JPS5910068B2 - bipolar logic circuit - Google Patents
bipolar logic circuitInfo
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- JPS5910068B2 JPS5910068B2 JP50118224A JP11822475A JPS5910068B2 JP S5910068 B2 JPS5910068 B2 JP S5910068B2 JP 50118224 A JP50118224 A JP 50118224A JP 11822475 A JP11822475 A JP 11822475A JP S5910068 B2 JPS5910068 B2 JP S5910068B2
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は半導体基板上にエピタキシャル層が設けられ
、この層内に1個のエミッタ領域、少くも1個の付加コ
レクタ領域および1個の出力コレクタ領域を備えたバイ
ポーラ論理回路に係る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention provides a bipolar logic circuit in which an epitaxial layer is provided on a semiconductor substrate and has an emitter region, at least one additional collector region and one output collector region in this layer. Related to circuits.
かかる論理回路は公知であり、例えば刊行物IEEE工
974年国際固体回路会議、18および工9頁に、「
CurrentHo廚ingLogic−ANeWLo
gicforLSIwithNoiseImmunit
y」の題目でバイポーラCHL回路が記載されている。
その第1図に示されたCHL素子は、主としてエミッタ
Eおよび出力コレクタCoの間に付加のコレクタClを
持つpnpトランジスタである。エミッタおよび出力コ
レクタの間に電流が流れる際このCHL素子は普通のp
npトランジスタとして作用する。しかし制御コレクタ
ClがエミッタEに対し負のバイアス電圧を持つ場合に
は、制御コレクタClは出力コレクタCoにそれまでに
集められた電荷キャリヤを吸収し、エミッタEからコレ
クタCoへ至る逆方向電流のみが流れることになる。更
に付加のコレクタC’が備えられ、之が基板と接続され
、しかして電荷キャリヤが制御コレクタClから拡散す
るのを防止する目的を持つ。Such logic circuits are known and are described, for example, in the publication IEEE Engineering 974 International Conference on Solid State Circuits, p. 18 and Eng. 9:
CurrentHo turningLogic-ANeWLo
gicforLSIwithNoiseImmunit
A bipolar CHL circuit is described under the title ``Y''.
The CHL element shown in FIG. 1 is primarily a pnp transistor with an additional collector Cl between the emitter E and the output collector Co. When current flows between the emitter and the output collector, this CHL element
Acts as an np transistor. However, when the control collector Cl has a negative bias voltage with respect to the emitter E, the control collector Cl absorbs the charge carriers previously collected in the output collector Co, and only the reverse current flows from the emitter E to the collector Co. will flow. Furthermore, an additional collector C' is provided, which is connected to the substrate and thus has the purpose of preventing charge carriers from diffusing out of the control collector Cl.
かかるCHL素子によV)NORゲートおよびNAND
ゲートを構成することができる。文献「lntegra
tedlnjectionLogic:Anewapp
roachtoLSUIEEEジャーナル、固体回路、
巻SC−7,屋5,1972年10月、346〜351
頁によう、横方向Pnpトランジスタ卦よび反転動作の
垂直方向Npnトランジスタを持つ機能的に集積された
12L基本回路が公知である。Such a CHL element provides V) NOR gates and NAND
A gate can be configured. Literature “lntegra
tedlnjectionLogic: Anewapp
reach to LSUIEEE journal, solid state circuits,
Volume SC-7, Ya 5, October 1972, 346-351
A functionally integrated 12L basic circuit with lateral Pnp transistors and vertical Npn transistors with inverted operation is known.
この発明の目的は集積密度を公知の回路に比して一層大
きくすることにある。The aim of the invention is to increase the integration density compared to known circuits.
この目的は本発明によれば特許請求の範囲第1項に記載
された構成により達成される。This object is achieved according to the invention by the arrangement defined in claim 1.
この発明の重要な利点は、出力段の充分機能的な集積に
よ)、所要面積がほぼ一のみである点にある。An important advantage of the invention is that, due to the fully functional integration of the output stage, approximately only one area is required.
この発明の利点は、公知のCHL回路におけるような、
分離拡散部或は絶縁工程は必要としない点にある。An advantage of this invention is that, as in known CHL circuits,
The advantage is that no isolation/diffusion section or insulation process is required.
