DE2443171A1

DE2443171A1 - Integrierte schaltung

Info

Publication number: DE2443171A1
Application number: DE2443171A
Authority: DE
Inventors: Claude Chapron
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1973-09-13
Filing date: 1974-09-10
Publication date: 1975-03-20
Also published as: CH576190A5; IT1021265B; CA1004778A; GB1486907A; FR2244262A1; AT349065B; FR2244262B1; ATA737574A; JPS5516455B2; DE2443171C2; SE7411422L; AU7320374A; NL7411913A; JPS5078268A; SE408836B; US4007385A

Description

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Anmeldung vorm

"Integrierte Schaltung".

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf

integrierte Schaltungen mit mit Strominjektoren versehenen Transistoren, wobei die Strominjektoren mindestens eine erste, eine zweite und eine dritte Schicht besitzen, und wobei ein Kollektor eines Transistors (weiter als steuernder Transistor bezeichnet) mit der Basis eines gesteuerten Transistors verbunden ist.

Aus der französischen Patentanmeldung 2.138«90.5 φΗΜΡΡΒρβ^* sind derartige integrierte Schaltungen (auch als I L-Schaltungen bezeichnet) bekannt. Es handelt sich um Schaltungen, die u.a. mindestens einen Strominjektor enthalten, der meist aus einer Anzahl (z.B. drei oder fünf) aufeinanderfolgender Halbleiterschichten mit abwechselnden Leitfähigkeitstypen, besteht, die verschiedene aufeinanderfolgende gleichrichtende Übergänge bilden. Der erste dieser Übergänge wird in der Durchlassrichtung vorgespannt, so

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dass Ladungsträger über diesen Übergang injiziert werden. Dabei ist vor allem der Strom von Ladungsträgern von Bedeutung, der aus dem Typ von Ladungsträgern besteht, die in der zweiten Schicht des Strominjektors und in den Schichten des Strominjektors, die den gleichen Leitfähigkeitstyp wie die zweite Schicht aufweisen, die Minorität bilden.

Der Strom, der auf diese Weise dauernd in die Struktur einer derartigen integrierten Schaltung injiziert wird, dient zur Einstellung des Arbeitspunktes der Transistoren, die die genannte Schaltung enthält. Dieser eingestellte Arbeitspunfct kann dann durch das Anlegen von Steuersignalen geändert werden.

Es ist bekannt, dass, dank dem Gebrauch einer Strominjektorstruktur, die integrierten Schaltungen mit Strominjektoren mit sehr niedrigen Speisespannungen, z.B. von etwa 0,7 V für eine in Silicium ausgeführte integrierte Schaltung, arbeiten. Dies trägt dazu bei, dass mit diesen Schaltungen Anordnungen erhalten werden, deren Speiseleistung und also auch deren Verlustleistung sehr niedrig sind.

Veiter ist es bekannt, dass ein sehr interessanter Vorteil dieser Technik in einer starken Herabsetzung der Anzahl von Leiterbahnen besteht, die dazu erforderlich ist» den verwendeten Transistoren die Einstellströme zur ·. Einstellung der Arbeitspunkte zuzuführen. Dadurch wird die Herstellung vereinfacht und wird ausserdem eine erhebliche -Verkleinerung der für die Schaltung benötigten Halbleiteroberfläche erhalten.

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Wenn logische integrierte Schaltungen mit

Strominjektoren mit einer Speisespannung von etwa. 0,7 V zusammen mit logischen Schaltungen verwendet werden, die z.B. zu den Gruppen logischer Schaltungen gehören, die gewöhnlich als "TTL"-Schaltungen (transistor-transistor logic) oder ECL-Schaltungen (emitter-coupled logic) "bezeichnet werden und die gewöhnlich mit Spannungen in der Grössenordnung von 5 V arbeiten, müssen u.a. die Speisespannungen angepasst und harmonisiert werden.

Eine der Lösungen für dieses Problem besteht

in der Speisung der verwendeten I L-Schaltungen mit Hilfe der Gleichstromquelle von etwa 5 V, die zur Speisung der anderen logischen Schaltungen verwendet wird, wobei ein Reihenwiderstand vorgesehen ist, über dem ein Spannungsabfall von etwa (5 - 0,7) = i*, 3 V auftritt. Diese Lösung ist besonders einfach, aber weist den Nachteil auf, dass

eine etwa sechsmal grössere Leistung als die von der I L-Schaltung selber verbrauchte Leistung als reiner Verlust in dem obengenannten Reihenwiderstand abgeleitet wird.

Die vorliegende Erfindung bezweckt u.a., die für die Speisung integrierter logischer Schaltungen mit Strominjektoren verwendete Leistung in denjenigen Fällen herabzusetzen, in denen die genannten integrierten Schaltungen mit einer Gleichspannungsquelle gespeist werden, die zugleich als die Speisequelle für logische Schaltungen verwendet wird, die eine höhere Speisespannung als die

I L-Schältungen benötigen.

Die Erfindung bezweckt weiterhin, eine "befriedie Speisung vo

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digende Lösung für die Speisung von I L-Schaltungen mit

Jy'si·

einer Speisequelle zu schaffen, die eine Speisespannung aufweist, die mindestens gleich einem Vielfachen der tat-

sächlich für I L-Schaltungen benötigten minimalen Speisespannung ist, während nach der Erfindung auch angegeben

wird, wie die betreffende I L-Schaltung an diese Speisungsweise angepasst werden kann.

Nach der Erfindung ist eine integrierte Schaltung mit mit Strominjektoren versehenen Transistoren

(l L-Schaltung), bei der die Strominjektoren mindestens eine erste, eine zweite und eine dritte Schicht besitzen, wobei ein Kollektor eines steuernden Transistors mit der Basis eines gesteuerten Transistors verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die mit Strominjektoren versehenen Transistoren über mehrere elementare Gruppen verteilt sind, die praktisch gleiche Speiseströme benötigen und die in bezug auf die Speisung in Reihe angeordnet sind, so dass die Gruppen übereinander angeordnete Stufen bilden, über denen eine Verteilung der Speisespannung auftritt, wobei die oberste Stufe durch die Gruppe von Transistoren mit dem (den) Strominjektor(en) gebildet wird, in der die erste Schicht des Strominjektors (der Strominjektoren) ohne Zwischenfügung weiterer Stufen mit einem Speiseanschluss verbunden ist, während die unterste Stufe durch d±e Gruppe von Transistoren mit dem (den) Strominjektor(en) gebildet wird, in der die zweite Schicht des Strominjektors (der Strominjektoren) ohne Zwischenfügung weiterer Stufen mit einem Speiseanschluss verbunden ist, wobei eine funktioneile Verbindung zwischen einem Kollektor eines mit einem Strominjektor versehenen steuernden Transistors,

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der einer höheren Stufe angehört, und einem gesteuerten zu einer niedrigeren Stufe gehörigen Transistor mindenstens einen Hilfstransistor enthält, dessen Kollektor mit der Basis des gesteuerten Transistors verbunden ist.

Vorzugsweise ist die Basis des gesteuerten Transistors weiter nicht mit einem Strominjektor verbunden.

