DE2021824C3

DE2021824C3 - Monolithische Halbleiterschaltung

Info

Publication number: DE2021824C3
Application number: DE2021824A
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl.-Ing. 7032 Sindelfingen Berger; Siegfried Dipl.- Ing. Dr. 7300 Esslingen Wiedmann
Original assignee: IBM Deutschland GmbH
Current assignee: IBM Deutschland GmbH
Priority date: 1970-05-05
Filing date: 1970-05-05
Publication date: 1980-08-14
Also published as: DE2021824A1; SE358052B; CA934070A; NL7106117A; JPS5148033B1; JPS4935030B1; GB1284257A; NL174894B; FR2088338B1; CH520407A; US3736477A; NL174894C; BE764990A; BR7102168D0; JPS528669B1; ES390380A1; DE2021824B2; FR2088338A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine monolithische Halbleiterschaltung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art

Es sind derzeit mehrere sogenannte »Schaltfamilien« r> zur Realisierung logischer Verknüpfungen bekannt. Man kann diese Schaltungsfamilien einteilen in solche, die in Unipolar-(FET) und solche, die in Bipolartechnologie ausgeführt sind. Die bekanntesten Logik-Schaltungsfamilien sind die RTL (Widerstand-Transistor-Lo- to gik), DTL (Diode-Transistor-Logik), TTL (Transistor-Transistor-Logik) und ECL (Enrttergekoppelte Logik). Daneben gibt es eine große Anzr.hl von Modifikationen, die jedoch meist auf den genannten Grundkonzepten aufbauen. s">

Die momentan größte Packungsdichte bei bipolaren monolithischen integrierten Logik-Schaltkreisen wird mit TTL-Schaltungen erreicht. Zwar ist heute mit der FET-Technologie eine noch höhere Packungsdichte erreichbar verglichen mit den Standard-Bipolar-Tech- 4» nologie, jedoch müssen dabei erhebliche Nachteile in Kauf genommen werden, zu denen insbesondere die Inkompatibilität mit den Pegelwerten der bipolaren Logik gehört. Bipolare Logik-Schaltkreise werden aber nach wie vor gebraucht, um die Schaltkapazitäten an den Anschlüssen einer Halbleiterschaltung umladen zu können.

Man ist nun aus Kosten- und Zuverlässigkeitsgründen sehr bestrebt, eine möglichst große Anzahl von Schaltungskomponenten auf einem einzigen Halbleiter- ^r> <> plättchen (Chip) unterzubringen. Ein weiteres dauerndes Ziel bei der Auslegung monolithischer Halbleiterschaltungen besteht darin, die Verfahrensschritte bei der Herstellung zu vereinfachen oder noch besser zu verringern. Um eine größere Anzahl von Schaltungs- v> komponenten auf einem einzigen Halbleiterplättchen unterzubringen, muß in der Regel dessen Oberfläche vergrößert werden. Dadurch nimmt jedoch zunächst die von einer kreisförmigen Hi'.lb'^'terscheibe (Wafer) erhältliche Anzahl von Plattchen (Chips) ab, und mi zweitens sinkt die Ausbeute an guten Plättchen aus einer Halbleiterscheibe rapide ab. Soll deshalb eine gegebene Schaltung mit möglichst hoher Ausbeute hergestellt werden, dann muß schon beim Entwurf darauf geachtet werden, daß sie eine möglichst kleine <'^r> Oberfläche einnimmt.

Besonders viel Fläche nehmen diffundierte Widerstände ein, die es möglichst zu vermeiden gilt. Aber auch bei den oben erwähnten TTL-Schalikreisen, die hauptsächlich aus Transistoren aufgebaut sind, sowie bei allen bekannten bipolaren Halbleiterschaltungen war man bisher gezwungen, große Halbleiterflächenbereiche für die notwendige Isolation der Teilschaltungen gegeneinander in Kauf zu nehmen. Weil die Isolationsdiffusion durch die gesamte Epitaxieschicht bis auf das Substrat hinunterreichen muß, treten unvermeidliche laterale Ausdiffusionen auf, die etwa dieselbe Größenordnung der vertikalen Diffusionstiefe aufweisen. Neben der eigentlichen Diffusionsbreite für die Isolationsdiffusionen bedeuten die durch den besonderen Maskierungsschritt bedingten Toleranzprobleme bezüglich der erzielbaren Packungsdichten schädliche Faktoren. Zudem bedeutet der Diffusionsschritt einen zusätzlichen Zeit- und Prozeßaufwand und hat eine verringerte Ausbeute zur Folge.

Aus der Veröffentlichung im IBM Technical Disclosure Bulletin, VoI. 11, No. 6, November 1968, S. 592 und 593, ist beispielsweise eine FET-Speicherzelle mit Dioden als Lastelementen bekannt, bei der in einem Halbleitergrundmaterial einer ersten Leitfähigkeit mehrere dazu entgegengesetzt leitfähige Gebiete in einem jeweiligen Abstand angeordnet sind, wobei sich in einem der Gebiete zwei weitere dazu entgegengesetzt leitfähige Zonen befinden. Dabei stellen die Abstände jedoch durch die gesamte Epitaxieschicht hindurchreichende hochdotierte Isolationsgebiete dar, welche die einzeln ausgebildeten Schaltungselemente wie Feldeffekttransistoren und Dioden, voneinander trennen.

Im Zusammenhang mit der monolithischen Auslegung von bipolaren Schaltungen ist es bereits bekannt, in Verbesserung der »üblichen Layout-Technik«, wonach für jedes Schaltungselement eine besondere Isolationswanne vorgesehen ist, mehrere Schaltungskomponenten innerhalb einer einzigen Isolationswanne zusammenzufassen. Es werden dabei vorzugsweise auf demselben Potential liegende Halbleiterzonen gemeinsam ausgebildet. Es ist weiter bekannt, NPN- und PNP-Transistoren in einer Vierschichtstruktur miteinander zu integrieren. Bei einer derartigen bekanntgewordenen Schaltung wirkt dabei der zusammen mit dem NPN-Transistor integrierte PNP-Transistor als sättigungsverhinderndes Schaltungselement (Microelektronic-Circuits and Application, J. M. Carrol, McGraw Hill, 1965, S 76, F i g. 4). Bei einer weiteren bekanntgewordenen Schaltung werden in einem isolierten Halbleiterbereich eine NPN- und eine PNP-Transistorstruktur zu einem bistabilen Schaltungselement in Form einer sogenannten SCR- bzw. Thyristorschaltung zusammengefaßt (Electronics vom 3. April 1967, S. 44); etwaige zusätzliche logische Verknüpfungen erfordern dabei zusätzliche Schaltungskomponenten, nämlich einen Multiemitter-Transistor entsprechend der TTL-Technik. Diese bekannten Schaltungen stellen jedoch keine Verknüpfungsschaltungen dar. Darüber hinaus können sie nicht auf die beschriebene flächenaufwendige Isolationsdiffusion verzichten. Schließlich bringen sie auch bezüglich der zwischen den Isolationsdiffusionsgebieten realisierten Schaltungskomponenten keine Prozeßvereinfachung oder gar eine Einsparung von Pro;:~ßschritten. Das gilt insbesondere für Halbleiterschaltungen mit gemeinsam integrierten NPN- und PNP-Transistoren.

