Интегральный логический элемент

Союз СоветскихСоциали стим еооаРеспублик(Б 1) Дополнительное к авт, сыид-ву22) Заявлено 06,01.77 21) 2441385/18-25 51) М. Кл. 1 ) 27/0003 К 19/02 рисоединением заявки-Государственный номнтет СССР но делам нэебретеннй н отнрытнй(088.8) 9,бюллетень2 писания 18.01.79 ковано 15,01.7 ата опубликован 72) Авторы изобретеии А. Р, Назарьян, ВКремпев и В 1) Заявите ЕГРАЛЬНЫЙ ЛОГИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ 2и отолитог а ичес ф Изобретеннике, в част ральных митегр ации. звестны менты инжекц биполярный т переключатель структуры. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является интегральный логический элемент с входным и выходным электродами, содержащий биполярный транзистор в цепи питания и полевой переключательный элемент.Однако такой логический элемент харак териэуется сравнительно низким быстрэ действием, что обусловлено зарядом и разрядом диффузионной и барьерной емкостей р - и-переходов затворных областей, и сравнительно низкой плотностью компонов ки, что объясняется боковой диффузией примесей под маскирующий окисел и допус ие относится к микроэлектроности к производству интегросхем высокой степени ининтегральные логические эл ионного типа, содержащиеранзисторв цепи питания и ный элемент транзисторной камы на совмещение пр ф рфких операциях.Цель изобретения - повышение быстродействия и плотности компоновки интегральных логических элементов инжекциоы 5 ного типа,Поставленная цель достигается тем,)что затворы переключательного полевого элемента выполнены в виде неинжектируюших выпрямляюших контактов,а выходной электрод расположен в об ласти перекрытия объемных зарядов затворов.Затво,ры переключательного элемента иколлекторы биполярного транзистора прмпочтительно выполнять совмещенными.На фиг. 1 приведена принципиальная тоцологическая схема одного из вариантовинтегрального логического элемента; нафиг. 2 - то же в разрезе; на фиг. 3 - электрическая эквивалентная схема логического элемента.Интегральный логический элемент602055 кристаллического кремния, напрмер, н -типа прово 1 имостиф горизонтальньй двухколлекторный биполярный трепзистор цепипетанея сформированный В ГодлОжке и икР-фюций эмиттер 2 и коллекторы 3, 4; полевой переключательный элемент, имеющийстоковую область 5 (показана точкой) изатворные облдсти 6, 7.Интегральный логический элемент имеет невыпрямляющие контакты к областям1-7 (ца фиг. 1 и 2 показаны точками).Истоковая область переключательного элемента подключена к полюсу "земля" источника литания, а эмиттерная область ндгрузочного транзистора - к положительномуполюсУ +ЕП, Стоковап область подключенак выходу логического элемента, а затворные области 6 и 7 соответственно - к первому и второму входам логического элемента.20В конструкциях логического элемента,приведенных на фиг. 1, 2, 3, затворныеобласти полевого переключательного элемента выполнены в виде цеинжектируюшихвыпрямляохцих контактов, способных толь- "-ко коллектировать неосцовцые носители заряда, инжектированные эмиттерами горизонтального нагрузочного транзистора.Интегральный логический элемент работает следуОшим образом,30При подключении источника напряженияк подложке 1 и эмиттеру 2 как это показано на фиг, 1-3, эмиттер 2 р -- ртранзистора цепи питания инжектирует дырки в подложку, которые для нее являютсянеосцовными носителями заряда. Эти носители заряда коллектируются затворнымиобластями 6 и 7.В зависимости от напряжения на входах1 и 11 логический элемент может находитьОся в одном из следующих состояций.Если на обоих входах приложено низкоенапряжение, близкое к потенциалу земли",то коллектировднные переходами областей6 и 7 носители заряда стекают на "землю,При этом электрод "выход не имеет гальванической связи с электродом "земля", иесли гальванический элемент нагружен цааналогичный, то на выходе области 5 будает высокое напряжение, равное напряжени 1 о 5 Ооптирования перехода между областями б,7 и подложкой. Нарушение упомянутой гальваническойсвязи происходит вследствие перекрытияучастка подложки, расположенного междуэлектродами выход" и земля", слоямиобьемных зарядов закрытых переходов между Областями 6, / и подложкой (слои обьемных .1:3 ря 1 ов нокдздць нд фиг, 2 пунктиром).Если цд входах 1 и 11 приложено высокое напряжение, превьщаюшее напряжение Отпирания перехопнз между областями 6,7 и подложкой, то между электро 11 ами "Выход" и "земля" имеется гал ьва ниц еская связь и напряжение на в ходе логического элемента бдизко к напряжению на электроде "земля". Упомянутая гальваническая связь обеспечивается уменьшением размеров в области объемного заряда переходов между областями 6, 7 и подложкой при увеличении напряжения на входах 1 и 11Если к одному из входов приложецо низкое напряжение, то представляются две возможности. Первая - когда удельное сопротивление подложки и расстояние между областями 6 и 7 выбраны таким образом, что ширина слоя объемного заряда перехода между областью 6 и подложкой больше или равна расстоянию между областями 6 и 7. Вторая возможность - ширина слоя объемного заряда упомянутого перехода меньше расстояния 1 между областями 6 и 7. В первом случае гальваническая связь между электродами выход" и земля" отсутствует, во втором - гальваническая связь между выходом логического элемента и "землей" имеется.Таким образом, предложенный логический элемент в зависимости от структурно-топологических параметров (расстояние между затворами и удельное сопротивление подложки) может выполнять логические функции ИЛИ-НЕ и И-НЕ.Повьпцение быстродействия логического элемента достигается благодаря использованию в качестве затворных и коллекторных областей неинжектирующих выпрямляющих контактов, например переходов металл - полупроводник. Отсутствие инжекции неосновных носителей заряда из затворных областей резко уменьшает величину избыточного заряда в подложке и, следовательно, уменьшает время переходных процессов в логическом элементе пре переходе из открытого состояния в закрытое. Повышение плотности компоновки достигается тем, что являются плоскими и мЕгут формироваться в маске затворы с мини маль ными размерами. Предлагаемый логический элемент технологичен и может быть изготовлен по плацдрной технологии как с применением эпитаксиальных и."енок, так и без них.Г 602055Широкие функциональные возможности, ни высокое быстродействие и технологичность о делают возможным широкое использование ц предлагаемого элемента при построении н больших интегральных схем с высокойкл плотностью элементов на кристалле. не Составитель О. федюкинесролова Техред М, Борисова Ко едакт р Т. Вашкович аз 7823/5 9 Тираж 922 ГГНИИПИ Государственного комило делам изобретений н отк 035, Москва, Ж, Раушская одлисн а ССС тийбд. 4/5 илиад ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 1 формула изобретения 1. Интегральный логический элемент с 10 входными и выходным электрбдами, содержащий биполярный транзистор в цепи питают,ма бя и полевой переключательный элемент, тдичаюшийся тем,что,с елью повышения быстродействия и пдотоски компоновки, затворы полевого переючательного элемента выполнены в виде инжектируюших выпрямлякецих контактов, а выходной электрод расположен и области перекрытия обьемных зарядов затворов.2.Элемент поп, 1, отлич аюш и й с я тем, что затворы пере .ч.зчательного элемента и коллекторы б.полярного транзистора совмещены.