Полупроводниковая интегральная схема

Номер патента: 2002342

Авторы: Дворников, Любый, Симоненко

Скачать ZIP архив.

Текст

(39) (51) Ь 27 94 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ТЕН ЬЭ 4 Р Комитет Российской Федерации по патентам и товарнъм знакам(72 Дворников ОЗЛюбый ЕМСимоненко И.Г.(57 Применение: 8 микроэлектронике, а именно в . конструкции аналоговых базовых матричных кристаллов, Сущность: полулроводниковая ИС содержит базовые ячейки, расположенные зеркальносимметрично одна относительно другои, транзисторы в базовых ячейках роазмещены параллельными рядами, при этом одноэмиттерные транзисторы расположены в средних рядах, а многоэмиттерные - в крайних Количество многоэмипернцх транзисторов в одном ряду в два раза меньше количества одноэмиттерных транзисторов. Низкоомные резисторы выполнены на основе высоколегированной области полупроводника и расположенц по периферии базовой ячейки параллельно ее сторонам в наибольшей близости к базовым транзисторам, а высокоомные резисторы выполнены на низколегированной области. 2 зпф-лы, 1 иаИзобретение относится к полупроводниковым интегральным схемам в частности к конструкции аналоговых базовых матричных криссталов (БМК),Универсальные конструкции аналоговых БМК могут быть выполнены путем разработки универсальных ячеек БМК нэ основе программируемой элементной базы, э также конструкций, обеспечивающих разнообразие тассировки шин межсоединений между элементами,Известна полупораодниковая ИС, содержащая базовые ячейки, каждая иэ которых включает двухбазовые транзисторы и окружающие их с двух сторон резисторы.Наличие двух базовых контактов упрощает разводку межсоединений. Но при создании аналоговых ИС данная полупроводниковая ИС имеет ограниченные возможности: невысокий уровень ярус- ности схем, невозможность точного выбора номинала резистора,Наиболее близкой к изобртению явлется пролуповодниковая ИС, содержащая базовые ячейки, каждая их которых включает в себя центральнорасположенные биополярные транзисторы и окружающие их низкоомн ы е и высокоомн ые резисторы.Такая схема наиболее совершенна из всех известных конструкций аналоговых БМК, тэк как содержит высокоомные 3-4 кОм и низкоомные 100 См резисторы, причем последние образуют магазин резисторов. позволяющий довольно точно набрать нужную величину сопротивления в источни ках опорного напряжения, каскадах сдвига уровня, резистивных делителях и прочих аналоговых блоках; имеет транзисторы различного типа проводимости и различной конструкции (эмиттерные и многоэмиттерные): маломощный и и-р-и. мощный п-р-п, горизонтальный р-п-р, вертикальный р-и-р; включает шесть параллельных рядов транзисторов, что позволяет разводить многоярусные схемы. т.е, схемы, содержащие большое количество последовательно включенных переходов коллектор-эмиттер. Большое количество параллельных рядов транзисторов имеет преимущества для многоярусных схем, а для более простых схем (дифференциальных каскадов с резистивной и активной нагрузкой, с каскадным включением) избыточность рядов транзисторов приводит либо к усложнению разведки схем, либо к увеличению числа незадействованных транзисторов и к уменьшению универсальности базовой ячейки и снижению функциональных воз-можностей самого БМК,Цель изобретения - повышение степени интеграции и упрощение трассировкимежсоединений,Поставленная цель достигается тем, что5 в полупроводниковой интегральной схеме,содержащей базовые ячейки, каждая из которых включает