Schließlich ist aus der Veröffentlichung im IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol. 11,No. 11, April 1969, S. 1601, ein integrierter Aufbau von Speicherzellen mit vertikalen NPN-Flipflop-Transistoren bekannt, wobei

zur völligen Unterbindung bzw. zumindest zur Vermeidung einer ungleichmäßigen Injektionskopplung zwischen benachbarten Speicherzellen und insbesondere zwischen Speichertransistoren mit einander entgegengesetztem Leitz stand ein streifenförmiges Dotierungsgebiet zwischen den betreffenden Speicher-Transistoren angeordnet ist. Wird der so gebildete PN-Übergang an eine Sperrspannung gelegt, läßt sich der parasitäre laterale PNP-Transistoreffekt ausschalten. Wird nach einer ebenfalls dort genannten weiteren Möglichkeit dieses streifenförmigen Dotierungsgebiet an kein externes Potential gelegt, sondern spannungsmäßig offengelassen, wirkt es bezüglich der Injektionsvorgänge ausgleichend, so daß ein Umschreiben der Nachbarzelle aufgrund ungleichmäßiger Injektionsströme wirksam unterbunden wird. Auch hier ist die Durchführung logischer Verknüpfungsoperationen nicht behandelt und auch so nicht möglich.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, für aus Verknüpfungsgliedern aufgebaute Schaltnetze eine Halbleiterschaltung in Bipolartechnologie anzugeben, die mit extrem hoher Packungsdichte in einem vereinfachten Herstellungsprozeß hergestellt werden kann, deren Grundbaustein bezüglich seiner Verwendung in den verschiedensten Verknüpfungsnetzwerken möglichst hohe Flexibilität aufweist, und bei der die derart realisierten Verknüpfungsnetzwerke voll mit anderen logischen Schaltkreisfamilien bipolarer Art kompatibel sind. Im einzelnen soll keine Isolationsdiffusion nötig sein, sowohl was die Schaltungselemente eines einzelnen Grundbausteins als auch was die Zusammenschaltung beliebig vieler derartiger Grundbausteine angeht. Es soll darüber hinaus eine Halbleiterschaltung angegeben werden, die als Fundamentalbaustein zur Realisierung aller möglichen logischen Verknüpfungen verwendet werden kann, z. B. ein NOR-Glied.

Schließlich soll die Schaltung bezüglich der notwendigen Spannungsversorgungsquellen und deren Toleranzen nur geringe Anforderungen stellen und über einen großen Arbeitsstrombereich mit zufriedenstellenden Schaltgeschwindigkeiten sowie bezüglich einer Erweiterung der Zahl der möglichen Eingangs- und Ausgangsanschlüsse weitgehend uneingeschränkt betrieben werden können.

Die Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Es lassen sich bekanntlich alle logischen Verknüpfungen lediglich durch Verwendung von NOR-Gliedern realisieren. Ein besonderes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht demzufolge darin, daß zur Bildung eines NOR- bzw. NAND-Gliedes mindestens zwei derartige Grundschaltungen bezüglich ihrer Ausgänge zu einem gemeinsamen Ausgang zusammengeschaltet sind. Die dazugehörige bevorzugte monolithische Realisierung eines derartigen NOR- bzw. NAND-Gliedes sieht vor, daß der Anzahl der Eingänge entsprechende Kollektorgebiete der lateralen Transistorstruktur vorgesehen sind, welche Gebiete mit den zu verknüpfenden Eingangssignalen verbunden sind und in die jeweils mindestens eine dazu entgegengesetzt leitfähige Kollektorzone eingebracht ist, wobei die letzteren zu einem gemeinsamen Ausgang verbunden sind. Es lassen sich nach den gleichen Maßnahmen auf diese Weise NOR- bzw. NAND-Glieder mit beliebig vielen Eingängen realisieren. Durch die jeweilige Pegelzuordnung zu den Binärbedeutungen »0« und »1« erhält man in bekannter Weise entweder eine NOR- oder NAN D-Verknüpfung.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung sieht vor, daß die laterale und/oder invers betriebene

^ry vertikale Transistorstruktur Mehrfachkollektoren aufweist. Gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung bestimmt sich die monolithische Schaltungsauslegung (Layout) in Abhängigkeit von der Anzahl der Eingänge bzw. Ausgänge derart, daß entsprechend der Anzahl der

ίο Eingänge Kollektorgebiete der lateralen Transistorstrukturen und entsprechend der Anzahl der Ausgänge pro Eingang Kollektorgebiete der vertikalen Transistorstrukturen vorgesehen sind.

Da die Ausgestaltung der die Verknüpfung leistenden Transistoren mit Mehrfachkollektoren die eingangs genannte Aufgabenstellung in vorteilhafter Weise erfüllt, sieht die Erfindung gemäß einem weiteren Aspekt vor, daß als Grundbausteine Inverterstufen mit Mehrfachkollektor-Transistoren vorgesehen sind, daß zur Bereitstellung entkoppelter Ausgangssignale an den einzelnen Kollektorzonen diese Transistoren mit einem hohen Stromverstärkungswert in der inversen Richtung ausgelegt sind und daß in dem Schaltnetz für die Verknüpfungen solche entkoppelte Ausgänge verschiedener Grundbausteine direkt miteinander verbunden sind.

In diesem Zusammenhang besteht eine vorteilhafte Ausgestaltung darin, daß die Stromversorgung der Grundbausteine durch Stromeinspeisung in die Basiszo-

jo ne der Mehrfachkollektor-Transistoren erfolgt

Das vorgeschlagene Halbleiterschaltungsprinzip ist, wie bereits erwähnt, universell für die verschiedensten Verknüpfungsnetzwerke einsetzbar, z. B. für Addierwerke, Dekoder, usw. Derartige komplexe Verknüpfungsnetzwerke werden dabei in vorteilhafter Weise durch Aneinanderreihung der erwähnten Grundschaltungen ohne zusätzliche Isolationsdiffusionsgebiete gebildet, wobei die eventuell mehrfach vorhandenen Emittergebiete für die lateralen Transistorstrukturen einzeln, in Gruppen oder total parallel an eine oder mehreren Konstantstromquellen angeschlossen sind. Die Konstantstromquellen können dabei auf dem Halbieiterplättchen mit Hilfe eines N+-dotierten Widerstandes gebildet werden.