In integrierten logischen Schaltungen mit Strominjektoren ist die (Schaltgeschwindigkeit von dem von den Strominjektoren den Transistoren zugeführten Strom abhängig. Zu dem gewünschten Wert des Stromes gehört ein Spannungsunterschied über dem ersten gleichrichtenden Übergang des Strominjektors, welcher Spannungsunterschied einigermassen von der Temperatur dieses Übergangs abhängig ist. In dem Speisekreis der elementaren Gruppen von Transistoren werden daher vorzugsweise Massnahmen getroffen, um die Stärke des Speisestroms zu stabilisieren

• und zu regeln. Dies kann z.B. mit einem Reihenwiderstand

oder einem Transistor erzielt werden, der derart geschaltet ist, dass er einen praktisch konstanten Kollektorstrom führt, wobei die einfachste Lösung darin besteht, dass ein Reihenwiderstand geeigneten Wertes verwendet wird.

Je nach dem Wert von der verfügbaren Speisequelle gelieferten Speisespannung wird die Anzahl elementarer Gruppen derart gewählt, dass die Gesamtspeisespannung dieser elementaren in Reihe geschalteten Gruppen eine genügende Spannungsmarge sicherstellt, um den Traneistor zur Stabilisierung der Speisespannung auf übliche Weise wirken zu lassen oder den Reihenwiderstand (Ballastwiderstand) genügend zweckmässig sein zu lassen. Bei Anwendung eines

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einzigen Reihenwiderstandes muss vorzugsweise erreicht werden, dass bei den zugelassenen Änderungen der spezifizierten Speisespannung die entsprechenden Änderungen des Speisestroms annehmbar sind.

Venn die Nennspannung der Gleichspannungsquelle, die für die Speisung angewandt wird, z.B. 5 V beträgt, kann die Anzahl elementarer in Reihe angeordneter Gruppen gleich k oder 5 sein, je nach der Breite des Temperaturbereiches, in dem die Wirkung der logischen integrierten Schaltungen mit Strominjektoren gewährleistet werden muss.

2 Der Nennwert der Gesamtspeisespannung der I L-Schaltung beträgt dann 2,8 V oder 3i5 V und der Nennspannungsabfall über dem Ballastwiderstand oder dem Regeltransistor beträgt 2,2 V oder 1,5 V. Unter diesen Bedingungen ist der verbrauchte Strom ein Viertel oder ein Fünftel des Stromes, der bei paralleler Speisung der elementaren Gruppen erforderlich gewesen wäre.

Die Aufteilung der integrierten Schaltung mit . Strominjektoren in elementare Gruppen auf verschiedenen Speisungsstufen macht funktionelle Verbindungen zwischen den verschiedenen Stufen notwendig. Dabei sind unter funktioneilen Verbindungen Verbindungen zur Übertragung datentragender Signale, wie logischer Signale, zu verstehen. Ein wichtiger Aspekt der Erfindung ist der, dass diese funktioneilen Verbindungen zwischen verschiedenen Stufen •■_N einfach hergestellt werden können, wodurch die Verteilung der Transistoren über die elementaren Gruppen praktisch unabhängig von der Funktion oder den Teilfunktionen der Schaltung erfolgen kann.

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Jede elementare Gruppe von Transistoren kann als integrierte Schaltung in einem gesonderten Halbleiterkörper hergestellt werden. Der Herstellungsvorgang ist dann besonders einfach und dem Vorgang zur Herstellung üblicher Transistoren praktisch gleich.

Die verschiedenen elementaren Gruppen von

Transistoren können auch in isolierten Inseln in demselben Halbleiterkörper hergestellt werden.

Vorzugsweise enthält der Halbleiterkörper min—

destens eine Anzahl isolierter Inseln gleich der Anzahl vorhandener elementarer Gruppen von Transistoren und ist

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die I L-Schaltung vollständig in demselben Halbleiterkörper hergestellt. Diese Ausführungsform weist eine verhältnismässig hohe Zuverlässigkeit auf, weil auch die Verbindungen zwischen den elementaren Gruppen in Form von Leiterbahnen ausgebildet werden können.

Wenn die elementaren Gruppen von Transistoren in Reihe geschaltet werden, kann bei der letzteren Ausführungsform einfach erreicht werden, dass beim Betrieb der Potentialunterschied zwischen den isolierten Inseln und dem Substrat des Halbleiterkörpers derartig ist, dass die gewünschte elektrische Isolierung sichergestellt ist. Ein zusätzlicher elektrischer Anschluss oder eine zusätzliche Spannungsquelle wird dazu nicht benötigt.

Vorteilhaft ist in eine funktionelle Verbindung zwischen einem gesteuerten Transistor und einem steuernden Transistor, der vorzugsweise mit einem Strominjektor versehen ist und zu einer höheren Stufe als der gesteuerte Transistor gehört, ein integrierter Hilfstransistor ohne

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Injektor aufgenommen, der in derselben Stufe wie der steuernde Transistor angebracht ist und dessen Typ (pnp oder npn) zu dem des steuernden Transistors (npn oder pnp) komplementär ist, wobei der Kollektor des Hilfstransistors leitend mit der Basis des gesteuerten Transistors verbunden ist. Der Emitter des genannten Hilfstransistors ist vorzugsweise mit der ersten Schicht des Strominjektors (der Strominjektoren) der Stufe des steuernden Transistors verbunden, während die Basis des Hilfstransistors leitend mit einem Kollektor des steuernden Transistors verbunden ist. Die Basis des gesteuerten Transistors empfängt keinen Einstellstrom von dem (den) Strominjektor(en) seiner niedriger liegenden Stufe.

Bei einer besonderen bevorzugten Ausführungsform der integrierten Schaltung nach der Erfindung sind in eine funktioneile Verbindung zwischen einem gesteurten

Transistor und einem steuernden Transistor, der vorzugsweise mit einem Strominjektor versehen ist und der zu einer höheren Stufe als der gesteuerte Transistor gehört, zwei Hilfstransistoren aufgenommen, die beide von einem Typ (pnp oder npn) sind, der zu dem Typ des steuernden und des gesteuerten Transistors komplementär ist (npn oder pnp), wobei die Hilfstransistoren in derselben Stufe wie der steuernde Transistor integriert und in Reihe geschaltet sind, und wobei der Emitter eines ersten der Hilfstran-•_x sistoren mit der ersten Schicht des (der) Strominjektors (Strominjektoren) dieser höheren Stufe verbunden ist und die Basis des ersten Hilfstransistors mit der zweiten Schicht des Strominjektors (der Strominjektoren) dieser

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höheren Stufe in Verbindung steht, wobei der Kollektor dieses ersten Hilfstransistors und der Emitter des zweiten Hilfstransistors eine gemeinsame Halbleiterzone aufweisen, die leitend mit einem Kollektor des steuernden Transistors verbunden ist, und wobei der Kollektor des zweiten Hilfstransistors leitend mit der Basis des gesteuerten Transistors verbunden ist. Auch die Basis des zweiten Hilfstransistors kann zu der zweiten Schicht des Strominjektors (der Strominjektoren) der höheren Stufe gehören, wodurch für die Hilfstransistoren keine gesonderte isolierte Insel in dieser höheren Stufe erforderlich ist, Auch in diesem Falle ist die Basis des gesteuerten Transistors nicht mit dem (den) Strominjektor(en) seiner niedriger liegenden Stufe verbunden. Die beiden Hilfstransistoren sind zusammen als ein Strominjektor für den gesteuerten Transistor zu betrachten. Dieser Strominjektor entspricht dem in der vorgenannten französischen Patentanmeldung 2.138*905 beschriebenen gesteuerten Fünfschichtenstrominjektor. Die funktioneile Verbindung kann auch mehr, z.B. drei oder vier, in Reihe geschaltete Hilfstransistoren enthalten, die zusammen eine Struktur bilden, die einem Strominjektor entspricht, der aus sieben bzw. neun Schichten aufgebaut ist... '-