центральнорасположенныебиополярные транзисторы и окружающиеих низкоомные и высокоомные резисторы в10 соответствии с изобретением базовые ячейки расположены зеркально-симметричноодна относительно другой, а транзисторы вбазовых ячейках размещены параллельнорядами, одноэмиттерные транзисторы рас 15 положены в средних рядах, многоэмиттерные - в крайних, при этом количествомногоэмиттерных транзисторов в одном ряду в два раза меньше количества одноэмиттерных транзисторов. Низкоомные20 резисторы выполнены на основе высоколегировэнной области полупроводника, расположены по периферии базовой ячейкипараллельно ее сторонам в наибольшейблизости к биполярным транзисторам, авысокоомные резисторы выполнены на низколегированной области.Ниэкоомные резисторы выполнены наоснове высоколегированной области и+-типа проводимости, расположенной в р-кар 30 мане, к которому сформировано не менеедвух омических контактов.Высокоомные резисторы, выполненнь 1 ена области р-типа проводимости, и р-карманы ниэкоомных резисторов расположены вИгОднОЙ иэолировэннОЙ Оолдсти и-типа проводимости.Нэ чертеже показана часть БМК из двухбазовых ячееки 1, располокенных зеркально-симметрично относительно оси сим 40 метрии ОХ: во всем БМК возможна и такжесимметрия относительно оси ОУ,Каждая базовая ячейка состоит из центрально расположенных транзисторов 1,сгруппированных в параллельные ряды а, Ь,45 си окружающих их высокоомных 2 и низкоомных 3 резисторов. Ниэкоомные резисторы 3 выполнены на основевысоколегированной области и+-эмиттера ирасположены в р-карманах 4 по периферии50 базовой ячейки параллельно ее сторонам инаиболее близко к транзисторам. Высокоомнье резисторы 2 выполнены на р-типаобласти и расположены за ниэкоомными резисторами. К каждому из р-карманов низко 55 омных резисторов сформовано не менеедвух омических контактов 5, р-карманы ниэкоомных резисторов и высокоомные р-типарезисторы расположены в одной изолированной области б и-типа проводимости сомическим контактом 7, По периферии базо 2002342вой ячейки в ряду а расположены 5-зми гтерные транзисторы, которых в 2 раза меньше.чем число транзисторов в ряду Ь,Базовая ячейка может иметь различныеконструкции активных и пассивных элементов, но зеркально-симметричное расположение базовых ячеек по пластине приводитк наиболее близкому размещению в местестыковки базовой ячейки активных и пассивных элементов одной конструкции, Таким образом, при разводке многоярусныхсхем, если недостаточно элементов однойячейке можно использовать близкие по параметрам аналогичные конструкции соседней ячейки и, следовательно, увеличивается 15допустимая ярусность схем,Низкоомные резисторы выполнены наоснове высоколегированной области, и поэтому имеют достаточну.о протяженностьдля того, чтобы через них было возможно 20провести несколько межсоединений к высокоомным резисторам, расположенным занизкоомными, С другой стороны, наиболееблизкое расположение низкоомных резисторов к транзистооам позволяет использовать первые в качестве "нырков"межсоедичений и упростить трассировкумежсоединений. Ориентация низкоомныхрезисторо параллельно сторонам ячейкипозволяет, кроме указанного, мини ллзировать про гяжен ность лежсоединений,Расположение низкосмного и-резисто-ра в р-кармане, к которому сформированоне менее двух омических контактов, позволяет упростить электрическую изоляцию и - 35низкоомного резистора, так какдопускается соединение с самым низкимпотенциалом схемы (группы резисторов)любого наиболее удобно расположенногоомического контакта к р-карману; использовать в качестве высокоомного резисторачасть р-кармана, частично ужатого областью низкоомного резистора.