Ein besonders vorteilhaftes nach den Maßnahmen der Erfindung aufgebautes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, daß die monolithische Auslegung eines Dekodiernetzwerkes aus innerhalb eines Halbleitergrundmaterials erster Leitfähigkeit in regelmäßigen Abständen parallel zueinander angeordneten, geradlinigen Streifen mit zweiter dazu entgegengesetzter Leitfähigkeit besteht, die abwechselnd unterschiedliche Breiten aufweisen, daß die schmalen Streifen zweiter Leitfähigkeit die Emittergebiete der lateralen Transistorstrukturen darstellen und mit der gemeinsamen Stromzuführungsleitung an den Kontaktstellen verbunden sind, daß die breiten Streifen zweiter Leitfähigkeit die Kollektorgebiete der lateralen Transistorstrukturen bilden, in die entsprechend der speziellen Dekoderfunktion dazu entgegengesetzt leitfähige Gebiete als Kollektorgebiete der invers betriebenen vertikalen Transistorstrukturen eindiffundiert sind, daß die breiten Streifen zweiter Leitfähigkeit Kontaktstellen für den Anschluß der auf den zugehörigen Leiterzügen anliegenden Eingangssignale aufweisen und daß quer über die geradlinigen Streifen zweiter Leitfähigkeit mit den stellenweise darin eindiffundierten Gebieten dazu entgegengesetzter Leitfähigkeit Leiterzüge verlaufen,

die entweder Zwischenverbindungen innerhalb des Dekoders herstellen oder die Ausgangsleiterzüge darstellen. Die parallel verlaufenden Streifen zweiter Leitfähigkeit können auch mit gleicher Breite vorgesehen werden, man erhält jedoch dann nicht die maximal mögliche Flächeneinsparung.

Da bei der vorgeschlagenen Halbleiterschaltung Isolationsdiffusionen nicht benötigt werden, bestehen für die Wahl des Halbleitergrundmaterials in vorteilhafter Ausbildung der Erfindung folgende Möglichkeiten: Es kann einmal ein homogen, vorzugsweise N-dotiertes Halbleitergrundmaterial als Ausgangsmaterial dienen; es kann jedoch auch über einem relativ hochdotierten Substrat ein schwächer dotiertes Epitaxiegebiet desselben Leitfähigkeitstyps aufgebracht werden, in das die anschließenden Diffusionen eingebracht werden. Schließlich kann ein Halbleitergrundmaterial mit einer darauf aufgebrachten Epitaxieschicht vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp verwendet werden. Weiterhin kann vorteilhafterweise ein 3-schichtiges Grundmaterial Verwendung finden, z. B. mit den Zonenfolgen:

N-Substrat/N+ -Diffusionsschicht/N-Epitaxieschicht oder P-Substrat/N + 'Diffusionsschicht/N-Epitaxieschicht. Diese N+ -Schicht wirkt dabei als Subkollektor, ohne jedoch einen besonderen Maskierungsschritt zu benötigen, d. h. sie ist nicht selektiv eingebracht. Um sowohl einen hohen inversen Stromverstärkungsfaktor β i für die vertikale Transistorstruktur als auch einen ausreichenden Wert des Transportfaktors für die laterale Transistorstruktur zu erreichen wird erfindungsgemäß weiter vorgeschlagen, daß die Basisdiffusion für die vertikale Transistorstruktur bzw. die Kollektordiffusion für die laterale Transistorstruktur auf das hochdotierte Substrat aufsetzt. Eine weitere vorteilhafte Maßnahme im Zusammenhang mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Halbleiterschaltung besteht darin, daß zur Erhöhung von β i und zur Ausschaltung von lateralen Transistoreffekten zwischen Basisgebieten verschiedener vertikaler Transistorstrukturen hochdotierte Diffusionsstreifen mit dazu entgegengesetzter Leitfähigkeit angeordnet sind.

Schließlich ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß zur Erzielung verschiedener Schaltgeschwindigkeiten unterschiedliche Ströme in die Emittergebiete der lateralen Transistorstrukturen eingeprägt werden. Es lassen sich somit gleich aufgebaute Schaltungen durch Wahl der extern zuzuführenden eingeprägten Ströme in verschiedenen Strombereichen und damit bei unterschiedlicher Verlustleistung sowie unterschiedlichen Schaltgeschwindigkeiten betreiben.

Die mit den Maßnahmer, gemäß der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen zusammengefaßt darin, daß infolge der Fehlens von Isolationsdiffusionsgebieten sowie durch Vermeidung von diffundierten Widerständen eine erhebliche Flächeneinsparung gegenüber bekannten logischen Schaltungsfamilien möglich ist Wie später gezeigt wird, kommt man etwa mit einem Drittel der bisher benötigen Halbleiterfläche aus. Darüber hinaus wird der Herstellungsprozeß bedeutend vereinfacht und entspricht nunmehr dem der Herstellung eines einzelnen Planartransistors. Wenn man auf die durch den Wegfall der Isolationsdiffusion erzielbare Flächeneinsparung verzichten kann, dann kann das vorgeschlagene Halbleiterschaltungskonzept durchaus mit den bisher üblichen Prozeßschritten (mit Isolationsdiffusion) realisiert werden. Schließlich ist die vorgeschlagene Schaltung voll kompatibel mit bekannten Schaltungsfamilien sowie äußerst flexibel bezüglich der unterschiedlichen speziellen Verwendungsmöglichkeiten.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen im folgenden an Hand mehrerer Ausführungsbei-■i spiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 die erfindungsgemäße Halbleiterschaltung in einer teilweise schematisch dargestellten Draufsicht auf den Halbleiterkristall (Fig. la) sowie in einem zugehö-

U) rigen, ebenfalls teilweise schematischen Querschnitt (Fig. Ib), das entsprechende elektrische Ersatzschaltbild dazu (Fig. Ic) und die logische Funktionstabelle (Fig. Id),

F i g. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Halbleiterschaltung mit Mehrfachkollektortransistoren in einer schematischen Draufsicht auf den Halbleiterkristall (Fig. 2a) sowie im zugehörigen elektrischen Ersatzschaltbild (F i g. 2b),
F i g. 3 den monolithischen Schaltungsentwurf eines unter Verwendung der erfindungsgemäßen Grundschaltungen aufgebauten Halbaddierwerkes,

Fig.4 eine zu Fig. Ib weitgehend identische Querschnittsdarstellung, an der die verschiedenen Möglichkeiten für die Wahl des Halbleitergrundmaterials deutlich werden und

F i g. 5 den topologischen Entwurf (Layout) eines unter Anwendung der erfindungsgemäßen Maßnahmen aufgebauten Dekodiernetzwerkes mit besonderer Flächeneinsparung.