Ausser Verbindungen zur Übertragung von Information von einer höheren auf eine niedrigere Stufe sind auch Verbindungen zur Übertragung informationstragender Signale von einer niedrigeren auf eine höhere Stufe erforderlich. In der integrierten Schaltung nach der Erfindung bestehen die letzteren Verbindungen vorzugsweise aus

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einer direkten leitenden Verbindung zwischen einem Kollektor eines zu einer niedrigeren Stufe gehörigen steuernden Transistors, dessen Basis vorzugsweise mit einem Strominjektor versehen ist, und der Basis eines zu einer höheren Stufe gehörigen gesteuerten Transistors, wobei die Basis dieses gesteuerten Transistors mit dem Strominjektor der genannten höheren Stufe verbunden ist.

Einige Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild zur Veranschau-

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lichung der Aufteilung einer I L-Schaltung in Gruppen von Transistoren,

Fig. 2 schematisch ein Beispiel, bei dem die Gruppen von Transistoren in je einem gesonderten Halbleiterkörper angebracht sind,

Fig. 3 schematisch eine Ausführungsform, bei der die Gruppen von Transistoren in je einer isolierten Insel eines gemeinsamen Halbleiterkörpers■ angebracht sind,

Fig. h in einem elektrischen Schaltbild, wie funktioneile Verbindungen zwischen einem zu einer höheren Stufe gehörigen äteuernden Transistor und einem zu einer niedrigeren Stufe gehörigen gesteuerten Transistor z.B. Mittels «ines Hilfstransistors erhalten verden können,

Fig. 5 schematisch eine Draufsicht auf einen Teil einer integrierten Schaltung nach der Erfindung, der den steuernden Transistor und den Hilfstransistor des Schaltbildes nach Fig. h enthält,

Figuren 6 und 7 schematisch Querschnitte durch

5 0 9 8 1 27 0 8 1 6

den in Fig. 5 dargestellten Teil der integrierten Schaltung längs der Linien VI-VI bzw. VII-VII der Fig. 5,

Fig. 8 schematisch eine Draufsicht auf einen Teil einer integrierten Schaltung nach der Erfindung, der den gesteuerten Transistor des Schaltbildes nach Fig. 5 enthält,

Fig. 9 einen zugehörigen schematischen Schnitt längs der Linie IX-IX der Fig. 8,

Fig. 10 ein Schaltbild, in dem eine andere funktioneile Verbindung zwischen einem steuernden Transistor einer höheren Stufe' und einem gesteuerten Transistor einer niedrigeren Stufe dargestellt ist,

Fig. 11 schematisch eine Draufsicht auf einen Teil einer integrierten Schaltung, der den steuernden Transistor und die beiden Hilfstransistoren des Schaltbildes nach Fig. 10 enthält,

Fig, 12 einen zugehörigen schematischen Schnitt längs der Linie XII-XII der Fig. 11, und

"Fig. 13 ein Schaltbild mit einem Beispiel funktioneller Verbindungen zwischen steuernden Transistoren einer niedrigeren Stufe und einem zu einer höheren Stufe gehörigen Transistor.

In Fig. 1 ist ein Blockschaltbild einer integrierten logischen Schaltung mit Stromxnjektoren gezeigt, die aus vier elementaren Gruppen von Schaltungen 11, 12, 13 und 1h besteht.

Zwischen den elementaren Gruppen 11, 12, 13 und ii* sind die Verbindungen 22,. 23 und 2h dargestellt, die die Reihenschaltung der genannten elementaren Gruppen

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in bezug auf den Speisestrom andeuten.

Dadurch bilden die äussereri Klemmen 25 und 26, die.zu den elementaren Gruppen 11 bzw. 14 gehören, die Speiseklemmen des Gebildes, das aus den obengenannten elementaren Gruppen besteht.

In dem Beispiel nach Fig. 1 ist eine Speisequelle 27 angebracht, von der eine Klemme 28 mit einem Bezugspotential aufweisenden Punkt, z.B. Erde oder der Masse der Anordnung, verbunden ist.

Die Klemme 25 der elementaren Gruppe 11 ist direkt mit der Klemme 28 der Quelle 27 und die Klemme 2.6 ist mit der anderen Klemme der Quelle 27 über ein Element 30 zur Stabilisierung oder Herabsetzung der Stärke des von der Quelle 27 gelieferten Stromes verbunden. Das Element 30 kann z.B. aus einem Widerstand mit einem geeigneten Wert bestehen oder z.B. auf an sich bekannte Weise durch einen Transistor gebildet werden, der derart eingestellt ist, dass sein Kollektor-Emitter-Strom praktisch konstant ist.

Die vier elementaren Gruppen 11, 12, 13 und 14 bilden vier Stufen, über die die zwischen den Klemmen 25 und 26 verfügbare Speisespannung praktisch gleichmässig verteilt wird. Die Spannungen, die über den Speiseanschlüssen jeder gesonderten Stufe auftreten, sind für alle Stufen praktisch gleich.

. In Fig. 1 wurde von der Voraussetzung ausgegangen, dass die Klemme 2.6 mit der ersten Schicht des Strominjektors (der Strominjektoren) der elementaren Gruppe lh verbunden ist und dass die genannte Gruppe da-

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durch die oberste Stufe und die Gruppe 11 die unterste Stufe bildet.

Die Verteilung der Bausteine - die z.B. durch, kleinere Basisschaltungen oder Schaltungselemente gebildet werden - über die elementaren Gruppen ist von der Funktion oder gegebenenfalls der Signalverarbeitung der integrierten Schaltung unabhängig. Dies bedeutet, dass die Verteilung der Bausteine über die elementaren Gruppen nicht gleichzeitig mit oder nach einer etvaigen Funktionsauf— teilung - Aufteilung in Teilfunktionen - der integrierten Schaltung zu erfolgen braucht. Die. Informations- oder Signalverarbeitung braucht in den verschiedenen elementaren Gruppen z.B. nicht notwendigerweise parallel oder der Reihe nach zu erfolgen. In diesem Zusammenhang muss es praktisch möglich sein, von einem ziemlich beliebig gewählten Punkt in einer der Stufen ein informationstragendes Signal über eine leitende Verbindung auf einen Punkt in einer anderen Stufe zu übertragen, um weiter verarbeitet zu werden oder z.B. um dort mit anderen informationstragenden Signalen zusammengefügt zu werden. Dies ist in Fig. 1 mit einer Anzahl Übertragungsleitungen 15 - 21. dargestellt, die mit je einem Pfeil versehen sind, der die Richtung des Informationsstromes angibt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird also zwischen einerseits Speiseleitungen und andererseits funktionellen oder Übertragungsleitungen unterschieden. Beide Arten Lei-tungen sind leitende Verbindungen, wobei eine Art zum Zuführen von Speisestrom oder gegebenenfalls Speisespannung und die andere Art zur Übertragung elektrischer Signale mit In-

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Oftl&NAL IHSPEGTSD

formationsinhalt dient.

