Инжекционный элемент и не

Номер патента: 1744738

Авторы: Петросянц, Трубочкина

ZIP архив

Текст

(51)5 Н 01 4 ОБ Т тр ле ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬ(71) Московский институт электронногошиностроения(56) Заявка ФРГ М 2657530,кл, Н 03 К 19/08, 1978,Авторское свидетельство СССРМ 1128387, кл. Н 03 К 19/088, 1984,Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано при создании конструкций логических функционально-интегрированных элементов минимального объема для комбинационных сверхбольших интегральных схем (СБИС).Известна схема транзисторно-транзисторной логики с инжекционным питанием, содержащая многоэмиттерный и - р - п-транзистор, переключательную схему и инжектирующий р - п - р-транзистор, эмиттер которого соединен с источником питания, а коллектор и база - соответственно с базой и коллектором многоэмиттерного транзистора.Недостатком данной схемы является малая плотность компоновки из-за большого количества резисторов и соединяющих проводников переключательной схемы.Наиболее близким техническим решением к предлагаемого является элемент ИНЕ, содержа.ций многоэмиттерный п - рп-транзистор, переключательный и - р - ианзистор, база которого соединена с кол- ктором многоэмиттерного транзистора,(54) ИНЖЕКЦИОННЫЙ ЭЛЕМЕНТ И-НЕ (57) Использование: при создании конструкций логических функционально-интегрированных элементов минимального объема для комбинационных сверхбольших интегральных схем, Сущность изобретения; в логический элемент И-НЕ введены первый и второй инжектирующие р - и - р-транзисторы, выполняющие нагрузочные и токозадающие функции, конструктивно совмещенные со структурами многоэмиттерного и переключательного п - р - п-транзисторов, 2 ил. эмидер - с общей шиной, а коллектор яв - ется выходом элемента, входами которого являются эмиттеры многоэмиттерного транзистора,Недостатками данного элемента являются большая потребляемая мощйость и малая плотность компоновки.Цель изобретения - уменьшение потребляемой мощности и повышение плотности компоновки,Поставленная цель достигается тем, что инжекционный элемент И-НЕ, содержащий многоэмиттерный п - р- п-транзистор, переключательный и -р - п-транзистор, база котороо соединена с коллектором многоэмиттерного транзистора, эмиттер - с общей шиной, а коллектор является выходом элемента, входами которого являются эмиттеры многоэмиттерного транзистора, первый инжектирующий р - п - р-транзистор, эмиттер которого соединен с источником питания, а коллектор и база - соответственно с базой и коллектором многоэмиттерного транзис, ора, содержит дополнительный инжектируюгций о - и - р-транзистор, эмиттер5055 которого соединен с шиной питания, база - с общей шиной, а коллектор - с базой переключательного транзистора, эмиттеры инжектирующих р - и - р-транзисторов совмещены с подложкой, база первого р - и - р-транзистора совмещена с коллектором многоэмиттерного транзистора в первой эпитаксиальной области, расположенной в подложке, база дополнительного р - и - ртранзистора и элиттер переключательного и - р - и-транзистора совмещены во второй эпитаксиальной области, расположенной в подложке, в первой эпитаксиальной области содержится третья эпитаксиальная область, в которой совмещены коллектор первого инжектирующего р - и - р-транзистора и база многоэмиттерного транзистора, вторая эпитаксиальная область содержит четвертую эпитаксиальную область, в которой совмещены коллектор дополнительного р - и - р- и база переключательного и - р - и-транзистора, а также расположена область и -р - и-транзистора.Элемент И-НЕ обладает более высокой степенью интеграции и меньшей потребляемой лощностью, что обеспечивается введением первого и второго инжектирующих тра зисторов, выполняющих нагрузочные и токозадающие функции, функционально интегрированных с многоэмиттерным и переключательным и - р - и-транзисторами,На фиг, 1 представлена конструкция инжекционного элемента И-НЕ; на фиг. 2 - принципиальная схема устройства.