DE2442716C3 - Monolithically integrated NOR gate - Google Patents

Monolithically integrated NOR gate

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Hans Dipl.-Ing. 7830 Emmendingen Herrmann
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Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Monolithisch integrierte Halbleiterschaltung für ein NOR-Gatter in I2L-Auslegung, bei der in ein Halbleitergrundmaterial des ersten Leitungstyps, mindestens zwei dazu entgegengesetzt leitfähige Gebiete in einem Abstand als Emitter- und Kollektorzonen einer lateralen Transistorstruktur angeordnet sind, und sich in der Kollektorzone der lateralen Transistorstruktur mindestens eine weitere dazu entgegengesetzt leitfähige Zone als Kollektorzone einer invers betriebenen vertikalen Transistorstruktur befindet, und bei der der als Ausgangssignal dienende Stromfluß an der Kollektorzone oder an den Kollektorzonen der vertikalen Transistorstruktur abgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die laterale Transistorstruktur mehrere Emitterzonen (l\, h) aufweist, an die je ein Eingangssignal (a. ^angelegt ist.Monolithically integrated semiconductor circuit for a NOR gate in I 2 L design, in which in a semiconductor base material of the first conductivity type, at least two oppositely conductive areas are arranged at a distance as emitter and collector zones of a lateral transistor structure, and are located in the collector zone of the lateral transistor structure there is at least one further oppositely conductive zone as the collector zone of an inversely operated vertical transistor structure, and in which the current flow serving as the output signal is tapped at the collector zone or at the collector zones of the vertical transistor structure, characterized in that the lateral transistor structure has several emitter zones (l \, h) to each of which an input signal (a. ^ is applied. bb α + bα + b α + bα + b αα 00 00 11 00 11 11 00 00 00 11 00 11 11 11 00 11
1010 1515th 2020th Die Erfindung beschäftigt sich mit der PL-Auslegung eines monolithisch integrierten NOR-Gatters, welches der WahrheitstabelleThe invention is concerned with the PL design of a monolithically integrated NOR gate, which the truth table 3030th 3535 genügt.enough. Die Bezeichnung I2L leitet sich als Abkürzung aus der in der englischsprachigen Literatur verwendeten Bezeichnung The designation I 2 L is derived as an abbreviation from the designation used in English-language literature »Integrated Injection Logic«"Integrated Injection Logic" ab, vgl. »Philips Technical Review« (33) Nr. 3 (1973), Seiten 76 bis 85. Dieses Auslegungsprinzip wird auch als »Merged Transistor Logic« bezeichnet, vgl. »1972 IEEE International Solid-State Circuits Converence, Digest of Technical Papers«. Seiten 90 bis 93. Das Hauptmerkmal dieses Auslegungsprinzips ist ein Injektor, der als Teil einer lateralen Transistorstruktur den Stromfluß in einem vertikalen, invers betriebenen Transistor mit mindestens einem an der Halbleiteroberfläche liegenden Kollektor steuert. Der Injektor kann im Ersatzschaltbild als Ersatzschaltbildtransistor dargestellt werden, dessen Basis auf Emitterpotential des betreffenden vertikalen Transistors und dessen Kollektor an der Basis des vertikalen Transistors liegt. Die Kollektorzone des Ersatzschaltbild-Transistors ist identisch mit der Basiszone des vertikalen Transistors.ab, see. "Philips Technical Review" (33) No. 3 (1973), pages 76 to 85. This interpretation principle is also called “Merged Transistor Logic”, see “1972 IEEE International Solid-State Circuits Converence, Digest of Technical Papers «. Pages 90 to 93. The main feature of this design principle is an injector, which is part of a lateral transistor structure with the current flow in a vertical, inversely operated transistor controls at least one collector lying on the semiconductor surface. The injector can in the equivalent circuit diagram are represented as an equivalent circuit transistor, the base of which is based on the emitter potential of the relevant vertical transistor and its collector is at the base of the vertical transistor. The collector zone of the Equivalent circuit transistor is identical to the base zone of the vertical transistor. Vorteile dieses Ausl^gungsprinzips der »integrierten Injektionslogik« (I3L) sind ein relativ geringer Oberflächenbedarf an Halbleitermaterial und die Möglichkeit der leichten Realisierbarkeit von digitalen Schaltungenmit Mehrfachkollektor-Transistoren in normaler Planardiffusionstechnik ohne Widerstände und Kondensatoren. Ferner sind keine besonderen Stromquellen. b5 beispielsweise Konstantstromquellcn. für die ein/einen Transistoren erforderlich, da die Stromversorgung über die vorhandenen Injektoren erfolgt.Advantages of this design principle of the "integrated injection logic" (I 3 L) are a relatively low surface area of semiconductor material and the possibility of easy implementation of digital circuits with multiple collector transistors in normal planar diffusion technology without resistors and capacitors. Furthermore, there are no special power sources. b5 for example constant current sources. for the one / one transistors required, as the power is supplied via the existing injectors. Die Erfindung betrifft ein in I2L-Auslegung monolithisch integriertes NOR-Gatter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs, wie aus der DE-OS 20 21 824 oder auch aus der Zeitschrift »IEEE Journal of Solid-State Circuits« Band SC-7. Nr. 5 (Oktober 1972) Seite 341, bekannt ist.The invention relates to an I 2 L monolithically integrated NOR gate according to the preamble of the claim, as from DE-OS 20 21 824 or from the magazine "IEEE Journal of Solid-State Circuits" Volume SC-7. No. 5 (October 1972) page 341. Aufgabe der Erfindung ist eine flächensparende Lösung des Problems der galvanischen Trennung der Eingangssignale.The object of the invention is a space-saving solution to the problem of galvanic separation of the Input signals. Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs angegebene Erfindung gelöst.This object is achieved by the invention specified in the characterizing part of the claim. Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert,The invention is explained below with reference to the drawing, deren Fig. 1 die Schaltung des bekannten NOR-Gatters zeigt, dessen Ausgangssignal an der Basis eines Inverter-Transistors liegt,1 shows the circuit of the known NOR gate, the output signal of which at the base of a Inverter transistor is located, deren F i g. 2 das Schaltbild des monolithisch integrierten NOR-Gatters nach der Erfindung darstellt undwhose F i g. 2 shows the circuit diagram of the monolithically integrated NOR gate according to the invention and deren Fig. 3 im Schnitt senkrecht zur Oberfläche eines plattenförmigen Halbleiterkörpers als Ausschnitt einer monolithisch integrierten Schaltung in PL-Auslegung das NOR-Gatter nach der Erfindung veranschaulichen. 3 thereof in section perpendicular to the surface of a plate-shaped semiconductor body as a detail a monolithic integrated circuit in PL design illustrate the NOR gate according to the invention. Die Erfindung geht aus von dem bekannten monolithisch integrierten NOR-Gatter gemäß der Fig. 1. Dessen Ausgangssignal wird an die Basis-Emitter-Strecke eines NPN-lnverter-Transistor Tj angelegt. An den Basiselektroden der Transistoren Ti und Tj liegen die Eingangssignale a und b. Bei der PL-Auslegung erhalten benachbarte Transistoren zumindest einer Transistorreihe einen gemeinsamen Injektor, der im Ersatzschaltbild als ein vor jedem einzelnen Transistor liegender Ersatzschaltbildtransistor angegeben ist.The invention is based on the known monolithically integrated NOR gate according to FIG. 1. Its output signal is applied to the base-emitter path of an NPN inverter transistor Tj. The input signals a and b are applied to the base electrodes of the transistors Ti and Tj. In the PL design, adjacent transistors of at least one transistor row receive a common injector, which is indicated in the equivalent circuit diagram as an equivalent circuit transistor located in front of each individual transistor. Die Fig.2 zeigt das Schaltbild des monolithisch integrierten NOR-Gatters nach der Erfindung mit den Injektoren h und /2 in Form ihrer Ersatzschaltbildtransistoreti, an deren Emitter die Eingangssignale a und b angelegt werden. Die Kollektoren der Ersatzschaltbildtransistoren sind miteinander verbunden und liegen am Basisanschluß eines Inverter-Transistors T, dessen Emitter auf Massepotential liegt.2 shows the circuit diagram of the monolithically integrated NOR gate according to the invention with the injectors h and / 2 in the form of their equivalent circuit diagram transistors, to whose emitters the input signals a and b are applied. The collectors of the equivalent circuit transistors are connected to one another and are connected to the base terminal of an inverter transistor T, the emitter of which is at ground potential. Die Fig.3 zeigt die PL-Auslegung des monolithisch integrierten NOR-Gatters nach der Erfindung mit den normalerweise P-Ieitend dotierten Injektoren l\ und /:. Es kann auch der in Klammern gesetzte Leitungstyp verwendet werden. Da der Inverter-Transistor T im Rahmen der Erfindung liegend auch als Mehrfachkollektortransistor ausgebildet werden kann, sind in die Basiszone 1 dieses Inverter-Transistors T die beiden Kollektorzonen 2 und 2' eingesetzt. Bei der Herstellung der monolithisch integrierten Festkörperschaltung mit dem NOR-Gatter nach der Erfindung entsprechend dem Ausführungsbeispiel der F i g. 3 wird von einem P-Ieitenden Substrat 4 mit einer N+ -leitenden Schicht ausgegangen. Darauf wird die N-Ieitende Epitaxschicht 5 aufgebracht, in deren freiliegende Oberfläche die weiteren vorstehend genannten Zonen eindiffundiert werden. Die hochdotierte Schicht 3 wirkt als Emitter des Mehrfachkollektortransistors.FIG. 3 shows the PL design of the monolithically integrated NOR gate according to the invention with the normally P-conductive doped injectors I and I. The cable type in brackets can also be used. Since the inverter transistor T lying within the scope of the invention can also be designed as a multiple collector transistor, the two collector zones 2 and 2 'are inserted into the base zone 1 of this inverter transistor T. In the manufacture of the monolithically integrated solid-state circuit with the NOR gate according to the invention in accordance with the exemplary embodiment in FIGS. 3 is based on a P-conductive substrate 4 with an N + -conductive layer. The N-conductive epitaxial layer 5 is applied thereon, into the exposed surface of which the further above-mentioned zones are diffused. The highly doped layer 3 acts as an emitter of the multiple collector transistor. Es ist im Rahmen der Erfindung, auch mehr als zwei auf einen Inverter-Transistor wirkende Injektoren vorzusehen, so daß die PL-Auslegung eines NOR-Gatters für drei und mehr Variable möglich ist.It is within the scope of the invention to have more than two injectors acting on an inverter transistor provided so that the PL design of a NOR gate is possible for three or more variables. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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