Im Beispiel nach Fig. 2 sind die elementaren Gruppen von Schaltungen 11, 12, 13 und 1*1, die in Fig. 1 dargestellt sind, in den Halbleiterscheiben (chips) 31, 32, 33 bzw. 3h hergestellt. Die Verbindungen 22, 23, Zk sind Speiseleitungen, von denen die verschiedenen Stufen in Reihe geschaltet werden. Dazu sind die Halbleiterkörper 31» 32, 33 und 3k z.B. mit geeigneten leitenden Flächen versehen, an denen Leiter z.B. durch Thermokompression oder Ultraschallschweissen befestigt werden können. Die funktioneilen Verbindungen oder Übertragungsleitungen zwischen den elementaren Gruppen enthalten mindestens einen Leiter, der im vorliegenden Falle ebenfalls durch eine Drahtverbindung gebildet wird. Dabei sind in Fig. die gleichen Bezugsziffern zur Bezeichnung der funktionellen Verbindungen wie in Fig. 1 verwendet, wobei auf entsprechende Weise mit Pfeilen die Richtung des Informationsstromes angedeutet ist. .

Bei einer anderen Ausführungsform (Fig. 3) sind die elementaren Gruppen in vier isolierten Inseln 35» 36, 37 und 38 in. demselben Halbleiterkörper angebracht. Dieser Halbleiterkörper besteht z.B. aus Silicium und kann aus einem p-leitenden Substrat 39 aufgebaut sein, auf dem eine η-leitende epitaktische Schicht ^O angebracht ist, die auf. an sich bekannte Weise durch das Anbringen tiefer p- \ leitender Gebiete 41, 42, k3, kk und k5 in eine Anzahl durch pn-Übergänge gegeneinander und gegen das Substrat isolierter Teile unterteilt ist. Jede(r) der isolierten Teile oder Inseln 35, 36, 37 und 38 ist mit einer n-

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leitenden vergrabenen Schicht versehen, die höher als der darauf liegende Teil der epitaktischen Schicht 4O dotiert ist, wobei ausserdem in jeder Insel höher dotierte η-leitende Gebiete angebracht sind, die von der Oberfläche her bis zu der vergrabenen Schicht oder bis in diese Schicht reichen. Derartige höher dotierte n-leitende Gebiete sind wenigstens am ganzen Rande der betreffenden Insel vorhanden.

In jeder der Inseln befinden sich Schaltungselemente, die mit einem Strominjektor versehen sind. Dies ist schematisch mit den p-leitenden Zonen 46, 47, 48 und 4°· dargestellt, die je die erste(n) oder injizierende(n) Schicht(en) des Strominpktors (der Strominjektoren), die in der betreffenden Insel verwendet wird (werden), darstellen.

Schematisch ist eine leitende Verbindung 50

zwischen dem höher dotierten Rand der isolierten Insel und der ersten Schicht 46 des Strominjektors (der Strominjektoren) der isolierten Insel 35 angegeben. Ebenso verbindet ein Leiter 51 den höher dotierten Rand der isolierten Insel 37 niit der ersten Schicht 47 des Strominjektors (der Strominjektoren) der isolierten Insel 36, während der Leiter 52 die Verbindung zwischen dem höher dotierten Rand der isolierten Insel 38 und einer ersten Schicht 48 des Strominjektors (der Strominjektoren) der isolierten ,Insel 37 bildet. Veiter ist eine leitende Verbindung 53-zwischen dem höher dotierten Rand der isolierten Insel und dem tiefen p-leitenden Gebiet 41 angebracht. Die leitenden Verbindungen 50, 51, 52 und 53 können z.B. aus

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Aluminiumbahnen bestellen, die auf übliche Weise auf einer auf der Halbleiteroberfläche vorhandenen Isolierschicht aus z.B. Siliciumdioxid angebracht sind um die in Öffnungen der Isolierschicht ohmsche Kontakte mit den genannten p- und η-leitenden Gebieten bilden. Die erste Schicht h9 des Strominjektors (der Strominjektoren) der Insel 38 und das mit der Insel 35 verbundene p-leitende Gebiet kl sind mit Klemmen 25 bzw. 26 versehen, die z.B. die Form von Leiterbahnen aufweisen, die mit je einer Anschlussfläche zur Befestigung von Leitern durch Thermokompression oder Ultraschallschweissen versehen sind.

Der Eingang (die Eingänge) zum Zuführen von Information zu der unterteilten integrierten Schaltung, die in den isolierten Inseln 351 36, 37 und 38 erhalten ist, sowie der Ausgang (die Ausgänge), dem (denen) die von dieser Schaltung erzeugten informationstragenden Signale entnommen werden können, sind der Deutlichkeit halber in Fig. 3 nicht dargestellt. Aus demselben Grunde ist auch

2 keine detaillierte Beschreibung der I L-Schaltung selber gegeben. Für eine derartige detaillierte Beschreibung sei auf die vorgenannte französische Patentanmeldung 2.138.905 verwiesen.

Die über dem isolierenden pn-übergang der Insel . 35 angelegte Spannung ist Null, weil diese Insel über den Leiter 53 ™it dem p-leitenden Gebiet *H und damit mit dem _v Substrat 39 verbunden ist. Die pn-Übergänge, die die Inseln 36, 37 und 38 isolieren, sind dann automatisch infolge der positiven Spannungen von etwa 0,7 V, etwa 1,4 V bzw. etwa 2,1 V, die für diese Inseln aus der Verteilung

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der Gesamtspeisespannung über die verschiedenen Stufen resultieren, in der Sperrrichtung vorgespannt.

Ausgehend von der Durchlassrichtung des ersten, gleichrichtenden Übergangs der schematisch in Fig. 3 dar-, gestellten Strominjektoren, wird der Klemme 25 die negative Polarität und der Klemme 26 die positive Polarität der Speisespannung angeboten.

Die in der vorliegenden Ausführungsform und in den nachstehend noch zu beschreibenden Ausführungsform angegebenem Leitfähigkeitstypen sind nur beispielsweise gegeben und sie können einfach verwechselt werden, wenn auch die Polaritäten der angelegten Spannungen umgekehrt werden.

Die obenstehenden Beispiele zeigen, dass die elementaren Gruppen auf verhältnismässig einfache Weise in Form von Stufen in Reihe mit einer Speisequelle geschaltet werden können. Infolge der Reihenschaltung wird jedoch zwischen den informationstragenden Signalen in verschiedenen Stufen ein Unterschied im Gleichspannungspegel auftreten. Dieser Gleichspannungsunterschied kann die funktioneile Kommunikation zwischen den verschiedenen Stufen hemmen. Die praktische Attraktivität einer Aufteilung in Stufen der integrierten Schaltung wird auch durch die praktischen Folgen des genannten Gleichspannungsunterschiedes bestimmt. Es ist wichtig, inwieweit ein in der integrierten Schaltung in einer bestimmten Stufe vorhandenes informationstragendes Signal sich direkt dazu eignet oder wenigstens einfach dazu angepasst werden kann, einen in einer anderen Stufe liegenden Teil der Schaltung anzusteuern.

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Ein wichtiger Aspekt der Erfindung besteht daher darin, anzugeben, wie die Kommunikation zwischen den, verschiedenen Stufen, somit die Übertragung von Information von einer Stufe auf die andere-, erzielt werden kann.

