15，這些毛細管噴嘴是由矩陣板14上的許多毛細孔構(gòu)成的。按照編寫在控制部分16(圖7)中的程序，噴嘴15有選擇地將成分滴噴出來。每一個涂敷部件都有電控機構(gòu)，用來有選擇地噴出成分滴，這些電控機構(gòu)與控制部件16相連接。每個噴嘴15都制作在介質(zhì)板17中，介質(zhì)層是矩陣板14的一部分。矩陣板中還有容器18，里面裝有要涂敷的材料(以導電性液體為主體的懸浮液或溶液)，並與毛細管噴嘴15連通。用來有選擇地噴出涂料滴的機構(gòu)是這樣一個集合體，它們是，在與毛細管噴嘴15的軸線相垂直的平面上，並平行排列在每排噴嘴兩側(cè)的極性不同的單個電極19和公用電極20。而且公共電極20就是直接與控制部分16連接的電流總線，而各單個電極19的電流總線則是21，它位于平行于電極19、20所在平面的平面內(nèi)，並通過跨接線22(圖9)與單個電極19連接。電流總線21也與控制部分16連接，而且按與公共電極20成90°的十字形交叉線的方式分布(圖8)，即對應的電極19、20所在各排構(gòu)成坐標網(wǎng)X/Y。在這種機構(gòu)中，每個毛細噴嘴15都有一對電極19、20，而且脈沖電壓發(fā)生器23可以通過控制單元16將電壓脈沖加到或者不加到每個電極對19、20上。
在噴嘴15的噴出孔一側(cè)，矩陣板上有一個屬于有選擇地噴出涂料滴的機構(gòu)的永磁鐵層24(圖9)。
傳送裝置8的運動方向如圖7中的箭頭所示。
該集成電路制作裝置的工作情況如下。
開始工作之前，首先將用來有選擇的噴射涂料滴的電控機構(gòu)的電極19、20的變換程序輸入控制部件16中，該程序決定著需制作的集成電路的圖形。顯而易見，控制部件16就是一個普通的變換裝置，例如按矩陣形式分布的開關(guān)組，它與電極19、20的矩陣式分布完全一致，控制部件還可以是電子計算機的可反復讀寫的存儲器，或是其它任意形式的裝置，而且對所有的材料涂敷部件都適用。還應指出的是，坐標網(wǎng)X/Y(圖8)也由控制部件16給定。這樣，該坐標網(wǎng)的間距相對整個襯底面積上的或在其個別的一些部位上可以比毛細管噴嘴15的間距大。
將所需要的懸浮液和溶液裝入每個成分涂敷部件9、10、11的矩陣板14的容器18中。
將襯底1安置在襯底固定部件7上，並使步進式傳送裝置移動一步，這樣，襯底1就被置于(例如類金屬溶液)涂敷部件9的矩陣板14下面。根據(jù)控制部件16的指令，把來自發(fā)生器23的電壓脈沖加到相應的電極19、20上，使液體從矩陣板14的容器18中同時以單個液滴的形式從所有的毛細管噴嘴15中噴出，這些噴嘴的電極19、20通過控制部件16接到電壓脈沖發(fā)生器23上。脈沖式噴射液滴是通過經(jīng)毛細管噴嘴15的導電液體在電極19、20之間流過的電流同永磁鐵層24之間的相互作用而得以保證的。這樣涂敷的結(jié)果，在襯底1上出現(xiàn)的是以單個的涂料(類金屬溶液)滴的形式構(gòu)成的各點的組合。
然后傳送裝置8再移動一步，固定襯底1的部件7被置于烘干裝置13下面，因此液體從滴2中蒸發(fā)出來。然后傳送裝置8再移動一步，而襯底1便處于金屬氧化物溶液涂敷部件10的下面，于是上述過程重復進行。此后是在金屬懸浮液涂敷部件11下面進行相似的處理。全部涂敷料經(jīng)涂敷、烘干后，便在襯底1上形成了由點組合成的點狀圖形(圖1)，這就是集成電路各種元件的半制品。通過傳送裝置8將襯底1再移動一步，而被置于熱處理部件12下面，此時半制品高溫加熱，結(jié)果使單個點熔化，並且產(chǎn)生一些必要的物理-化學變化，以便形成集成電路中的導線，有源元件和無源元件。然后使襯底冷卻(未示出)，結(jié)果在電路元件中便產(chǎn)生由冷卻規(guī)范決定的必要的物理過程，最后獲得由給定的圖形和各元件的結(jié)構(gòu)制成的集成電路。