Инжекционный элемент И-НЕ содержит многоэмиттерный и переключательный транзисторы и - р - и-ипа, структуры кото+рых сформированы на р -подложке 1 с концентрацией более 5 10 см, к подложке 1 подключен через сквозную диффузионную область 7 р 11 металлизированный электрод 2 питания, В подложке 1 совмещены эмиттеры инжектирующих первого и дополнительного р-и-р-транзисторов 21 и 22. В первой иэп 1 эпитаксиальной области 3 толщиной 3 мкм с концентрацией 10 см совмещены коллектор многоэмиттерного и - р - и-транзистора 20 и база первого инжектирующего р - и - р-транзистора 21, Во второй пэп 2 эпитаксиальной области 4 с такими же параметрами, что и у области 3, совмещены база инжектирующего р - и - р-транзистора 22 и эмиттер переключатель- ного и - р - и-транзистора 23; к этой же области через глубокую диффузионную подконтактную область и 14 16 подключен электрод 5 общей шины. Над областью иэп 1 3 расположена третья рэп 1 эпитаксиальная область 6 первого типа проводимости тол 5 10 15 20 .и 3/ 35 40 45 щиной 2-4 мкм с концентрацией (3 - 5) хх 10 см, в которой совмещены база мно 15 -3гоэмиттерного и - р - и-транзистора 20 иколлектор первого инжектирующего р - ир-транзистора 21, Область р эп 1 6 содержитдиффузионные области и 18 и и 2 9, являющиеся эмиттерами многоэмиттерного транзистора 20, к которым подключены входныеэлектроды 10, 11. Над областью иэп 2 4 расположена четвертая р эп 2 эпитаксиальнаяобласть 12 первого типа проводимости стакими же параметрами как у области рэп 126. В области р эп 2 12 совмещены база переключательного и - р - и-транзистора 23 иколлектор дополнительного второго инжектирующего р - и - р-транзистора 22. Областьр эа содержит, во-первых, диффузионнуюобласть из 13, к которой подключен выходной электрод 14, во-вгорых, диффузионнуюподконтактную область р 2 17. К области р 2+ +17 подключен металл изи рован н ый проводник 15, соединяющий базу переключательного и - р - и-транзистора 23 и коллектормногоэмиттерного и-р-и-транзистора 20,Для отделения областей р эп 1 6 и р эп 2 12 отразделяющей диффузионной области р 11+(7 сквозь эпитаксиальную пленку р эп прово+дится диффузия и с концентрацией 5 10см, формирующая боковые коллекторные+эмиттерную область и 12 19 переключательного и -р - и-транзистора 23, Области и 12 19и и 14 16 имеют такую же концентрацию, чтои области и 11 18.На принципиальной электрической семе инжекционного элемента И-НЕ - многоэмиттерный и - р - и-транзистор 20, первыйинжектирующий р - и - р-транзистор 21, второй дополнительный инжектирующий р - ир-транзистор 22,переключательный и - ри-транзистор 23.Инжекционный элемент И-НЕ работаетследующим образом,Для обеспечения работы на подложку 1подается напряжение питания Е (1,5 - 1,7 В),ЕОб 23+ Об 20+ Окэ 21,где Обэ 2 з - напряжение на открытом переходе база - эмиттер переключательного и - ри-транзистора 23;Обк 20 - напряжение на открытом переходе база - коллектор многоэмиттерного пр -и-транзистора;Окэн 21 напряжение коллектор - эмиттер насыщения первого инжектирующего р- и -р-транзистора 21,Режим 1, При подаче хотя бы на одинвходной электрод 10 напряжения логиче510 15 20 25 30 35 40 50 55 ского нуля - низкого уровня напряжения, открыты переходы база - эмиттер многоэмиттерного п - р - и-транзистора 20, первого и второго дополнительного р - ир-транзисторов 21, 22. Переходы база - эмиттер переключател ьного п-р-и-транзистора 23, база - коллектор многоэмиттерного и - р- и-транзистора 20, первого и второго дополнительного инжектирующих р - и - ртранзисторов 21 и 22 смещены в прямом направлении, находятся на границеотпирания, переход база - коллектор переключательного и - р - и-транзистора 23 закрыт. Многоэмиттерный и - р - п-транзистор 20, первый и второй дополнительный инжектирующие р - и - р-транзисторы 21, 22 работают на границе насыщения, переключательный и - р - и-транзистор 23 закрыт. На выходе схемы напряжение "1" определяемое подобной нагрузочной схемой.