Aus der vorgenannten französischen Patentanmeldung 2.138.905 ist annahmeweise bekannt, dass I L-Schaltungen praktisch völlig aus Transistoren in gemeinsamer Emitterschaltung aufgebaut sind, wobei jede Basis mit einem Strominjektor verbunden ist. Eingangssignale werden stets einer Basis eines Transistors angeboten, während Ausgangssignale dem (den) Kollektor(en) dieses Transistors entnommen werden. Dabei werden vor allem in logischen Schaltungen viele Mehrkollektortransistoren verwendet. Die Strominjektoren weisen mindestens zwei gleichrichtende Übergänge auf, wobei die Speisespannung der Spannung gleich ist, die dazu benötigt wird, den ersten gleichrichtenden Übergang des Strominjektors in der Durchlassrichtung vorzuspannen.

Im Schaltbild nach Fig. k ist ein npn-Transistor 55» der mit einem Strominjektor versehen ist, dargestellt, wobei der Strominjektor schematisch durch eine Diode 56 dargestellt ist. Der Transistor 55 besitzt zwei Kollektoren, also zwei Signalausgänge, von denen einer mit dem Signaleingang, d.h. mit der Basis eines in einer anderen Stufe liegenden npn-Transistors 58f verbunden ist. Ein an dem Kollektor oder einem der Kollektoren des Transistors 58 verfügbares informationtragendes Signal kann unmittelbar zur Ansteuerung (nicht dargestellter) weiterer in dieser Stufe liegender und mit einem Strominjektor versehener

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npn-Transistoren verwendet verden. Der (die) Strominektor(en) dieser Stufe ist (sind) durch, die Diode 59 dargestellt. Die den dargestellten Dioden 56 und 59 entsprechenden Stufen können in der Reihenschaltung zwischen den Speiseklemmen sowohl angrenzende als auch durch zwischenliegende Stufen voneinander getrennte Stufen sein.

In der Verbindung zwischen den npn-Transistoren 55 und 58 befindet sich ein Hilfstransistor 61 vom komplementären Typ, in diesem Falle also ein pnp-Transistor.

Der Emitter des npn-Transistors 55 ist elektrisch mit dem η-leitenden Gebiet der Diode 56 verbunden und weist das gleiche Potential wie dieses Gebiet auf. Das Potential der Basiszone dieses Transistors ist von dem mit

diesem Transistor verbundenen weiteren Teil der I L-Schaltung abhängig. Die Basis 60 ist als ein Signaleingang zu betrachten. Einer der Kollektoren des Transistors 55 ist über einen Leiter 62 mit der Basis des pnp-Hilfstransistors 57 verbunden. Mit einer Verbindung 61 ist ,angegeben, dass der Emitter dieses Hilfstransistors das gleiche Potential wie das p-leitende Gebiet der Diode 56 aufweist. Der Kollektor des Hilfstransistors 57 ist über einen Leiter mit der Basis oder dem Signaleingang des in einer niedrigeren Stufe liegenden npn-Transistors 58 verbunden, während die Verbindung 6k angibt, dass der Emitter dieses npri-Transistors 58 das gleiche Potential wie das n-leitende Gebiet der Diode 59 und damit wie die Emitter praktisch aller mit einem Strominjektor versehener npn-Transistoren dieser Stufe aufweist.

Es sei bemerkt, dass im Rahmen der Erfindung

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unter der obersten Stufe stets diejenige Stufe zu verstehen ist, in der die erste Schicht des Strominjektors (der Strominjektoren) ohne Zwischenschaltung weiterer Stufen mit der Speisequelle verbunden ist. Im vorliegenden Beispiel ist die oberste Stufe die Stufe, in der die positivsten Potentiale auftreten. Venn jedoch die Leitfähigkeitstypen verwechselt und die Spannungspolaritäten umgekehrt werden, treten in der obersten Stufe die negativsten Potentiale auf.

Der npn-Transistor 58 kann den weiteren npn-Transistoren dieser Stufe völlig gleich sein. Die Basis des Transistors 58 ist nur nicht mit einem Strominjektor* versehen. Auch der Hilfstransistor 57 weist keinen Strominjektor auf.

In bezug auf die Speisung kann die in Fig. h gezeigte Schaltung betrachtet werden, als ob sie mit zwei Speiseklemmen versehen ist: einer negativen Klemme 9» die mit der Kathode des Strominjektors verbunden ist, der durch die Diode 59 dargestellt ist, sowie einer positiven Klemme 8, die mit der ersten Schicht des Strominjektors verbunden ist, der durch die Diode 56 dargestellt ist.

Infolge des Speisestroms, der zugeführt wird und von der Klemme 8 zu der Klemme 9 fliesst, tritt eine Spannung in der Grossenordnung von-0,7 V zwischen den Klemmen jeder der Stufen, d.h. in diesem Falle über jeder der Dioden 56 und 59_f auf. Mit Rücksicht auf die Durchlassrichtung der Strominjektors weist der Speisestrom die mit dem Pfeil 7 angegebene Richtung auf.

Die Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. h

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lässt sich, auf folgende Weise illustrieren.

Wenn die Basis 60 des npn-Transistors 55» der, um ihn von dem npn-Transistor 58 zu unterscheiden, als der steuernde Transistor bezeichnet werden kann, auf ein Potential gebracht ist, das gleich oder wenigstens nahezu gleich dem Potential des Emitters dieses Transistors 55 ist, ist der Transistor 55 gesperrt oder nichtleitend. Da der Transistor 55 gesperrt ist, ist kein Basisstrom für den pnp-Hilfstransistor 57 verfügbar, so dass dieser Transistor ebenfalls nichtleitend ist. Infolgedessen empfängt der npn-Transistor 58 keinen Basisstrora, so dass auch dieser Transistor 58» der gesteuerte Transistor, nichtleitend ist.

Wenn jedoch die Basis 60 des Transistors 55

auf ein Potential gebracht wird, das genügend positiv ist, um den Emitter-Basis-Übergang zu öffnen, so dass Injektion von Ladungsträgern auftritt und dieser Transistor 55 in den leitenden Zustand übergeht, werden auch die Transistoren 57 und 58 leitend.

In den Figuren 5» 6 und 7 ist angegeben, wie der Teil der Schaltung nach Fig. h, der mit dein steuernden Transistor 55 in derselben Stufe liegt, z.B. in einem Halbleiterkörper hergestellt werden kann. Der Halbleiterkörper weist ein Substrat 5^ aus p-leitendem Silicium auf. Im oberen Teil der Fig. 5 ist der-mit einem Strominjektor versehene steuernde npn-Transistor 55 dargestellt. Die erste Schicht des Strominjektors ist eine p-leitende Schicht 65; die zweite Schicht des Strominjektors ist eine η-leitende Schicht 66 und die dritte Schicht des Stromin-

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jektors ist eine p-leitende Schicht 67. In der Schicht 67 sind zwei η-leitende Gebiete 68 und 69 angebracht, die die beiden Kollektoren des steuernden Transistors 55 bilden. Die p-leitende Schicht 67 bildet die Basiszone des npn-Transistors 551 welche Basiszone 67 praktisch völlig von einem Gebiet 70 umgeben ist, das η-dotiert ist. Das Gebiet 70 gehört zu der zweiten Schicht 66 des Strominjektors und weist eine höhere Dotierungskonzentration als der übrige Teil der Schicht 66 auf. Die p-leitende Zone 67t die die Basis des npn-Transistors 55 bildet, ist mit einem Basiskontakt 71 versehen, dem sich eine Leiterbahn 60 anschliesst. Die Kollektorzonen 68 und 69 sind mit je einem Kollektorkontakt versehen, wobei eine Leiterbahn 62 mit der Kollektorzone 68 verbunden ist.

