DE2642210C2 - Integrierte Schottky-Injektionslogik-Schaltungsanordnung - Google Patents

Integrierte Schottky-Injektionslogik-Schaltungsanordnung

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DE2642210C2 DE19762642210 DE2642210A DE2642210C2 DE 2642210 C2 DE2642210 C2 DE 2642210C2 DE 19762642210 DE19762642210 DE 19762642210 DE 2642210 A DE2642210 A DE 2642210A DE 2642210 C2 DE2642210 C2 DE 2642210C2
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine integrierte Injektionslogik mit Schottky-Kontakten. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine platzsparende funktional integrierte Realisierung fuer eine solche I hoch 2 L-Anordnung anzugeben. Die erfindungsgemaesse integrierte Injektionslogik ist in einem halbleitenden Substrat und einer darauf aufgebrachten epitaktischen Schicht angeordnet. Die epitaktische Schicht weist eine entgegengesetzt zur epitaktischen Schicht dotierte tiefimplantierte Schicht auf, die den Basisbereich des Ausgangstransistors darstellt. Die epitaktische Schicht oberhalb der tiefimplantierten Schicht stellt den Kollektorbereich, die unterhalb der tiefimplantierten Schicht stellt den Emitterbereich des Ausgangstransistors dar. des Impulswandlers - und zwar ein Eingang direkt, der andere

Description

stör 1 um einen pnp-Transistor und bei dem Ausgangstransistor 2 um einen npn-Transistor. Wahlweise kann eine Schottky-Diode 24 zwischen die Basis 23 und den Kollektor 21 des Transistors 2 geschaltet werden. Für das angegebene Beispiel wird an den Anschluß 111 ein positives Potential und an die Anschlüsse 131 und 221 ein negatives Potential angelegt
In der F i g. 2 ist eine Realisierungsfc·; m der Schaltung nach Fig. 1 dargestellt Diese Anordnung geht von einem p-dotierten Silizium-Substrat 10 aus. Das p-dotierte Substrat 10 bildet den Emitter des Lasttransistois 1. Auf diesem p-dotierten Substrat ist eine n-Epitaxie-Schicht 102 vorgesehen. In der n-Epitaxie-Schicht 102 ist in aus der Figur ersichtlicher Weise eine p-tiefimplantierte Schicht 108 vorgesehen. Sie befindet sich etwa 0,7 bis 1 μπι unterhalb der Oberfläche der Silizium-Schicht 102 und stellt den Basisbereich 23 des Ausgangstransistors 2 dar. Die Herstellung der^ tiefimplantierten Schicht 108 erfolgt beispielsweise bei Beschleunigungsspannungen von 300 bis 600 kV. Einerseits steht diese Schicht mit einem p-dotierten Bereich 106, der sich an der Oberfläche der Epi-Schicht 102 befindet, in Verbindung. Dieser mit einer Elektrode 121 versehene Bereich 106 stellt den Eingang der Logikanordnung dar. Der unterhalb der p-tiefimplantierten Schicht 108 angeordnete Teil der n-Epitaxie-Schicht 102 stellt den Basisbereich 13 des vertikalen Lasttransistors 1 dar. Über eine wie aus der Figur ersichtlich angeordneten n+-Buried-Layer-Schicht 105 ist dieser Basisanschluß 13 mit einer Elektrode 221 verbunden. Diese Elektrode 221 stellt die Anschlußelektrode für den Basisbereich 13 des Lasttransistors 1. Da der unterhalb der p-tiefimplantierten Schicht 108 angeordnete Teil der n-Epitaxie-Schichi 102 gleichzeitig auch den Emitterbereich 22 des vertikalen Ausgangstransistors 2 darstellt, stellt die Elektrode 221 auch die Anschlußelektrode für den Emitterbereich 22 dieses Ausgangstransistors 2 dar. Die p-tiefimplantierte Schicht stellt einerseits den Kollektorbereich 12 des vertikalen Lasttransistors 1 und gleichzeitig den Basisbereich 23 des vertikalen Ausgangstransistors 2 dar. Der oberhalb der p-tiefimplantierten Schicht 108 angeordnete Bereich der n-Epitaxie-Schicht 102 stellt den Kollektorbereich 21 des Ausgangstransistors 2 dar. Wie in Zusammenhang mit der Anordnung nach der F i g. 1 bereits beschrieben, sind auf diesem Bereich der Epitaxie-Schicht 102 Elektroden 251,261 und 271 angeordnet, die mit dieser n-Epitaxie-Schicht Schottky-Kontakte 25, 26 und 27 bilden. Die Elektroden 251,261 und 271 stellen die Ausgänge der Schottky-Transistor-Logik-Anordnung dar.