JD In den Fig. la bis Ic sind die Draufsicht, der Querschnitt sowie das zugehörige elektrische Ersatzschaltbild eines erfindungsgemäß aufgebauten NOR- bzw. NAND-Gliedes dargestellt. Die Draufsicht und die zugehörige Querschnittsdarstellung sind bezüglich der Verbindungsleitungen lediglich schematisch dargestellt. Außerdem sind diese und alle folgenden Darstellungen, soweit sie sich auf die gegenseitige Anordnung der Diffusionsgebiete beziehen, keineswegs maßstäblich, sondern zum Zwecke der Verdeutlichung bewußt davon abweichend dargestellt.

Bevor im Zusammenhang mit den Fig. la bis lc die Gesamtschaltung, nämlich die NOR- bzw. NAND-Funktion, erläutert wird, soll die dieser Schaltung zugrunde liegende Halbleitergrundschaltung beschrieben werden. Dazu sollen zunächst nur die linken Hälften der Fig. la bis Ic ohne die Verbindungsleitungen betrachtet werden. In einem Halbleitergrundkörper von N 1-Leitfähigkeitstyp sind im Abstand voneinander zwei P-Diffusionsgebiete P1 und Pl angeordnet. Durch die so erhaltene Halbleiterzonenfolge Pi/N 1/Pl wird ein lateraler PNP-Transistor Ti gebildet. Dabei ist Pi der Emitter, Nl die Basis und Pl der Kollektor des PNP-Transistors.

Mittels einer weiteren N+-Diffusion wird einmal eine Kontaktdiffusion für das N 1-Grundmaterial und zum anderen ein N 2-Gebiet innerhalb des P 2-Gebietes hergestellt Auf diese Weise entsteht eine zusätzliche vertikale Transistorstruktur T2 mit der Halbleiterzonenfolge N HP2IN 2.

Zum Betrieb dieser Grundschaltung wird das ausgedehnte N 1-Gebiet über die N+-Kontaktdiffusion auf das Bezugspotential (Masse) gelegt Es wird ferner in das P 1-Emittergebiet des lateralen Transistors Ti ein Strom /eingeprägt Die somit von dem P 1-Emitter in das N 1-Gebiet injizierten Defektelektronen (Löcher) werden zum Teil von dem zugehörigen P 2-Kollektorgebiet des lateralen PNP-Transistors Ti aufgefangen. Dadurch wird der P2/N 1-Obergang in Durchlaßrich-

tung vorgespannnt, so daß nunmehr Elektronen aus dem als Emitter des vertikalen Transistors T2 wirkenden N 1-Gebietes in das P2-Gebiet injiziert werden können. Das P 2-Gebiet stellt jedoch nicht nur den Kollektor des lateralen PNP-Transistors dar, sondern ebenfalls die '· Basis des vertikalen und in diesem Falle invers betriebenen Transistors Ti. Dabei soll zunächst von der elektrischen Verbindung des N 2-Gebietes mit dem zusätzlich dargestellten N 3-Gebiet abgesehen werden. Es ergibt sich folglich zwangläufig ein Kollektorstrom to / c durch den vertikalen Transistor Γ2, wenn bei A eine Stromquelle liegt, z. B. der Eingang einer nachfolgenden Grundschaltung, und wenn der Eingang Ei sich selbst überlassen bleibt wie oben angenommen. Liegt jedoch an £"1 Massepotential, kann über das N 2-Kollektorgebiet des vertikalen T 2-Transistors und damit über die Ausgangsklemme A kein Stromfluß Ic Zustandekommen. Es kann demnach zusammenfassend festgestellt werden, daß in Abhängigkeit von dem an der Eingangsklemme E1 anliegenden Potential der Stromfluß / c über die Ausgangsklemme A der beschriebenen Grundschaltung gesteuert werden kann.

Der bisher beschriebene Schaltungsteil kann in einem elektrischen Ersatzschaltbild nach Fig. Ic mit den Transistoren TX und Tl dargestellt werden. Der -> PNP-Transistor 7Ί speist einen Strom in die Basis des invers betriebenen NPN-Transistors Tl ein. Beide Transistoren Tl und Tl weisen zum Teil gemeinsame Halbleiterzonen auf, z. B. ist das Basispotential von Ti gleich dem Emitterpotential von T2, wodurch deren ^j(| gemeinsame Realisierung in der N 1 -Schicht möglich ist. Zur Erklärung der Wirkungsweise der beschriebenen Grundschaltung sollen zunächst wieder nur Ti und Tl bei aufgetrennter Kollektorleitung von Tl betrachtet werden. Wird E i sich selbst überlassen, fließt der in den ^r> PNP-Transistor Ti eingeprägte Strom /in die Basis Pl des NPN-Transistors Tl. Tl wird dadurch sättigungsleitend. Liegt dagegen Ei auf Massepotential, wird der in Π eingeprägte Strom /Oberfl abgezogen und kann nicht in die Basis von T2 fließen. Tl wird in diesem Fall ^4Ü gesperrt sein. Unter Berücksichtigung der sich jeweils am Kollektor von Tl einstellenden Potentiale wird demnach durch Ti und Tl prinzipiell ein Inverterglied gebildet.