Der untere Teil der Fig. 5 bezieht sich auf den pnp-Hilfstransistor 57 ohne Injektor. Der Transistor 57 ist in einem η-leitenden Gebiet 72 angebracht, das von einem höher dotierten η-leitenden Gebiet 77 umgeben ist. Das η-leitende Gebie.t 72·, 77 bildet die Basis des pnp-Transistors und ist mit einem Basiskontakt 73 und zwei p-dotierten Zonen versehen, und zwar der Zone 7^, die mit einem Kontakt versehen ist und den Emitter des Transistors 57 bildet, und der Zone 75» die ebenfalls mit einem Kontakt versehen ist und den Kollektor des Transistors 57 bildet. Ein p-leitendes Gebiet 78 trennt die Basis 72, 77 von der η-leitenden zweiten Schicht 66 des 'Strominjektors dieser Stufe. Die erste Schicht 65 dieses Strominjektors ist mit einem Kontakt 76 versehen und eine Leiterbahn 6h verbindet diese örste Schicht 65 mit der Emitterzone 74 des pnp-

SO98 1270816

Transistors. Die obengenannte Leiterbahn 62, die sich von dem Kollektor 68 her erstreckt, schliesst sich dem Basiskontakt 73 an. Eine Leiterbahn 63 ist zwischen dem Kollektor 75 des pnp-Transistors und der Basis des gesteuerten npn-Transistors 58 (Fig. 8) angebracht.

Der gesteuerte npn-Transistor 58 ohne Injektor ist in einer Stufe angebracht, von der praktisch alle Transistoren einen Stromingektor besitzen.

In der betrachteten Stufe ist die erste Schicht des Strominjektors eine p-leitende Schicht 81 und ist die zweite Schicht des Strominjektors eine η-leitende Schicht 82. In der η-leitenden Schicht 82 ist ein höher dotiertes η-leitendes Gebiet 83 in Form einer Schale angebracht. Innerhalb dieser Schale befindet sich eine p-leitende Zone 8if. Die Zone 8k bildet die Basis des Transistors 58 und ist mit einem Basiskontakt 85 versehen. Diesem Kontakt schliesst sich die vorgenannte Leiterbahn 63 an. Innerhalb der p-leitenden Zone 8^ ist eine η-leitende Kollektorzone 86 angebracht, die ebenfalls mit einem Kontakt versehen ist. Das η-leitende Gebiet 82, 83, das die Emitterzone des Transistors 58 bildet, weist einen schematisch dargestellten elektrischen Anschluss 80 auf.

Der Deutlichkeit halber sind in den Figuren 6, 7 und 9 die gebräuchliche auf der Halbleiteroberfläche vorhandene Isolierschicht und die darauf angebrachten Leiterbahnen nicht dargestellt.

Das Schaltbild nach Fig. 10 zeigt einen npn-Transistor 100 mit Strominjektor, der in·eine Stufe aufgenommen ist, deren Strominjektor(en) schematisch mit

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-Zh-

244317V

einer pn-Diode 101 dargestellt ist (sind). In derselben Stufe sind zwei pnp-Hilfstransistoren 102 und 103 in Reihe geschaltet. In der praktischen Ausführung sind diese Transistoren vorzugsweise in der Nähe des npn-Transistors 100 angeordnet. Der npn-Transistor 100 ist der steuernde Transistor.

Eine unmittelbar unter der Stufe der Transistoren 100, 102 und 103 liegende Stufe ist schematisch durch eine Strominjektordiode 10^ dargestellt.

Eine npn-Transistor 105 ohne Injektor liegt in einer Stufe, die unmittelbar unter der durch die Strominjektordiode 104 dargestellten Stufe liegt. Diese Stufe ist durch eine Strominjektordiode 106 dargestellt. Der Transistor 105 ist der gesteuerte Transistor, dessen Betriebszustand durch den des steuernden Transistors 100 bestimmt wird.

Die Stufe mit dem gesteuerten Transistor 105 ' ist in diesem Beispiel von der Stufe mit dem steuernden Transistor 100 durfth die durch die Injektordiode ΛΟΗ dargestellte Stufe getrennt. Die ¥irkung der dargestellten Schaltung ist aber von der Anzahl zwischenliegender Stufen unabhängig, welche Anzahl gegebenenfalls auch Null sein kann.

Als Speiseklemmen der Schaltung können eine negative Klemme 107_f die mit der zweiten n-leitenden Schicht «des Strominjekto.rs 106 verbunden ist, bzw. eine positive Klemme 108, die mit der ersten p-leitenden Schicht des Strominjektors 101 verbunden ist, betrachtet werden.

Der Emitter des;mit einem Strominjektor ver-

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sehenen npn-Transistors 100 fällt mit dem η-leitenden Gebiet der Diode 101 zusammen, das die zweite Schicht des Strominjektors bildet. Das Potential des Basisgebietes des Transistors 100 ist über einen Leiter 109 von einer nicht dargestellten Signalquelle abhängig. Der Leiter 109 kann als Signaleingang betrachtet werden und z.B. mit einem Kollektor eines anderen Transistors dieser Stufe verbunden sein.

Der Emitter des pnp-Hilfstransistors 102 kann durch einen Teil der ersten Schicht des Strominjektors gebildet werden, der schematisch durch eine Diode 101 dargestellt ist. Dieser Emitter weist das gleiche Potential wie die Klemme 108 auf.

Die Basis des pnp-Hilfstransistors 102 kann durch einen Teil der zweiten Schicht des Strominjektors gebildet werden und weist wenigstens das gleiche Potential wie die Kathode der Diode 101 auf.

Das Kollektorgebiet des pnp-Hilfstransistors 102 und das Emittergebiet des pnp-Hilfstransistors 103 können durch dieselbe p-leitende Zone gebildet werden. Ein Leiter 110 verbindet diese Zone mit dem-Kollektor oder einem der Kollektoren des steuernden npn-Transistor 100.

Die Basis des pnp-Hilfstransistors f03 ist mit der Kathode der Diode 101 verbunden und kann durch einen Teil desselben η-leitenden Gebietes, das die Basis des Hilfstransistors 102 bildet, gebildet werden.' *

Der Kollektor des pnp-Hilfstransistors 103 kann eine p-leitende Zone sein, die mit einem elektrischen

B 0 9 8 1 2 / 0 8 1 6

Kontakt versehen ist, der über einen Leiter 11*+ mit der Basis des npn-Transistors 105 verbunden ist, der den gesteuerten Transistor bildet.

Der Emitter des npn-Transistor 105 weist das gleiche Potential wie die zweite Schicht des Strominjektors (der Strominjektoren) dieser Stufe auf. Dies ist mit einer Verbindung 112 zu-der Kathode der Diode 106 und der negativen Speiseklemme 107 angegeben.