Расположение высокоомных резистооов на р-области и р-карманов низкоомных 45резисторов в одной изолированной областип-типа проводимости упрощает их электрическую изоляцию, так как допускает трассировку только одной шины самого высокогопотенциала к базовой ячейке и ее соединение в одном любом) месте с контактом кизолированной области п-типа.Наличие в базовой ячейке многоэмиттернь 1 х транзисторов позволяет осуществлять программирование электрических 55параметров: обратного тока насыщенияэмиттерного перехода, объемных сопротивлений и др. параметров, что особенно важнов аналоговых ИС. Но в большинстве случаев"лногоэмиттерные транзисторы используются в источниках тока, питающих основной элемент аналоговых ИС-ДК. Именно этот факт нашел свое отраже ие в конструкции базовой ячейки в которой транзисторы, расположенные наиболее близко к резисторам и шинам питания, являются многоэмиттерными, а последующие ряды транзисторов имеют число транзисторов в два раза больше. Программирование электрических параметров на одном многоэмиттерном транзисторе путем подключения различного числа эмиттеров избавляют от необходимости испольэовать для этих целей несколько параллельно соединенных одномерных транзисторов, а значит упрощает трассировку межсоединений и увеличивает функциональные возможности самого БМК, что позволяет реализовать на БМК ИС с большим количеством активных и пассивных элеь ентов и таким образом повышает степень интдграции.П р и м е р . На полупроводниковой подложке КДБ 110 р-типа проводимости толщиной 380 мкм, диаметром 76 мм, удельным сопротивлением 10 Ом см и ориентацией (100) был выращен эпитаксиальный слой и- типа проводимости толщиной 5,0 мкм и. удельным сопротивленидм 1 Ом "см, путем легирования сурьмой сформован скрытый слой и -типа пооводимости толщиной 5,0 мкм и поверхностным сопротивлением 25 Ом/, В эпитаксиальном слое разделительной диффузией с В, = 400 Ом сформированы изолирующие области р-типа проводимости, смыкающиеся с подложкой и образующие изолированную область и-типа проводи ласти. В ней сформированы базовая область р-типа проводимости и область подлегирования р-типа проводимости толщиной 1,2 и 0,6 мкм и поверхностным сопротивлением 700 и 200 Ом/ соответствднно и сформирована эмиттерная область и-типа проводимости глубиной 0,7 мкм и поверхностнь.м сопротивлением 28 Ом/,На основе указанных областей были сформированы и-р-и и р-п-р-транзисторы. БГЛК имел размер 4,5 х 4,3 мм и состоял из аналоговой и цифровой частей,Аналоговая часть включала 12 базовых ячеек, расположенных симметрично относительно осей ОХ и ОУ, Каждая ячейка состояла из трех параллельных рядов транзисторов, причем в крайнем ряду расположено три многоэмиттерных транзистора, Количество одноэмиттерных транзисторов в одном ряду - шесть, Со всех сторон ячейка окружена карманом с программируемыми резисторами с номиналом от 0,4 до 12 кОм, выполненными на базовом.,И;ьРовс(ь:" ,с:(.,: ь Сос (01)Т ИЗ (Е 1(ЫРВХ ИНторфе(ссн(.х и 12 1 ифровых лчеек,расположенных (;имВтои но относительно осей ОХО г 1".х(сьас из п(з(ле(них г;кльОы.ае 31,ь;-. .Ь, а П а Г) а Л Л 8 Л Ь Н О р а С Г: Сь Л О Ж (-. Н Н Ь 3 Х 0 Д Н О3413(яернцх И ДЗ)ХЭьл)Т 8)Н Х П-р-П-Т 3 с)13"3 И С Т 0 Р;) В, ьсь.