Bekanntlich lassen sich alle logischen Grundverknüp- ^4S fungen sowie komplexe logische Verknüpfungsnetzwerke lediglich unter Verwendung von NOR-Glieder realisieren. Insoweit kann die NOR-Verknüpfung als Fundamentalverknüpfung angesehen werden. Wenn es gelingt, eine minimale Fläche beanspruchende Halb- ^w leiteranordnung zu finden, mit der die NOR-Verknüpfung realisiert werden kann, ergibt sich eine erhebliche Kosteneinsparung beim Aufbau von Rechnern, da gerade dort in größtem Maße logische Verknüpfungsnetzwerke eingesetzt werden, z. B. im eigentlichen Rechenwerk, bei der Adreßdekodierung usw. Ausgehend von der oben beschriebenen Grundschaltung ist in den Gesamtdarstellungen der Fig. la und Ib der schematische topologische Entwurf (Layout) bzw. die Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen NOR-Gliedes dargestellt, das durch Zusammenschalten der Ausgänge zweier derartiger Grundschaltungen entsteht Verglichen mit dem bereits beschriebenen Schaltungsteil kommt in diesem Fall nur ein weiteres P 3-Diffusionsgebiet mit dem darin eingebrachten N 2-Gebiet zur Gesamthalbleiterfläche hinzu. Das mittlere Pl-Gebiet stellt dabei den gemeinsamen Emitter für die beiden lateralen PNP-Transistoren Π und Γ3 dar. Die Kollektoren der lateralen PNP-Transistoren bilden dabei jeweils die Basisgebiete eines invers betriebenen vertikalen Transistors Tl bzw. Γ4. Für die Erklärung der Wirkungsweise dieser erweiterten Halbleiteranordnung gelten die im Zusammenhang mit der Grundschaltung gemachten Angaben entsprechend.

Bezüglich der Anzahl der benötigten Prozeßschritte und des zur Realisierung erforderlichen Halbleiterflächenbedarfs ist es bei diesem Verknüpfungsglied und allgemein bei allen in Zusammenhang mit dieser Erfindung beschriebenen Ausführungsbeispielen äußerst vorteilhaft, daß keine flächenaufwendigen diffundierten Widerstände benötigt werden und daß vor allem die äußerst unerwünschten weil flächenaufwendigen Isolationsgebiete ganz wegfallen können. Da jede Logik, die aus NOR-Gliedern nach Fig. 2a aufgebaut ist, in sich vollkommen kompatibel ist, ist eine Isolation zwischen einzelnen N 1-Gebieten auf dem Halbleiterplättchen hinfällig. Dadurch wird die Packungsdichte wesentlich erhöht und vor allem aber der Prozeß zur Herstellung derartiger Strukturen so stark vereinfacht, daß sogar eine einfachere Struktur als bei dem mit komplizierten Prozeßschritten ausgestatteten Feldeffekttransistor-Prozeß erzielt wird. Die Zuführung des Gesamtstromes / für die PNP-Transistoren erfolgt einzeln oder parallel durch eine oder mehrere gemeinsame Stromquellen außerhalb des Halbleiterplättchens. Strom kann auch über ein oder mehrere N + diffundierte Widerstände (auf dem Chip) von einer Spannungsquelle geliefert werden.

Der NOR-Schaltkreis nach den Fig. la bis Ic weist zwei Eingänge Ei und El sowie einen Ausgang A auf. Wird für die Zuordnung der Potentiale zu den Binärbedeutungen die in F i g. 1 a angegebene Vereinbarung getroffen, wonach eine binäre »0« durch ein Potential von etwa 0 Volt und eine binäre »1« durch ein Potential von ungefähr 0,7 Volt repräsentiert wird, erhält man beiden Eingangsvariablen A"an £"1 und Van El am Ausgang A die logische NOR-Verknüpfung X+ Y. Bei Vertauschung der logischen Eins- und Nullpegel erhält man ein NAND-Glied. Beide Verknüpfungsglieder können prinzipiell auf eine beliebige Anzahl von Eingängen erweitert werden.

Durch den hohen Integrationsgrad der monolithischen Schaltung nach den F i g. 1 a und 1 b kann man nur näherungsweise ein elektrisches Ersatzschaltbild dafür angeben, was in Fig. Ic versucht ist. Durch die Bezeichnung der Transistorzonen ist dabei deutlich gemacht, welche Halbleiterzonen den verschiedenen Transistoren gemeinsam sind. Für die Erklärung der Funktionsweise des in Fig. Ic gezeigten Schaltkreises bzw. zur Abschätzung der Eigenschaften dieses Schaltkreises ist davon auszugehen, daß die NPN-Transistoren T2 und T4 invers betrieben und die PNP-Transistoren Ti und T3 lateral ausgebildet sind. Die Erklärung der Wirkungsweise der Schaltung nach F i g. Ic soll im Zusammenhang mit der Wertetabelle für die Eingangsvariablen an den Eingangsklemmen Ei und E2 entsprechend Fig. Id vorgenommen werden. Liegt an beiden Eingängen »0«-Potential, wird der in die Transistoren Ti und Γ3 eingeprägte Strom / über die zugehörige Eingangsklemme abgezogen. Es fließt in diesem Fall kein Strom in die Basiszonen der Transistoren T2 und T"4, so daß diese gesperrt sind. An den Kollektoren von T2 und Γ4 und damit auch an der gemeinsamen Ausgangsklemme A dieses NOR-Gliedes liegt daher eine Spannung von etwa 0,7 VoIt₁ entsprechend der binären »1«. Das Zustandekommen dieser

Spannung von 0,7 Volt an der Ausgangsklemme A erklärt sich, wenn man sich an A mindestens den Eingang £3 eines weiteren gleich aufgebauten NOR-Gliedes angeschlossen denkt. Der Wert der Ausgangsspannung an der Ausgangsklemme A von etwa 0,7 Volt ϊ entspricht dabei der Basis-Emitterspannung des leitenden NPN-Transistors der nachfolgenden Stufe. Liegt an einer der beiden Eingangsklemmen El und E2 oder auch an beiden gleichzeitig »!«-Potential, ist der bzw. sind die zugehörigen Transistoren 72 bzw. 74 leitend. In diesen Fällen tritt am Ausgang A die Sättigungsspannung der Transistoren 72 bzw. 74 auf, d. h. etwa 0 Volt. Der zugehörige Kollektorstrom wird dabei über den PNP-Transistor der nachfolgenden Stufe gezogen. Dieser Zusammenhang ist in der Funktionstabelle von r> Fig. Iddargestellt.

Ein weiteres Ausfiihrungsbeispiel der Erfindung, aus dem die hervorragende Flexibilität bzw. Erweiterungsfähigkeit des Grundbausteins deutlich wird, ist in dem topologischen Entwurf von Fig. 2a und in dem Ji zugehörigen elektrischen Ersatzschaltbild nach F i g. 2h dargestellt. Es ist wiederum ersichtlich, daß die Gesamtanordnung symmetrisch aufgebaut ist. wobei die linke und rechte Hälfte nahezu identisch mit der in den Fig. la bis Ic gezeigten Halbleiterschaltung ist. Der r> einzige Unterschied dazu besteht darin, daß die vertikalen NPN-Transistoren 76 und 78 jeweils zwei Kollektoren aufweisen. Mittels einer solchen' Anordnung lassen sich in eleganter Weise kompliziertere Verknüpfungsnetzwerke aufbauen wie diese später am so Aufbau eines Halbaddierwerkes und eines Dekoders noch näher gezeigt werden soll.