基本回路を作ることができることによ)公知のL2L配
置に比し場所的に節約される点が有利である。The advantage is that space is saved compared to known L2L arrangements (by virtue of the ability to create basic circuits).
次に図面についてこの発明を説明する。The invention will now be explained with reference to the drawings.
第1図はこの発明による2出力を持つNCRゲートの等
価回路、第2図は第1図のNCRゲートのレイアウト、
第3図は2個のコレクタを1個の拡散領域に集めた第1
図による回路、第4図は第3図の回路のレイアウトを示
す。FIG. 1 shows an equivalent circuit of an NCR gate with two outputs according to the present invention, and FIG. 2 shows a layout of the NCR gate shown in FIG.
Figure 3 shows the first type where two collectors are gathered into one diffusion region.
FIG. 4 shows the layout of the circuit of FIG. 3.
第1図は横方向Pnpトランジスタ1卦よび反転動作の
垂直方向Npnトランジスタ2から成るこの発明による
NCRゲートを示す。FIG. 1 shows an NCR gate according to the invention consisting of a lateral Pnp transistor and a vertical Npn transistor 2 of inverted operation.
トランジスタ1のエミツタは線3と接続される。この線
を経て一定の給電電流を与えると良い。トランジスタ1
のベース12は接地すると良い。13,14はトランジ
スタ1の制御コレクタ、15はその出力コレクタであジ
、15は同時に垂直方向Npnトランジスタ2のベース
をなす。The emitter of transistor 1 is connected to line 3. It is best to apply a constant power supply current through this line. transistor 1
It is better to ground the base 12 of. 13 and 14 are the control collectors of the transistor 1, 15 is its output collector, and 15 also forms the base of the vertical Npn transistor 2.
トランジスタ2のエミツタ23は接地すると良い。端子
21,22は、以後出力トランジスタと呼ぶトランジス
タ2の出力を示す。第2図は第1図のノアゲートの技術
的構造を示す。The emitter 23 of the transistor 2 is preferably grounded. Terminals 21, 22 represent the output of transistor 2, hereinafter referred to as output transistor. FIG. 2 shows the technical structure of the NOR gate of FIG.
図示しないSi基板上にエピタキシャル層4が設けられ
る。このエピタキシャル層と基板との間に埋込み層があ
ると良い。この埋込み層はエピタキシャル層における電
位の相違を補償する目的を持つ。エピタキシャル層4は
、横方向Pnpトランジスタのベース領域12訃よび反
転動作の垂ノ直方向Npnトランジスタのエミツタ領域
23を同時に形成する。An epitaxial layer 4 is provided on a Si substrate (not shown). It is preferable that there is a buried layer between this epitaxial layer and the substrate. This buried layer has the purpose of compensating for potential differences in the epitaxial layer. The epitaxial layer 4 simultaneously forms the base region 12 of the lateral Pnp transistor and the emitter region 23 of the vertical Npn transistor of inverted operation.
この層はn形ドープであると良い。このエピタキシャル
層中に包含されるp形ドープの領域は斜線を施して示し
てある。点で示す領域は接触孔である。第2図中の既に
第1図について説明した各部には、対応する参照数字を
つけてある。第1図から分かるように、横方向Pnpト
ランジスタのベース領域12並びに垂直方向出力トラン
ジスタのエミツタ領域23は同じ電位、殊に接地電位に
あるので、構成要素の相互の絶縁が不髪なことは有利で
ある。This layer is preferably n-doped. The p-type doped regions contained in this epitaxial layer are shown shaded. The areas indicated by dots are contact holes. Components in FIG. 2 that have already been described with respect to FIG. 1 are provided with corresponding reference numerals. As can be seen in FIG. 1, the base region 12 of the lateral Pnp transistor as well as the emitter region 23 of the vertical output transistor are at the same potential, in particular at ground potential, so that it is advantageous that the components are well isolated from each other. It is.
この発明に卦いて絶縁の省略は、普通のCHL回路に比
してほぼ70%の場所的節約をもたらす。エピタキシャ
ル層中に配置されたコレクタ6は過剰の電荷キヤリヤの
吸収に没立つ。The elimination of isolation with this invention results in space savings of approximately 70% compared to conventional CHL circuits. The collector 6 arranged in the epitaxial layer absorbs excess charge carriers.