Mit der p-tiefimplantierten Schicht 108 steht ein ebenfalls p-dotierter Bereich 107 elektrisch in Verbindung. Auf diesem Bereich 107 kann eine Elektrode 241 angeordnet sein, die gleichzeitig auch teilweise den Bereich 102 der n-Epitaxie-Schicht überdeckt und mit diesem Teil 102 einen Schottky-Übergang 24 bildet. Diese Klemm-Diode 24 dient wiederum dazu, daß eine Sättigung des Transistors 2 verhindert wird. Auf diese Weise sind kürzere Schaltzeiten zu erwarten.
Die Buried-Layer-Schicht 105 wird vorteilhafterweise unterbrochen, um eine hohe Stromverstärkung des Substrat-pnp-Transistors l zu ermöglichen. Bei einer gitterartigen Anordnung der Buried-Layer-Schicht kann der Anschluß 221 zum Anschluß des Potentials — UB für mehrere Gatter gemeinsam sein.
Bei der zuletzt beschriebenen Anordnung dienen die nach oben gezogene Buried-Layer-Schicht 105 bzw. eine weitere Buried-Layer-Schicht 104 zur Trennisolation verschiedener Logik-Anordnungen voneinander. Die nach oben gezogenen Teile der Buried-Layer-Schichten können auch beispielsweise durch einen Oxid-Isolationsgraben ersetzt werden, wenn für einen anderweitigen Anschluß der n+-Buried-Layer-Schichten gesorgt wird. Zur Erniedrigung des Bahnwiderstandes des n-Kollektors 21 des Ausgangstransistors 2 kann dieser außerhalb oder auch unterhalb, in einem gewissen Abstand von der Oberfläche der Schottky-Dioden mit einer n+-lmplantation versehen werden.
Die Metalle der Schottky-Dioden sind so gewählt, daß die Barrierenhöhe der Ausgangsdioden 25, 26 und 27 niedriger ist als die der Klemmdiode 24, da die Barrierendifferenz die Pegeldifferenz zwischen einer logischen »0« und einer logischen »1« bestimmt Dabei besteht die Elektrode 241 aus einem anderen Material als die Elektroder. 251, 261 und 271. Beispielsweise bestehen die Elektroden 251, 261 und 271 aus Ti und die Elektrode 241 aus Al oder PtSi.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1 2 Schottky-Injektionslogik-Schaltungsanordnung nach Patentansprüche: dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine Schaltungsanordnung dieser Art ist aus der DE-
1. Integrierte Schottky-Injektionslogik-Schal- OS 25 38 326 bekannt Dabei ist der Lasttransistor als tungsanordnung mit einem vertikalen Ausgangs- s lateraler Transistor ausgebildet, was einen relativ grotransistor (2) und einem Lasttransistor (1), die über Ben Flächenbedarf der Schaltungsanordnung beding.?, die Basis des ersteren und den Kollektor des letzte- Aus dem »Digest of Techn. Papers« der IEEE Internaren miteinander verbunden sind, bei der ein Substrat tional Slid-State Circuits Conf. 1975, VgL Seiten 172 und (10) eines ersten Leitungstyps vorgesehen ist auf 173, ist es bekannt, bei einer Schottky-Injektionslogikdem eine Epitaxieschicht (102) eines zweiten, zu dem io Schaltungsanordnung parallel zum Kollektor-Basisersten entgegengesetzten Leitungstyps aufgebracht Übergang des vertikalen Ausgangstransistors eine ist bei der in der Epitaxieschicht (102) eine tiefim- Schottky-Diode vorzusehen.
plantierte Schicht (108) des ersten Leitungstyps vor- Weiterhin ist dem Aufsatz »A new approach to bipol-
gesehen ist die den Basisbereich des Ausgangstran- ar L. S. L: C3L« von A. W. Peltier aus dem Tagungsband sistors (2) darstellt bei der der unterhalb der tiefim- 15 der ISSCC Philadelphia, 1975, Seiten 168 und 169 beplantierten Schicht (108) angeordnete Bereich der schneben, die in F i g. 1 angedeutet ist Diese besteht aus Epitaxieschicht (102) den Emitterbereich (22) des den bipolaren Transistoren 1 und 2. Dabei ist der KoI-Ausgangstransistors (2) darstellt bei der der ober- lektor des bipolaren Transistors 1 mit dem Eingang 21 halb der tiefimplantierten Schicht (108) angeordnete der Logikanordnung und mit der Basis 23 des Transi-Bereich der Epitaxieschicht (102) den Kollektorbe- 20 stors 2 verbunden. Schottky-Dioden 25, 26, 27 sind eireich (21) des Ausgangstransistors (2) bildet und bei nerseits mit dem Kollektor 21 des Transistors 2 und der der Kollektorbereich (21) des Ausgangstransi- andererseits mit Ausgängen 251,261 und 271 der Logikstors (2) mit Elektroden (251, 261,271) versehen ist anordnung verbunden. Die Versorgungsspannung liegt die Schottky-Kontakte (25, 26, 27) bilden, da- zwischen dem Emitter 11 des Transistors 1 einerseits durch gekennzeichnet, daß der Lasttransi- 25 und zwischen dem Basisanschluß 131 des Transistors 1 stör (1) als ein vertikaler Transistor ausgebildet ist und dem Emitteranschluß 221 des Transistors 2 andererdaß die tiefimplantierte Schicht (108) zusätzlich den seits an.