In ein allen derartigen Schaltungsbausteinen gemeinsames N 1-Gebiet ist ein als Emitter zweier lateraler PNP-Transistoren 75 und 77 wirkendes P 1-Emitter- s> gebiet eindiffundiert. Die Kollektoren dieser lateralen PNP-Transistoren 76 und 78 sind das P 2- und P 3-Gebiet. Durch Eindiffundieren je zweier N-Gebiete iV21,/V22bzw. Λ/31, /V32 in diese Kollektorgebiete der lateralen PNP-Transistoren entstehen zusätzliche in- 1» vers betriebene vertikale NPN-Transistoren 76 bzw. 78, die jeweils als zwei mit semeinsamer Basis- sowie gemeinsamer Emitterzone ausgeführte NPN-Transistoren dargestellt werden können. Bei insgesamt zwei Eingangsklemmen EI und E2 stehen somit insgesamt ·»"> vier Ausgänge A 11, A 12 und A 21, A 22 zur Verfugung. An Λ 11 und A 12 treten dieselben Signale jedoch voneinander entkoppelt auf. Entsprechendes gilt für die Ausgangssignale an A 21 und A 22.

In Fig. 3 ist der topologische Entwurf eines ^r'" normalerweise recht komplizierten Verknüpfungsnetzwerkes dargestellt, nämlich der eines Halbaddierwerkes. Durch die Anwendung der oben beschriebenen Mehrfachkollektorstrukturen sowohl für die NPN- als auch für die lateralen PNP-Transistoren wird ein insgesamt sehr einfach herzustellender und nur minimale Fläche benötigtender Schaltungsaufbau erreicht Wie bereits festgestellt, sind grundsätzlich keine flächenaufwendigen Isolationsdiffusionen oder diffundierte Widerstände nötig. Die Eingangssignale des *>o Halbaddierwerkes sind X und Y. Die an einzelnen Verbindungspunkten auftretenden Verknüpfungen sind angeschrieben und dürften an Hand des vorher Gesagten ohne weiteres verständlich sein. Die beiden Ausgangsfunktionen sind im rechten Teil der Darstel- f>"> lung von Fig.3 eingetragen. Die beim Aufbau des Halbaddierwerkes nach F i g. 3 verwendete grundsätzliche Halbleiteranordnung von Fig.2a macht zusammenfassend die folgenden Freiheitsgrade bei der Auslegung deutlich: Inders betriebener NPN-Transistor mit mehr als einem Kollektor für verschiedene logische Verknüpfungen des logisch gleichen Signals und PNP-Transistoren mit mehreren Kollektoren.

Fig.4 stellt noch einmal den Querschnitt nach Fig. Ib dar, an dem gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die verschiedenen Möglichkeiten für die Wahl des Halbleitergrundmaterials verdeutlicht werden. Das Halbleitergrundmaterial kann einmal aus homogenem N(-)-Material bestehen; es kann aber auch eine N- bzw. N--Epitaxieschicht auf einem N⁺- oder P-Substrat aufgewachsen werden. Schließlich sind noch zwei Möglichkeiten für ein 3-schiehtiges Grundmaterial dargestellt, bei denen sich zwischen dem Substrat und der Epitaxieschicht eine hochdotierte N+ -Diffusionsschicht befindet. Auf die dabei zu berücksichtigenden Gesichtspunkte wird bei der späteren Prozeßbeschreibung eingegangen werden.

Ein weiteres äußerst vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 5 maßstabsgetreu dargestellt. Dort ist der topologische Entwurf (Layout) eines Dekodiernetzwerkes mit den drei Eingängen X Y und Zsowie den zugehörigen acht Ausgängen XYZ... XYZ gezeigt. Durch konsequente Anwendung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Maßnahmen wird für diesen Dekoder insgesamt nur etwa ein Drittel der Halbleiterfläche benötigt gegenüber demselben in der bereits sehr ausgereiften und verfeinerten DTL- bzw. TTL-Technik ausgeführten Dekoder.

Über den U-förmig verlaufenden Leiterzug 1 wird der Strom / den P-Emittergebieten 2 der lateralen PNP-Transistoren zugeführi. Die P-Emittergebiete 2, in Fig. 5 jeweils als schmale waagerecht verlaufende Bereiche dargestellt, sind dazu an den Kontaktstellen 3 mit dem Leiterzug 1 verbunden. In das zusammenhängende Halbleitergrundmaterial vom N-Typ sind ferner als breite waagerecht verlaufende Bereiche 4 die P-Kollektorgebiete der lateralen PNP-Transistoren eindiffundiert, die gleichzeitig die Basisgebiete der vertikalen PNP-Transistoren darstellen. In diese P-Gebiete 4 sind zur Realisierung der gewünschten Dekoderfunktion N + -Emittergebiete 5 eindiffundiert, die im vorliegenden Fall invers betriebener NPN-Transistoren als Kollektorgebiete dienen. Die elektrische Verbindung der derart realisierten Transistoren untereinander wird durch senkrecht verlaufende Leiterzüge 7 bzw. für die Ableitung der Ausgangssignale durch ebenfalls senkrecht verlaufende Leiterzüge 7 vorgenommen. Die Kontaktstellen der Leiterzüge 6 und 7 mit den P-Gebieten bzw. den N + -Gebieten sind mit 8 bzw. 9 bezeichnet. Die Eingangssignale des dargestellten Dekodernetzwerkes X, Y und Z werden über die waagerecht verlaufenden Leiterzüge 10 und die ohmschen Kontaktstellen 11 auf die breiten P-Gebiete, nämlich die Basiszonen der vertikalen NPN-Transistoren, geführt Der Ausgang XYZ wird beispielsweise durch jeweils doppelte Negierung der Eingangsgrößen X, Kund Zerhalten und steht am ganz linken senkrecht verlaufenden Leiterzug 7 zur Verfügung. In entsprechender Weise wird der Ausgang XYZ durch Zusammenfassung der jeweils einmal negierten Eingangssignale über den ganz rechts senkrecht verlaufenden Leiterzug erhalten. Zu den dazwischenliegenden Dekoderausgängen kommt man in entsprechender aus dem Schaltungsentwurf klar ersichtlicher Weise.

Im Gegensatz zu allen bisher üblichen Dekodern, z. B. vom DTL- Dzw. TTL-Typ, sind keine zusätzlichen

Phasenumkehrstufen erforderlich. Das invertierte Signal, z. B. X, kann direkt an einem Kollektor des Multikollektor-Dekodertransistors mit dem Eingangssignal Xabgenommen werden.