Режим 2. Если на все входные электроды подать напряжение "1" - высокий уровень напряжения, то открыты все переходы, кроме перехода база - эмиттер многоэмиттерного и - р - и-транзистора 20. Многоэмиттерный и - р - и-транзистор 20 работает в инверсном режиме, первый и второй дополнительный инжектирующие р - и - р-транзисторы 21, 22, а также переключательный пр - и-транзисторы 23 насыщены, на выходе - низкий уровень напряжения (напряже-. ние "0").Из режимов работы следует, что данная схема и соответствующая ей конструкция выполняют логическую функцию И-НЕ.Изменение конструкции связано с введением инжекционного питания базы многоэмиттерного и - р - п-транзистора 23 в совокупности с использованием инжекционного питания базы многоэмиттерного пр - и-транзистора 20. функциональной интеграцией - объединением в одной области эмиттеров первого и второго инжектирующих р - п - р-транзисторов 21, 22, базы первого инжектирующего р - и - р-транзистора 21 и коллектора многоэмиттерного и - рп-транзистора 20, коллектора первого инжектирующего р - и - р-транзистора 21 и базы многоэмиттерного п - р - и-транзистора 20, базы дополнительного инжектирующего р - и - р-транзистора 22 и эмиттера переключательного п- р- и-транзистора 23, коллектора дополнительного инжектирующего р - п - р-транзистора 22 и базы переключательного п - р - п-транзистора 23. Таким образом, по отношению к прототипу предложенный инжекционный элемент ИНЕ не содержит резисторов, имеет не 10 областей и 3 электрических проводника, а 8 областей и 1 электрический проводник 15, что приводит к увеличению плотности компоновки. Использование инжекционного питания как многоэмиттерного, так и переключательного и - р - п-транзисторов 20 и 23 с помощью первого и второго дополнительного инжекционных р - и - р-транзисторов 21, 22 снижает потребляемую мощность,Инжекционные элементы И-НЕ с меньшей площадью и потребляемой мощностью позволяют создавать на одном кристалле большее количество вентилей, что приводит к созданию более дешевых микроэлектронных устройств. Формула изобретения1. Инжекционный элемент И-НЕ, содержащий многоэмиттерный и - р - птранзистор, переключательный п - р - и- транзистор, база которого соединена с коллектором многоэмиттерного транзистора, эмиттер - с общей шиной, а коллектор является выходом элемента, входами которого являются эмиттеры многоэмиттерного транзистора, первый инжектирующий р - ир-транзистор, эмиттер которого соединен с источником питания, а коллектор и база - соответственно с базой и коллектором многоэмиттерного транзистора, о т л и ч а ю ш и й с я тем, что, с целью уменьшения потребляемой мощности, он содержит дополнительный инжектирующий р - и р-транзистор, эмиттер которого соединен с шиной питания, база - с общей шиной, а коллектор - с базой переключательного транзистора,2, Элементпоп.1, отлича ющийс я тем, что, с целью повышения плотности компановки, эмиттеры инжектирующих р - и- р-транзисторов совмещены с подложкой база первого р - и - р-транзистора совмеще на с коллектором многоэмиттерного транзистора в первой эпитаксиальной области. расположенной в подложке, база дополнительного р - и - р-транзистора и эмиттер переключательного п - р - п-.транзистора совмещены во второй эпитаксиальной области, расположенной в подложке, в первой эпитаксиальной области содержится третья эпитаксиальная область, в которой совмещены коллектор первого инжектирующего р - п - р-транзистора и база многоэмиттерного транзистора, вторая эпитаксиальная область содержит четвертую эпитаксиальную область, в которой совмещены коллектор дополнительного п - р - п-,транзистора, атакже расположена область и - р - и-транзистора./3 2200ИИПИ Тираж ударственного комитет 113035, Москва, Подписноеа по изобретениям и открытиям при ГЖ.35, Рау,нская наб 4/5

Смотреть

Заявка

4833645, 31.05.1990

МОСКОВСКИЙ ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОННОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ

ТРУБОЧКИНА НАДЕЖДА КОНСТАНТИНОВНА, ПЕТРОСЯНЦ КОНСТАНТИН ОРЕСТОВИЧ

МПК / Метки

МПК: H01L 27/04

Метки: инжекционный, элемент

Опубликовано: 30.06.1992

Код ссылки

<a href="https://patents.su/4-1744738-inzhekcionnyjj-ehlement-i-ne.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Инжекционный элемент и не</a>

Похожие патенты