權(quán)利要求
1.一種制作集成電路的方法，采用這種方法時，在襯底(1)上按照予先確定的圖形涂敷用來構(gòu)成集成電路元件的各種材料，此后對這些用來構(gòu)成集成電路元件的材料進行熱處理，其特征為順序地在底板(1)上以單個液滴(2)的形式涂敷各種材料，在給定的坐標系(X/Y)中形成點的組合A、B、C、D，而且每一個點的組合(A、B、C、D)構(gòu)成集成電路的各個元件的半制品，然后將這些半制品進行熱處理。
2.一種集成電路制作裝置，它包括襯底(1)的固定部件(7);依順序配置各涂敷部件(9、10、11)，用來在襯底(1)上涂敷形成集成電路元件的各種材料;烘干后的材料的熱處理部件(12);安置在上述各部件之間的涂敷材料的烘干裝置(13);以及傳送裝置(8)，用它將襯底(1)的固定部件(7)依次移動到材料涂敷部件(9、10、11)、烘干裝置(13)和熱處理部件(12)的下面;制作裝置的特征為每一個材料涂敷部件(9、10、11)都做成矩陣板(14)的形式，里面配置有多個按給定坐標系(X/Y)分布的毛細管噴嘴(15)，這些噴嘴與盛涂敷材料的容器(18)連通，每個部件上還裝有電控機構(gòu)，用來有選擇地使液滴從毛細管噴嘴(15)中噴出，其特征還在于有控制部件(16)，它與用來有選擇地噴出液滴(2)的電控機構(gòu)和電壓脈沖發(fā)生器(21)相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征為用來有選擇地將液滴(2)經(jīng)過毛細管噴嘴(15)噴出的電控機構(gòu)是這樣一個系統(tǒng)，該系統(tǒng)由極性相反的電極(19、20)和永磁性層(24)組成;不同極性的電極(19、20)位于垂直于噴嘴(15)的縱向軸線的同一平面上，而且排列在每一排毛細管噴嘴(15)的兩側(cè)，並與控制部件(16)相接;永磁層(24)安裝在毛細管噴嘴(15)的噴出孔一側(cè)，它的平面平行于不同極性電極(19、20)所在的平面。
全文摘要
制作集成電路的方法是按照預先確定的布局，在襯底1上給定坐標系中，以點的集合形式涂敷單個成分滴2。這些點的組合就是集成電路元件的半制品，經(jīng)熱處理反便獲得制成的集成電路。實施上述方法的裝置包括一個順序安裝的材料涂敷部件，上面有毛細管噴嘴和有選擇地使液滴從噴嘴中噴到襯底上的電控機構(gòu)。襯底放在襯底固定部件上，它利用傳送裝置移動。還包括控制部分，它與電控機構(gòu)及電壓脈沖發(fā)生器21連接，還有熱處理部件及烘干裝置。
文檔編號H01L39/24GK1045895SQ9010159
公開日1990年10月3日 申請日期1990年3月23日 優(yōu)先權(quán)日1989年3月23日
發(fā)明者基里爾·彼得羅維奇·茲賓, 賽爾吉·尼古拉耶維奇·馬克西姆夫斯基, 格里高里·阿夫拉莫維奇·拉多斯基 申請人:基里爾·彼得羅維奇·茲賓, 賽爾吉·尼古拉耶維奇·馬克西姆夫斯基, 格里高里·阿夫拉莫維奇·拉多斯基