このコレクタは接地すると良い。次に第1図、第2図の
この発明によるNCRゲートの作用を説明する。This collector should be grounded. Next, the operation of the NCR gate according to the present invention shown in FIGS. 1 and 2 will be explained.
横方向Pnpトランジスタのエミツタ11は線3を経て
、給電電圧の正電位に接続されている。トランジスタ1
のベース12卦よび出力トランジスタのエミツタ23は
接地されている。エミツタ11は給電電圧+UBの印加
の際、ベース12をもつn形エピタキシャル層中に正孔
を注入する。これらの正孔はコレクタ13の電位がエミ
ツタ11の電位以下にある間、少くも一部はコレクタ1
3により吸収される。コレクタ13が開放されている際
之は正孔の吸収により、エピタキシャル層中に正孔を逆
注人するに至るまで正電位に充電される。それから正孔
はコレクタ14により吸収される。この場合、コレクタ
14が開放されている際再び充電および正孔注人が生じ
、よつてコレクタ13,14が開放の場合コレクタ15
へ至る電流が生じる。コレクタ15は同時に垂直方向N
pn出力トランジスタ2のベースをなすので、この際電
流は接地端子へ流れる。すなわちコレクタ13,14が
開放の場合Pnpトランジスタ1は導通し、出力トラン
ジスタ2の出力21,22は接地電位に引き込まれるこ
とが分かる。しかしコレクタ13或は14が接地される
や、従つて電流を取るや、コレクタ15は無電流゛であ
り、出力トランジスタ2は阻止となる。出力21,22
を経てなお逆方向電流が流れ得るのみである。出力21
,22の状態(電流の有、無)は、人力として役立つコ
レクタ13,14の状態のNCR論理結合に対応する。
横方向のNpnトランジスタ卦よび反転動作の垂直方向
のPnpトランジスタを持つ対応するノアゲートを構成
するためには、第1図卦よび第2図によるドープされた
全層卦よび領域を上記と反対にドープする。The emitter 11 of the lateral Pnp transistor is connected via line 3 to the positive potential of the supply voltage. transistor 1
The base 12 and the emitter 23 of the output transistor are grounded. The emitter 11 injects holes into the n-type epitaxial layer with the base 12 when the supply voltage +UB is applied. While the potential of the collector 13 is below the potential of the emitter 11, at least some of these holes are absorbed by the collector 1.
Absorbed by 3. When the collector 13 is open, it is charged to a positive potential due to absorption of holes until the holes are injected back into the epitaxial layer. The holes are then absorbed by the collector 14. In this case, charging and hole injection occur again when the collector 14 is open, so that when the collectors 13 and 14 are open, the collector 15
A current is generated that leads to. Collector 15 simultaneously moves in vertical direction N
Since it forms the base of the pn output transistor 2, current flows to the ground terminal at this time. That is, it can be seen that when the collectors 13 and 14 are open, the Pnp transistor 1 is conductive and the outputs 21 and 22 of the output transistor 2 are pulled to the ground potential. However, once the collector 13 or 14 is grounded and therefore carries a current, the collector 15 is currentless and the output transistor 2 is blocked. Output 21, 22
Only a reverse current can still flow through . Output 21
, 22 (current present or absent) corresponds to the NCR logical combination of the states of the collectors 13, 14 which serve as human power.
To construct a corresponding NOR gate with a lateral Npn transistor hexagram and a vertical Pnp transistor with inverted operation, the doped entire hexagrams and regions according to FIG. 1 and FIG. 2 are doped in the opposite way as described above. do.
冒頭に述べた文献に対応して、エミツタ領域の適当な配
置にようNANDゲートを作ることもできる。Corresponding to the document mentioned at the outset, it is also possible to create a NAND gate with a suitable arrangement of the emitter regions.
例えばかかるゲートの構成のため、第1図に卦いて13
で示すコレクタを省き、14で示すコレクタを2個の並
置されたコレクタに分割する。このことは上記文献の第
2図BIIC卦けるコレクタCl,C2に対応する。第
3図および第4図の回路は、第1図卦よび第2図の回路
と比較して、特に小さな回路構造を達成し、したがつて
集積密度を一層大きくすることができる利点を有する。
第3図卦よび第4図の回路に卦いて、この発明によれば
第1図のコレクタ14,15を第3図のトランジスタ2
0のベース領域150VC総合する。之によジ回路の機
能は変らない。何となれば出力トランジスタ20は、コ
レクタ130或は同時にベース領域である所のコレクタ
150への電流除去によジ、やはシ閉塞することができ
るからである。配置されたコレクタ60は過剰の電荷キ
ヤリヤの吸収に没立つ。For example, due to the configuration of such a gate, the number 13 in FIG.