( В У Х 3 4 И Т Т 8 РЫ 8 Г Р а Н 3 И С Г 0 Р ЫРВСПСЛОЖОНЫ В КРс)й 38 ьч РЯДУИХ КОЛИЧВСТВО В ОДНОМ РЯДУ ТРг), ь,ОЛИЧВСТВО ОДНОЭМИТГеьзньх ьрса(зисторов В )л,у шесть, Кар(ХанОЕЗИСОРОВ, ОКрух(а)ащи(Г ИИ(ь) ООВу(О ЯЧЕйхусодео;:(ит резисторьь 01,6 кОМ и 60-00 Ом,Яо ВГ Гах ЯЬ(ейКаХ 113 ЗКОГЬь 13 ЫГЗ рЕЗИСОрц расПОьг);,ь,3 ьа)Л ь)ьаг (с) с)г )р ь,ИС " о " аОГ 11)ооованИВ БГЛК ПО(сазаьзО, 1 ТО НаЦИФРОВЫХ Яче 33(с)х ХОРОШО 1 ьВСС РУОТСЯме)ьгь;г)88 нг. - ;ниЯ Для (311 фровых;.Сл ВентиЛВИ ) Схе На ИХ ОГ,1-:088,р)3;.)Л(ьгс)В ",;, ЯЧйКа Ь-ОВВС)ЛЯРТ ПОЛуча)г)01;1 вЬ =: ус 3тб)ь)3318 СхегЬ, /4 З, ь 41,Г(,.)ЗОЛ 0 ь,;,(Р ь ПИЧ 81 Л ВСЕ )еьКсь)8,ИНЕ 33)яьВНьГГ)И Ячейги ВЬ.ПГ)ЛН)310 ГСЯ ПОИ ПОМОЩИ ОЦ 3гь 1" ь / ь г 33 ь ,г ь) ьгь 31.,11 г, 1 ",:,ггь гь гСДег)К 1(ал баас)З,(ь 3 1833(И К:)ГЬВЬГ) И, Ко-(3;:),1 Х ):)Г, сРТ 3 р-С)тгь с а Гьас",ьь;г)гсга,1 ьь" Вььгг)гаг Р г)ььО с ЫЗ ь. ьь 1 То )ь.:, ьтт)МаО 3;сагьг ь. ы 0,ваИ ь ь -, сГ)аИ Иа.(8:,)Л, НО С:(сВТОИь:,НО ОВНВ О Н(ОСИТ(.ЛЬНО СОь)гг)й. 1 )с)" ЗлгГПЬ)ц 3 ЛЗОВЬЬХ тьь(Рссь) ,ЗВСПОЛожвчь ПараЛЛ 8 Ль;1-)ЫМИ 3;ЯДВМИ, 0 ДН 033 ИтГсьрйце ТраНЗИС Орь раС)ОЛОЖЕНЫ В средних рядах, а мнОГОамиттернь 8 " в КРайНИХ, ПРИ ВТОМь КОЛИс(8 СТВО Ь(НОГОВМЛТ- тернцх транзьисторов В Одом ряду в два Г)ааа М 8 НЬШ 8 (ОЛИЧВСТва ОДНОЗМИ теРьНЫХ -; гь ) .ьль С со ПО В,:ь О г(О М гь я г(ьг Н ь. З КГОМ Н ц Е Н(ьГО урОВ 11 Я МВЖС 08 ДИН 8 НИЙ, а СТепе 1 Ь ИСПОЛЬЗОВс)Н(Я тпаНЗИСтОРОВ ЯЧЕЙКИ ПРЕВЫ- ша;:т 70 что является довольно высоким показателем для аналоговых БУК,5 Га)к)м образом, данная полупроводниковаг ИС по сравнени(0 с известным решечием позволяет упросгить трассировку мно: оярусных схем, сохранял простоту разводки болеР простых схем, трассировку 10 можсоединений внутри ячейки и междуЯсьейками за счет бОГьшОГО количества "нырков"; трассировку шин питания для злектрич 8 с к О Й 1 3 О л я ц и и 1 и 3 к 0 0 м и ы х и Вцсокоомных резисторов; трассировку меж;15 РОДинений Внутри ячеьйки пои масштабироВа 13 ИИ ПаРамеТРОВ ТРВНЗИСЗ ОРОВ, ЧТО позволяет реализогьать на БМК 11 С с боль- ШИМ КОЛИВСТВОМ ВКтИВНЫХ И ПВССИВНЫХ згье.енггоо и таким образом повышает сте 3:ен. нтегра;(ки,(5 01;.) 81 г) 1) к а г 1 3 гз1 И И) б2 3 0 3 3 О..ВЗИСТОРЬ ВЬ ОЛНВНЫ Наь Сзносе СЫСОКОЛЕпРОВ ной с)бласти;олУГРово,ника игЛ) раСГ)ОЛОжЕНЫ ПО ПерЛ(реви( ОаЗОВОй ЯЧЕйГ;аоалЛВЛЬ 10 88 СТОРОНам В НВИбОЛЬШРЙбЛИЗОСтн К 5 ИГ)СЛЯГ)Ь: ь траНЗИСОраМ, а, - зкоо:,нь 8 резисторы Выполнены на1 сЗ(,018 ГИГ)СВВННО. ООЛаСТИ,Э г, 3 ТГЬьь слГ)ыф)ЯГ с ТаМ 3ОНИЗКООИНЬ 8 Р(З)ЛСТООь: Вцполь 8 НЫ 1)а ОСЧове ВЫСОКОЛРГИООВЗя(ой ЭОЛВСТИ П -ТИПаЬОВОДИЬЬ)ССТИ, РгЗСГЗЛОЖВННСЬь В Р КВРМа"НЕ ( (",ОГ О)З(у Сг )О р;,1 рО Ва 1 0 НР МС НЕЕ40ДВУХ ОМИЧЕСК Х КО 1,Тс 1 К ГОВ,3, Схема по п,1, отлича)ошаяся тем, чтоВЫСОКООМНЫО РЕЗИСтоРЦ, ВЦПОЛНЕННЬЕ НаОб)ласти О-типа провоДимости, и р-карманы45 низкоом;ьцх резисторов расположены воДной (ьзолиРова)33 ой области и-типа пРоВОДс)ОСТИ,2002342 ЯДД остаехре ль О. ДворникоМоргентал актор Т. Рыбало каз 3 Тираж П НПО "Поиск" Роспатента13035, Москва, Ж, Раушская наб одписно Гагарина, 101 омбинат "Патент", г. Ужгор оизводственно-издательс ПП Корректор О. Густ

Смотреть

Заявка

4947390, 24.06.1991

Минский научно-исследовательский приборостроительный институт

Дворников Олег Владимирович, Любый Евгений Михайлович, Симоненко Инесса Геннадьевна

МПК / Метки

МПК: H01L 27/04

Метки: интегральная, полупроводниковая, схема

Опубликовано: 30.10.1993

Код ссылки

<a href="https://patents.su/5-2002342-poluprovodnikovaya-integralnaya-skhema.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Полупроводниковая интегральная схема</a>

Похожие патенты