Da bei den erfindungsgemäßen Halbleittrschaltungen keine Isolationsdiffusionen erforderlich sind, kann der Herstellungsprozeß direkt von einer N-Halbleiterscheibe ausgehen, in die anschließend P-Basisgebiete und N+-Kollektorgebiete eindiffundiert werden. Die letzteren N+-Kollekiorgebiete entsprechen den Emittergebieten eines normal betriebenen Transistors. Wie bereits erwähnt wurde, werden in den erfindungsgemäßen Schaltkreisen die NPN-Transistoren invers betrieben. Sowohl mit Hinsicht auf eine kleine Verlustleistung als auch auf eine hohe Schaltgeschwindigkeit sind hohe inverse Stromverstärkungsfaktoren β /erwünscht. Ein hochdotiertes Substratmaterial würde zwar dieses β /vergrößern, jedoch würde die Emitterergiebigkeit der lateralen PNP-Transistoren entsprechend geringer. Ein vorteilhafter Kompromiß zwischen diesen beiden Gesichtspunkten sieht eine N--Epitaxieschicht auf einem N ⁺ -Substrat vor. Eine zusätzliche Maßnahme zur Erzielung eines hohen inversen Stromverstärkungsfaktors β /besteht darin, daß man einen N+ -Ring um die Basiszonen der NPN-Transistoren vorsieht. Dadurch kann die unerwünschte laterale Löcherinjektion weitgehend unterdrückt werden. Schließlich besteht eine für beide Transistortypen vorteilhafte Maßnahme darin, daß die Basisdiffusionen auf das N+-Substrat bzw. dessen Ausdiffusion aufsetzt. Mit den oben geschilderten Maßnahmen ist es möglich, inverse Stromverstärkungsfaktoren β /von mindestens 10... 20 zu erreichen.

Erfahrungsgemäß treten bezüglich der Basis-Emitter Strom/Spannungscharakteristiken von lateralen PNP-Transistoren praktisch kaum Abweichungen auf. Es ist daher möglich, alle P-Emittergebiete der erfindungsgemäßen monolithischen Halbleiterschaltungen parallel zu speisen. Als Stromquelle kann ein externer oder interner Widerstand zusammen mit einer Spannungsquelle von ungefähr 2 Volt dienen. Die Verlustleistung auf dem Halbleiterplättchen selbst ist sehr klein infolge des Spannungsabfalls von lediglich 0,8 Volt. Je nach der Größe des eingeprägten Stromes kann erfindungsgemäß die Schaltgeschwindigkeit beeinflußt werden, so daß dieselben logischen Verknüpfungsglieder einmal bei niedriger Verlustleistung und relativ niedriger Geschwindigkeit und zum anderen mit hoher Verlustlei stung und entsprechend hoher Geschwindigkeit betrie ben werden können. Schließlich sind die Eingangs- un< Ausgangspegel der vorgeschlagenen Schaltungsbaustei ne kompatibel mit den bekannten und heute überwie gend benutzten DTL- und TTL-Logiken, so daß keim Zusammenschaltungsprobleme auftreten.

Zusammenfassend kann festgestellt werden, dal durch die Erfindung eine völlig neue monolithisch«

ίο Realisierung von logischen Verknüpfungsnetzwerker vorgeschlagen wird. Das Schaltungskonzept benutz Grundschaltungen, die einen außerordentlich hoher Integrationsgrad bezüglich ihrer monolithischen Ausle gung aufweisen. Die Schaltungselemente der Logik sine

im wesentlichen invers betriebene vertikale NPN-Tran sistoren sowie laterale PNP-Transistoren, wobei beidt Transistortypen durch Zusammenlegung gleicher Halb leiterzonen völlig miteinander integriert sind.

Sowohl für den Grundbaustein aber auch ir besonderem Maße für die Zusammenschaltung dei vorgeschlagenen Grundbausteine zu einem komplexeren Verknüpfungsnetzwerk sind keine flächenaufwendigen Isolationsdiffusionen erforderlich. Ferner sind keine, ebenfal'i. aus Flächengesichtspunkten unerwünschten, diffundierten Widerstände vorgesehen. Es ergibt sich damit insgesamt ein Halbleiterschaltungsentwurf mit minimaler Fläche und demzufolge hoher zu erwartender Ausbeute. Die genannte erhebliche Flächeneinsparung wird dabei jedoch keineswegs durch aufwendigere Prozeßschritte zur Herstellung derartiget Halbleiterschaltungen erkauft Vielmehr vereinfach) sich der Herstellungsprozeß derartiger Schaltungen infolge des Wegfalls der Isolations- und der Subkollektordiffusion erheblich. Der Prozeßaufwand entsprichl damit dem zur Herstellung eines einzelnen Planartransistors. Wie weiterhin gezeigt wurde, lassen die erfindungsgemäßen Logikschaltkreise darüber hinaus durch Beeinflussung des eingeprägten Stromes verschiedene Betriebsarten mit Hinsicht auf die Verlustlei-

ίο stung und Schaltgeschwindigkeit zu.

Zwar wurde die Erfindung an Hand spezielle! Ausführungsbeispiele (Halbaddierwerk, Dekoder) und mit Transistoren bestimmten Leitfähigkeitstyps beschrieben, sie kann jedoch nilgemein beim Aufbau aller bisher bekannten, z. B. in DTL- oder TTL-Technik realisierten, Schaltungen eingesetzt werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Monolithische Halbleiterschaltung mit bipolaren Transistoren bei der in ein Halbleitergrundmaterial einer ersten Leitfähigkeit mindestens zwei dazu entgegengesetzt leitfähige Gebiete in einem Abstand als Emitter- und Kollektorzonen einer lateralen Transistorstruktur und in der Kollektorzone der lateralen Transistorstruktur eine weitere dazu entgegengesetzt leitfähige Zone als dritte Zone einer vertikalen Transistorstruktur angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß für Verknüpfungsglieder hoher Packungsdichte in der Kollektorzone (P2) der lateralen Transistorstruktur (7*1) ggf. weitere dazu entgegengesetzt leiifähige Zonen angeordnet sind, daß die vertikale(n) Transistorstruktur(en) (7*2) mit der dritten Zone als Kollektorzone invers betrieben werden, und daß zum Betrieb dieser Halbleiterstruktur als logische Grundschaltung ein Stromfluß (I) in die Emitterzone (Pl) der lateralen Transistorstruktur (Ti) eingeprägt ist, der in Abhängigkeit von dem an seiner zugehörigen Kollektorzone (P2) angelegten Eingangssignal (an £1) den als Ausgangssignal dienenden Stromfluß (I c) durch die vertikale Transistorstruktur (Γ2) steuert, wobei das Halbleitergrundmaterial vom ersten Leitfähigkeitstyp (/Vl) an ein Bezugspotential angeschlossen ist.

2. Halbleiterschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bezugspotential Massepotential ist.

3. Halbleiterschaltung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur monolithischen Realisierung eines NOR- bzw. NAND-Gliedes der Anzahl der Eingänge (El, £2) entsprechende Kollektorgebiete (P2, P3) der lateralen Transistorstruktur (7*1, T3) vorgesehen sind, welche Gebiete (P2, P3) mit den zu verknüpfenden Ein^angssignalen (X, Y) verbunden sind und in die jeweils mindestens eine dazu entgegengesetzt leitfähige Kollektorzone (N 2, N3) eingebracht ist, wobei die letzteren zu einem gemeinsamen Ausgang (A) verbunden sind.

4. Halbleiterschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektorgebiete (P2, P3) der lateralen Transistorstrukturen (Tl, 7"3) symmetrisch zu dem gemeinsamen zugehörigen Emitlergebiet (P 1) angeordnet sind.

5. Halbleiterschaltung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die laterale und oder invers betriebene vertikale Transistorstruktur Mehrfachkollektoren aufweist (F i g. 2).

6. Halbleiterschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß entsprechend der Anzahl der Eingänge (Fig. 2: El, E2) Kollektorgebiete (P2, P3)der lateralen Transistorstrukturen (Γ5, T7) und entsprechend der Anzahl der Ausgänge pro Eingang (El; £2) Kollektorgebiete (Λ/21, W 22: Λ/31, N32) der vertikalen Transistorstrukturen (V6; TS) vorgesehen sind.

7. Halbleiterschaltung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die monolithische Auslegung komplexer Veiknüpfungsnetzwerke aus der Aneinanderreihung derartiger Grundschaltungen ohne zusätzliche Isolationsdiffusionsgebiete besteht, wobei die eventuell mehrfach vorhandenen Emiuergebiete für die lateralen Transistorstrukiu-

ren entweder einzeln oder in Gruppen oder total parallel elektrisch miteinander verbunden und an eine oder mehrere Konstantstromquellen angeschlossen sind.

8. Halbleiterschaltung nach den Ansprüchen 1 bis

7, dadurch gekennzeichnet, daß die monolithische Auslegung eines Dekodiernetzwerkes (Fig.5) aus innerhalb eines Halbleitergrundmaterials erster Leitfähigkeit (N) in regelmäßigen Abständen parallel zueinander angeordneten, geradlinigen Streifen (2, 4) mit zweiter dazu entgegengesetzter Leitfähigkeit (P) besteht, die abwechselnd unterschiedliche Breiten aufweisen, daß die schmalen Streifen (2) zweiter Leitfähigkeit die Emittergebiete der lateralen Transistorstrukturen darstellen und mit der gemeinsamen Stromzuführungsleitung (1) an den Kontaktstellen (3) verbunden sind, daß die breiten Streifen (4) zweiter Leitfähigkeit (P) die Kollektorgebiete der lateralen Transistorstrukturen bilden, in die entsprechend der speziellen Dekoderfunktion dazu entgegengesetzt leitfähige Gebiete (5) als Kollektorgebiete der invers betriebenen vertikalen Transistorstrukturen eindiffundiert sind, daß die breiten Streifen (4) zweiter Leitfähigkeit Kontaktstellen (11) für den Anschluß der auf den zugehörigen Leiterzügen (10) anliegenden Eingangssignale (X. Y, Z) aufweisen und daß quer über die geradlinigen Streifen (4) zweiter Leitfähigkeit mit den stellenweise darin eindiffundierten Gebieten (5) dazu entgegengesetzter Leitfähigkeit Leiterzüge (6, 7) verlaufen, die entweder Zwischenverbindungen innerhalb des Dekoders herstellen (6) oder die Ausgangsleiterzüge (7) darstellen.

9. Halbleiterschaltung nach den Ansprüchen 1 bis

8, gekennzeichnet durch ein homogenes und vorzugsweise N-dotiertes Halbleitergrundmaterial.

10. Halbleiterschaltung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitergrundmaterial aus einem relativ hochdotierten Substrat erster, vorzugsweise N+ -Leitfähigkeit, mit einer darauf aufgebrachten schwächer dotierten Epitaxieschicht desselben Leitfähigkeitstyps besteht.

11. Halbleiterschaltung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitergrundmaterial aus einem P-Substrat mit darauf aufgebrachter N-Epitaxieschicht besteht.

12. Halbleiterschaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Basisdiffusion für die vertikale Transistorstruktur bzw. die Kollektordiffusion für die laterale Transistorstruktur auf das hochdotierte Substrat aufsetzt.

13. Halbleiterschaltung nach den Ansprüchen 1 bis

12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausschaltung von lateralen Löcherinjektionen /wischen Basisgebieten verschiedener vertikaler Transislorstruklurcn hochdotierte Diffusionsstreifen mit dazu entgegengesetzter Leitfähigkeit angeordnet sind.

14. Halbleiterschaltung nach den Ansprüchen 1 bis

13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung verschiedener Schallgeschwindigkeiten unterschiedliche Ströme in die Emittergebiete der lateralen Transistorstrukturen eingeprägt werden.

15. Monolithische Halbleiterschaltung mit bipolaren Transistoren für aus Verknüpfungsgliedern aufgebaute Schallnct/.c hoher Packungsdichte, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet.daß als Grundbausteine In verterstufen mit Mehrfachkollektor-Transistoren vorgesehen

sind, daß zur Bereitstellung entkoppelter Ausgangssignale an den einzelnen Kollektorzonen diese Transistoren mit einem hohen Stromv.irstärkungswert in der inversen Richtung ausgelegt sind, und daß in dem Schaltnetz für die Verknüpfungen solche entkoppelte Ausgänge verschiedener Grundbausteine direkt miteinander verbunden sind.

16. Halbleiterschaltung nach Ansprucn 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromversorgung der Grundbausteine durch Stromeinspeisung in die Basiszone der Mehrfachkollektor-Transistoren erfolgt.

17. Halbleiterschaltung nach den Ansprüchen 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromeinspeisung in die Basiszone eines Mehrfachkollektor-Transistors über einen Transistor vom dazu komplementären Typ erfolgt.