Die Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. 10 lässt s.ich wie folgt beschreiben. Der pnp-Hilfstransistor 102, dessen Basis das gleiche Potential wie die Kathode der Diode 101 aufweist, befindet sich stets im leitenden Zustand. Wenn der npn-Transistor 100 gesperrt ist, wird der Kollektorstrom des pnp-Hilfstransistors 102 dem pnp-Hilfstransistor 103 zugeführt, der dann auch leitend ist. Der Kollektorstrom des Transistors 103 ist als Basisstrom

für den gesteuerten npn-Transistor 105 verfügbar. Dadurch wird der Transistor 105» der nicht mit einem eigenen Strominjektor versehen ist, ebenfalls leitend sein.

Wenn der steuernde npn-Transistor 100 leitend wird, nimmt das Potential des Leiters 110 praktisch auf das der Kathode der Diode 101 ab. Der Kollektorstrom des pnp-Hilfstransistors 102 fliesst dann durch den^npn-Transistor 100 ab, wobei der Emitter-Basis-Übergang des pnp-Hilfstransistor 103 nicht mehr injiziert werden, weil der Potentialunterschied zwischen der Basis und dem Emitter praktisch auf den Wert Null herabgesetzt wird.

Daraus folgt, dass der pnp-Hilfstransistor 103 in den nichtleitenden Zustand übergeht, wobei auch der

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gesteuerte Transistor 105 gesperrt vird.

Es sei bemerkt, dass die Schaltung nach Fig. k und die Schaltung nach Fig. 10 in dem Sinne komplementär.' sind, dass bei einem vorgegebenen Betriebszustand des
steuernden Transistors die Betriebszustände der betreffenden gesteuerten Transistoren einander entgegengesetzt sind.

In den Figuren 11 und 12 ist angegeben, wie der in der Stufe des steuernden Transistors TOO liegende Teil der Schaltung nach Fig. 10 in einer integrierten Halbleiterschaltung verwirklicht werden kann. Der Halbleiterkörper enthält ein Substrat 11*t, z.B. aus p-leiteridem
Silicium. ,

Die Struktur des steuernden mit einem Strominjektor versehenen Transistors 100 ist gleich der des
steuernden Transistors 55 in Fig. 5·

Die erste Schicht des Strominjektors ist eine
p-leitende Schicht 115. Die zweite Schicht des Strominjektors ist eine η-leitende Schicht 116. Die dritte Schicht
des Strominjektors,-die zugleich die Basis des steuernden Transistors 100 bilden, sind in der p-leitenden Basiszone 117 angebracht. Die Basis 117 ist weiter mit einem Basiskontakt 120 versehen. Ein höher dotiertes η-leitendes Gebiet 121, das mit dem negativen Speisestrom der Stufe verbunden ist, in der der Transistor 100 liegt, umschliesst
die Basiszone 117 nahezu völlig.

Eine Leiterbahn 109 ist mit dem Basiskontakt
120 verbunden und der Kollektor 118 steht mit einer
Leiterbahn 110 in Verbindung.

Der untere Teil der Fig. 11 bezieht sich auf

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die beiden pnp-Hilfstransistoren 102 und 103·

Das Emittergebiet des Hilfstransistors 102 besteht aus dem Teil der p-leitenden Schicht 115»" der der p-leitenden Zone 122 gegenüber liegt. Das Gebiet, das die Basis des Hilfstransistors 102 bildet, besteht aus dem Teil der η-leitenden Schicht 116, der an die p-leitenden Zonen 115 und 122 grenzt.

Die p-leitende Zone 122 bildet zugleich den Kollektor des Hilfstransistor 102 und den Emitter des Hilfstransistors IO3. Diese Zone 122 ist mit einem Anschluss 125 versehen und ist über eine Leiterbahn 110 mit dem Kollektor II8 des steuernden Transistors 100 verbunden.

Das Gebiet, das die Basis des Hilfstransistors 103 bildet, ist ein η-leitendes Gebiet 123, das zwischen den Zonen 122 und 12^ liegt. Die Zone ~\2k ist eine pleitende Zone, die den Kollektor des Hilfstransistors I03 bildet. Diese Zone enthält einen Kontakt 126 und ist über eine Leiterbahn 111 mit der Basis des gesteuerten Transistors 105 verbunden." · " .

Das η-leitende Gebiet 121 enthält einen Teil, der als vergrabene Schicht ausgeführt ist, und Ränder, die von der vergrabenen Schicht bis zu der Halbleiteroberfläche reichen und z.B. durch Diffusion erhalten sind. Diese Ränder mit hoher Leitfähigkeit dienen insbesondere zur Vermeidung einer unerwünschten Wechselwirkung zwischen den verschieden in derselben Stufe liegenden npn-Transistoren.

Die Struktur des gesteuerten npn-Transistors 105 kann völlig gleich der des an Hand der Figuren 8 und

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9 beschriebenen Transistors 58 sein.

Die Beispiele nach den Figuren h und 10 beziehen sich auf die Verbindung eines Kollektors eines in einer höheren Stufe liegenden steuernden Transistors mit der Basis eines in einer beliebig gewählten niedriger
liegenden Stufe befindlichen gesteuerten Transistors. Fig. 13 zeigt ein Beispiel einer Verbindung zwischen dem Kollektor eines niedriger liegenden steuernden Transistors

und der Basis eines höher liegenden gesteuerten Transis-

' 2
tors. Es handelt, sich um eine I L-Schaltung mit drie

Stufen, deren jeweilige(r) Strominjektor(en) durch die
Dioden 131, 133 bzw. 135 dargestellt sind. Die höchste
Stufe enthält einen gesteuerten npn-Transistor 130, während in jeder der beiden niedriger liegenden Stufen ein steuernder npn-Transistor 132 bzw. 13** vorhanden ist.

Die Speiseklemmen der Schaltung werden durch
eine negative Klemme 137> die mit der zweiten n-leitenden Schicht des Strominjektors (der Strominjektoren) der
untersten Stufe verbunden ist, und eine positive Klemme
138 gebildet, die mit der ersten Schicht des Strominjektors (der Strominjektoren) der obersten oder ersten Stufe verbunden ist. Die Klemmen 137 und I38 sind also mit der Kathode der Diode 135 bzw. der Anode der Diode 131 verbunden.

Die Transistoren 130, 132 und 13^ sind mit je einem Strominjektor versehen, wobei die Emitter dieser · Transistoren mit der zweiten Schicht der Strominjektoren der betreffenden Stufe zusammenfallen. Dies ist mit Verbindungen zwischen den Emittern der Transistoren 130,

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und 13k und den Kathoden der Dioden 131, 133 bzw. 135 angegeben.

Die Basis des npn-Transistors 130 ist über einen Leiter I38 mit einem Kollektor des steuernden npn-Transistors 132 und über einen Leiter I39 mit einem Kollektor des steuernden npn-Transistors I30 z.B. mit einem nicht dargestellten weiteren Teil der Schaltung oder mit einem nicht dargestellten elektrischen Ausgang verbunden.

Wie aus den obenstehenden Beispielen bereits hervorgeht, ist der Emitter des steuernden npn-Transistors 132 mit der Kathode der Diode 133 und der Emitter des steuernden npn-Transistors 13^ mit der Kathode der Diode 135 verbunden.