The collector shown at 14 is omitted and the collector shown at 14 is divided into two juxtaposed collectors. This corresponds to the collectors Cl and C2 in the BIIC diagram in FIG. 2 of the above-mentioned document. The circuits of FIGS. 3 and 4 have the advantage, compared to the circuits of FIGS. 1 and 2, of achieving a particularly small circuit structure and thus of a greater integration density.
3 and 4, according to the present invention, the collectors 14 and 15 of FIG. 1 are replaced by the transistors 14 and 15 of FIG.
0 base area 150VC total. Therefore, the function of the circuit remains unchanged. This is because the output transistor 20 can be blocked by current removal to the collector 130 or to the collector 150 which is at the same time the base region. The arranged collector 60 serves to absorb excess charge carriers.
このコレクタは接地すると良い。This collector should be grounded.
図面はこの発明の実施例を示し、第1図は2出力を持つ
NCRゲートの等価回路、第2図はそれのレイアウト、
第3図は2個のコレクタを1個の領域に集めた第1図に
よる回路、第4図はそのレイアウトを示す。
図に卦いて1,10は横方向トランジスタ、220は垂
直トランジスタ、4,40はエピタキシャル層を示す。The drawings show an embodiment of the present invention, and FIG. 1 shows an equivalent circuit of an NCR gate with two outputs, and FIG. 2 shows its layout.
FIG. 3 shows the circuit according to FIG. 1 in which two collectors are gathered in one area, and FIG. 4 shows its layout. In the figure, 1 and 10 are lateral transistors, 220 is a vertical transistor, and 4 and 40 are epitaxial layers.
Claims (1)
(npn)トランジスタおよび反転動作する垂直方向n
pn(pnp)トランジスタを備えたバイポーラ論理回
路であつて、横方向トランジスタ10はp(n)ドープ
されたエミッタ領域110および垂直方向トランジスタ
20のベースをも同時に形成するp(n)ドープされた
コレクタ領域150を有し、エピタキシャル層40は横
方向トランジスタ10のベースおよび垂直方向トランジ
スタ20のエミッタを形成し、横方向トランジスタのコ
レクタ領域150中に垂直方向トランジスタ20のn(
p)ドープされた出力コレクタ領域210、220がは
め込まれ、エミッタ領域110とエピタキシャル層40
の間に給電電圧が印加され、エピタキシャル層40中の
エミッタ領域110とp(n)ドープされたコレクタ領
域150との間に付加的なp(n)ドープされたコレク
タ領域130が備えられ、これが第1の制御入力として
用いられる端子を備えるようになつたものにおいて、p
(n)ドープされたコレクタ領域150は第2の制御入
力として用いられる端子を有することを特徴とするバイ
ポーラ論理回路。 2 横方向トランジスタ10のp(n)ドープされた別
のコレクタ領域60が備えられることを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載のバイポーラ論理回路。[Claims] 1 Lateral pnp in an epitaxial layer on a semiconductor substrate
(npn) transistor and inverting operation vertical n
A bipolar logic circuit with a pn (pnp) transistor, in which the lateral transistor 10 has a p(n) doped collector which also forms the p(n) doped emitter region 110 and the base of the vertical transistor 20. The epitaxial layer 40 has a region 150 forming the base of the lateral transistor 10 and the emitter of the vertical transistor 20, and has an n(
p) doped output collector regions 210, 220 are embedded, emitter region 110 and epitaxial layer 40;
A supply voltage is applied between and an additional p(n)-doped collector region 130 is provided between the emitter region 110 and the p(n)-doped collector region 150 in the epitaxial layer 40, which in which a terminal is used as a first control input, p
(n) A bipolar logic circuit, wherein the doped collector region 150 has a terminal that is used as a second control input. 2. Bipolar logic circuit according to claim 1, characterized in that a further p(n)-doped collector region 60 of the lateral transistor 10 is provided.
Applications Claiming Priority (2)
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