Kollektorbereich des Lasttransistors (1) darstellt, Zur Verkürzung der Schaltzeit der Schaltung ist par-
daß an der Oberfläche der Epitaxieschicht (102) ein allel zu dem Basis-Kollektor-Übergang des Transistors kontaktierter Bereich (106) des ersten Leitungstyps 30 2 eine Schottky-Diode 24 geschaltet,
angeordnet ist, der mit dem Kollektorbereich des Eine Schaltungsanordnung, die der vorstehend er-
Lasttransistors (1) in Verbindung steht daß der un- wähnten entspricht, jedoch die Schottky-Diode 24 nicht terhalb der tiefimplantierten Schicht (108) angeord- aufweist, ist außerdem im IEEE Journal of Solid-State nete Bereich der Epitaxieschicht (102) den Basisbe- Circuits, Bd. SC-10, Okt. 1975, auf den Seiten 343 bis 348 reich (13) des Lasttransistors (1) darstellt, daß das mit 35 beschrieben.
einem Emitteranschluß (111) versehene Substrat den Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu-
Emitterbereich (11) des Lasttransistors (1) darstellt gründe, eine platzsparende funktional integrierte Reali- und daß eine stark dotierte Buried-Layer-Schicht sierung einer Schaltungsanordnung der eingangs ge- (105) des zweiten Leitungstyps vorgesehen ist, über nannten Art anzugeben. Diese Aufgabe wird durch eine die der Basisbereich (13) des Lasttransistors (1) mit 40 Ausbildung der Schaltungsanordnung nach dem kenneiner Elektrode (221) verbunden ist, welche den zeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.
Emitteranschluß des Ausgangstransistors (2) dar- Vorteilhafterweise entsprechen bei der erfindungsgestellt, mäßen Schaltungsanordnung die verwendeten Prozeß-
2. Integrierte Schottky-Injektionslogik-Schal- schritte bis auf die Tiefimplantation und die Verwentungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 45 dung von unterschiedlichen Materialien für die Metallzeichnet, daß an der Oberfläche der Epitaxieschicht kontakte dem pipolaren Standard-Prozeß.
(102) ein weiterer Bereich (107) des ersten Leitungs- Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, daß die erzieltyps vorgesehen ist, der mit der tiefimplantierten baren Gatterlaufzeiten bei etwa 1 ns liegen.
Schicht (108) in Verbindung steht, und daß auf die- Weitere Erläuterungen zur Erfindung gehen aus der sem und auf einem Teil der Oberfläche des an diesen 50 Beschreibung und den Figuren hervor,
angrenzenden Teils des oberhalb der tiefimplantier- F i g. 1 zeigt das Schaltbild einer bekannten Schottkyten Schicht (108) angeordneten Bereichs der Epita- PL-Anordnung. Dabei besteht diese Logik aus dem xieschicht (102) eine weitere Elektrode (241) ange- Lasttransistor 1 und dem Ausgangstransistor 2. Der ordnet ist, die mit dem letztgenannten Bereich der Kollektor 12 des Lasttransistors 1, der über seine Basis Epitaxieschicht (102) einen weiteren Schottky-Kon- 55 13 gesteuert wird, ist mit der Basis 23 des Ausgangstrantakt (24) bildet, sistors 2 verbunden. Der Kollektor 21 des Ausgangs-
3. Integrierte Schottky-Injeklionslogik-Schal- transistors 2 ist über die Schottky-Dioden 25,26 und 27 tungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekenn- mit den Ausgangsanschlüssen 251,261 und 271 verbunzeichnet, daß die die Schottky-Kontakte (25, 26,27) den. Der Anschluß 121, der sowohl mit dem Kollektor bildenden Elektroden (251,261,271) aus Ti bestehen 60 12 des Lasttransistors 1 als auch mit der Basis 23 des und daß die den weiteren Schottky-Kontakt (24) bil- Ausgangstransistors 2 verbunden ist dient als Eingang dende weitere Elektrode (241) aus Al oder PtSi be- der Transistorlogik. Die Versorgungsspannung C/ßliegt steht. zwischen dem Anschluß 111, der mit dem Emitter des
Lasttransistors 1 verbunden ist und zwischen den An-
65 Schlüssen 131 und 221 an. Dabei ist der Anschluß 131 mit
der Basis 13 des Lasttransistors 1 und der Anschluß 221
mit dem Emitter 22 des Ausgangstransistors 2 verbun-
Die Erfindung bezieht sich auf eine integrierte den. Beispielsweise handelt es sich bei dem Lasttransi-
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