Das Potential der Basis des Transistors 132 ist über einen Leiter 1^2 von einer nicht dargestellten Signalquelle, z.B. einem Signaleingang oder einem oder mehreren miteinander verbundenen Kollektoren anderer Transistoren derselben Stufe, abhängig. Auf entsprechende Weise wird in der untersten Stufe über die Verbindungsleitung 1^3 die Basis des steuernden npn-Transistors 13^ angesteuert.

Die Schaltung nach Fig. 13 wirkt einfach wie folgt. Wenn keine einzige negative Spannung an die Basis des gesteuerten Transistors I30 angelegt wird, ist dieser mit einem'Strominjektor versehene Transistor leitend. Die beiden Transistoren 132 und 13^ müssen daher nichtleitend oder gesperrt sein. Wenn einer der beiden steuernden Transistoren leitend wird,·-wird dadurch die Basis des Transistors I30 negativ gegenüber dem Emitter, so dass der

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gesteuerte Transistor I30 nichtleitend wird. Die gegebenen. Beispiele der Anbringung funktioneiler Verbindungen sind nicht beschränkend. Veiter können die beschriebenen verschiedenen Verbindungen in einer einzigen integrierten Schaltung kombiniert werden. Im allgemeinen ist est möglich, dass sich auf der Basis des gesteuerten Transistors verschiedene funktioneile Verbindungen treffen, so dass logische Kombinationen von Information erhalten werden. Wenn der gesteuerte Transistor in der niedrigeren der betreffenden Stufen liegt, werden sich dabei keine Probleme ergeben. Liegt der gesteuerte Transistor in der höheren Stufe, so kann es bei steuernden Transistoren, die in verschiedenen Stufen liegen, erwünscht sein, in jeder einzelnen Stufe den Kollektor oder die Kollektoren des (der) gesteuerten Transistors (Transistoren) mit der Basis eines gesteuerten Transistors zu verbinden und gegebenenfalls gewünschte logische Kombinationen von von verschiedenen Stufen mit steuernden Transistoren herrührenden informations tragenden Signalen dadurch zu erzeugen, dass Kollektoren der verschiedenen in der höheren Stufe liegenden gesteuerten Transistoren miteinander verbunden werden. Auf diese Veise wird sichergestellt, dass ein in einer zwischenliegenden Stufe befindlicher steuernder Transistor, wie der Transistor 132 der Fig. I3, nicht in umgekehrter Richtung, wobei also der Kollektor als Emitter wirkt, durch eine direkte Verbindung mit einem leitenden in einer niedrigeren Stufe liegenden steuernden Transistor IJk leitend werden kann..

Die Erhaltung nahezu gleicher Speiseströme für

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die verschiedenen elementaren Gruppen der integrierten

I L-Schaltung ergibt in der Praxis keine Probleme. Der für eine bestimmte Gruppe benötigte Speisestrom kann nicht nur durch passende Wahl der Anzahl mit einem Strominjektor versehener Transistoren angepasst, sondern auch durch Anpassung der Geometrie durch den Strompegel eines oder mehrerer der Transistoren der betreffenden Stufe beeinflusst werden.

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Claims

Patentansprüche:

1 ./ Integrierte Schaltung mit mit Strominjektoren versehenen Transistoren (i L-Schaltung), wobei die Strominjektoren mindestens eine erste, eine zweite und eine dritte Schicht besitzen, und wobei ein Kollektor eines steuernden Transistors mit der Basis eines gesteuerten Transistors verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die mit Strominjektoren versehenen Transistoren über mehrere elementare Gruppen verteilt sind, die praktisch gleiche.Speiseströme benötigen und die in bezug auf die Speisung in Reihe geschaltet sind, so dass, die Gruppen übereinander angeordnete Stufen bilden, über denen eine Spannungsteilung auftritt, wobei die oberste Stufe durch die Gruppe von Transistoren mit dem (den) Strominjektor(en) gebildet wird, in der die erste Schicht des Strominjektors (der Strominjektoren) ohne Zwischenfügung weiterer Stufen mit einem Speiseanschluss verbunden ist, während die unterste Stufe durch die Gruppe von Transistoren mit Strominjektoren gebildet wird, in der die zweite Schicht des Strominjektors (der Strominjektoren) ohne Zwischenfügung weiterer Stufen mit einem Speiseanschluss verbunden ist, wobei eine funktioneile Verbindung zwischen einem Kollektor eines mit einem Strominjektor versehenen steuernden zu einer höheren Stufe gehörigen Transistors und einem zu einer niedrigen Stufe gehörigen gesteuerten Transistor mindestens einen Hilfstransistor enthält, dessen Kollektor mit der Basis des gesteuerten Transistors verbunden ist.

2. Integrierte Schaltung nach Anspruch 1, dadurch

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- 3h -

gekennzeichnet, dass jede elementare Gruppe von Transistoren in einem gesonderten Halbleiterkörper angebracht ist und leitende Verbindungen zwischen diesen Halbleiterkörpern für die genannte Reihenschaltung vorhanden sind. 3· . Integrierte Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiedenen elementaren Gruppen von Transistoren in gegeneinander isolierten Inseln eines gemeinsamen Halbleiterkörpers angebracht sind. h. Integrierte Schaltung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der funktioneilen Verbindung zwischen einem zu einer höheren Stufe gehörigen steuernden Transistor und einem zu einer niedrigen Stufe gehörigen gesteuerten Transistor ein integrierter Hilfstransistor ohne Injektor angeordnet ist, der in derselben Stufe wie der steuernde Transistor angebracht ist und dessen Typ (pnp oder npn) zu dem des steuernden und des gesteuerten Transistors (npn oder pnp) komplementär ist, wobei der Kollektor des Hilfstransistors leitend mit der Basis des gesteuerten Transistors verbunden ist.

5. Integrierte Schaltung nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, dass der Emitter des Hilfstransistors mit der ersten Schicht des Strominjektors (der Strominjektoren) der Stufe des steuernden Transistors und die Basis des Hilfstransistors leitend mit einem Kollektor des steuernden Transistors verbunden ist.

6. Integrierte Schaltung nach Anspruch h, dadurch gekennzeichnet, dass die funktioneile Verbindung mindestens zwei Hilfstransistoren vom gleichen komplementären Typ enthält, wobei die Hilfstransistoren beide integriert und

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in die Stufe des steuernden Transistors aufgenommen sind, wobei die Hilfstransistoren in Reihe geschaltet sind, der Emitter eines ersten der beiden Hilfstransistoren mit der ersten Schicht des Strominjektors (der Strominjektoren)
dieser höheren Stufe verbunden ist, die Basis dieses ersten Hilfstransistors mit der zweiten Schicht dieses
Strorainjektors (dieser Strominjektoren) verbunden ist und der Kollektor des ersten Hilfstransistors und der Emitter des zweiten Hilfstransistors eine gemeinsame Halbleiterzone aufweisen, die leitend mit einem Kollektor des
steuernden Transistors verbunden ist, wobei der Kollektor des zweiten Hilfstransistors mit der Basis des gesteurten Transistors verbunden ist.

7. Integrierte Schaltung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine funktioneile logische Verbindung zwischen einem
steuernden Transistor mit Strominjektor in einer niedrigeren Stufe und einem zu einer höheren Stufe gehörigen gesteuerten Transistor mit Strominjektor dadurch hergestellt ist, dass der Kollektor des steuernden Transistors leitend mit der Basis des gesteuerten Transistors verbunden ist.

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