Интегральный инвертор

1602056 Союз Советских Социалистических Республикударствеииый камите Приорит СССР о делам изобретеии43) Опубликовано 30,01.79. Бюллетень45) Дата опубликования описания 11.03.79 открытии(54) ИНТЕГРАЛЬНЫЙ ИНВЕР Изобретен нике, а имени тегральным с рации. с в относится к микроэлектрок полупроводниковым инмам высокой степени интегИзвестны интегральные инверт одержащие полевые транзисторы в венагрузочных элементов 1 Ц.Эти инверторы конструктивно сложныи используют полупроводниковые приборы,плохо совместимые технологически. 10Наиболее близким к предлагаемому потехнической сущности является интегральный инвертор, содержащий в общей подложке нагрузочный и переключательныйполевые транзисторы, электроды в цепи питания 121.Однако он обладает сравнительно вы оким напряжением питания и большой еличиной работы переключения.Цель изобретения - снижение напряжения питания и уменьшение работы переключения,Это достигается выполнением переключательного и нагрузочного транзисторов ввиде комплементарных структур с управляющим р - л-переходом. При этом затвор исток нагрузочного транзистора совмещеныс истоком и затвором переключательноготранзистора, истоком которого являетсяподложка. Входной электрод соединен с за- зо твором, а выходнои - со стоком переключательного транзистора. Исток нагрузочного транзистора соединен с электродом цепи питания. Предпочтительным вариантом выполнения является инвертор, в одном из транзисторов которого канал расположен параллельно, а в другом - перпендикулярно поверхности подложки,На фиг, 1 изображена структура интегрального инвертора, переключательный транзистор которого имеет канал, расположенный перпендикулярно поверхности подложки, а нагрузочный транзистор - канал, расположенный параллельно поверхности подложки, разрез; на фиг, 2 - структура инвертора с нагрузочным и переключательным транзисторами, имеющими каналы, перпендикулярные поверхности подложки, разрез.Переключательный полевой транзистор инвертора имеет затвор 1, исток 2 и сток 8, причем затвор переключательного транзистора одновременно является стоком полевого нагрузочного транзистора, а исток переключательного транзистора - затвором нагрузочного, К истоку 4 нагрузочного транзистора присоединен электрод. 5 цепи питания интегральной схемы, к затвору 1 переключательного транзистора в входн электрод б, к стоку 3 переключательного тран602056 Риг ПО Заказ 1145/65 Изд.118 Тираж 922 Подписи ип, Харьк, фил. пред. Патент зистора - выходной электрод 7. Электрод 8 цепи питания интегральной схемы заземлен. Нагрузочный и переключательный транзисторы имеют каналы 9 и 10 соответственно. 5Инвертор работает следующим образом. К электроду б прикладывается положительное напряжение, величина которого может составлять несколько десятков долей вольта. При этом если электрод б заземлен, то ток источника питания (на чертеже не показан) протекает через сток нагрузочного полевого транзистора к электроду 8. В этом режиме затвор переключательного транзистора находится под потенциалом, 15 равным потенциалу земли и, следовательно, канал 10 переключательного транзистор а перекрыт слоем объемного заряда, При этом переключательный транзистор закрыт для токов по цепи исток 2 - сток 3, 20 Если на электроде б имеется положительный потенциал (или электрод б оборван), то ток источника питания протекает через сток нагрузочного транзистора в затвор 1 и смещает р - л-переход затвора в отпирающем направлении. Как следствие этого, толщина слоя объемного заряда р - и-перехода затвор 1 - исток 2 резко уменьшается и канал 10 переключательного тран- З 1 зистора освобождается, Переключательный полевой транзистор оказывается открытым для токов, протекающих через выходной электрод 7.35Таким образом, инвертор имеет два состояния, открытое и закрытое, и работает как ключ для токов, протекающих через электрод 7, управляемый напряжением (током) на электроде б. Модифицированный инвертор (см. фиг.2) работает аналогично описанному инвертору и отличается от последнего конструктивно. Он содержит нормально закрытый 45 переключательный полевой транзистор, т. е, такой, в котором при нулевом (или близ.ком к нулю) напряжении на затворе канал перекрыт слоем объемного заряда перехо. да затвора. 50 Предложенный инвертор характеризуется высокой плотностью компоновки, отсутствием металлизации соединения переключательного и нагрузочного транзисторов, простой физической структурой. Он может быть выполнен на безэпитаксиальной монокристаллической подложке.Изготовляют описанные инверторы по обычной планарной технологии путем диффузии и ионной имплантации при помощи четырех фотошаблонов. Они могут быть использованы при построении логических и запоминающих интегральных схем высокой степени интеграции.Работа переключения инвертора составляет 10 -кДлс. Формула изобретения 1. Интегральный инвертор, содержащий в общей подложке нагрузочный и переключательный полевые транзисторы, входной и выходной электроды и электроды цепи питания, отличающийся тем, что с целью уменьшения работы переключения и напряжения питания, переключательный и нагрузочный транзисторы выполнены в виде комплементарных структур с управляющим р - п-переходом, причем затвор и сток нагрузочного транзистора совмещены с истоком и затвором переключательного транзистора, истоком которого является подложка, входной электрод соединен с затвором, а выходной со стоком переключательного транзистора, при этом исток нагрузочного транзистора соединен с электродом цепи питания.2. Инвертор по п. 1, отличающийся теМ, что в одном полевом транзисторе канал расположен параллельно, а в другом - перпендикулярно поверхности подложки,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1, Патент Франции 1 2061722, кл. Н 01 1. 27/00, опублик, 1974,2.,Карр А. К. Яа 1. Сошр 1 егпеп 1 агу МОЯ 1 п 1 едга 1 ес 1 Ьепагу соцп 1 ег 155 СС, 1967, р, 52 - 53,