DE2830277C2

DE2830277C2 - Integrierte Injektionslogikschaltungen

Info

Publication number: DE2830277C2
Application number: DE2830277A
Authority: DE
Inventors: Kenneth Ronald Salfords Redhill Surrey Whight
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1977-07-14
Filing date: 1978-07-10
Publication date: 1985-12-05
Also published as: FR2397755B1; US4242596A; CA1120161A; DE2830277A1; JPS5420653A; GB1584724A; FR2397755A1

Description

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Q-I, wenn Σ W_mX_m>W_t.

Wenn für die Berechnung W₁ zu!jeweils eine positive odsr negative ganze Zahl + -beschränkt ist, ergibt sich

in diesen Gleichungen keine Mehrdeutigkeit.

So kann eine einzige SchwellengaUerlogikschaltung benutzt werden, um zu entscheiden, ob gegebenenfalls wenigstens χ von y Eingängen »EIN« [(x<y)} sind. Auch ist es durch die Anwendung der Gewichtung von Eingängen möglich, Boolesche Funktionen wie A + B ■ Cmit einem einzigen Gatter auszuführen. Dies muß mit üblichen Booleschen logischen Systemen verglichen werden, bei denen ein Gatter mit einer gewissen Anzahl von Eingängen nur eine von zwei Funktionen (und ihre Komplemente), und zwar (a) die UND-Funktion, wobei alle Eingänge »EIN« sind, und (b) die ODER-Funktion, wobei mindestens ein Eingang »EIN« ist, ausfuhren kann.

Als Beispiel der Anwendung einer Schwellenlogikgatterschaltung sei der Fall erwähnt, in dem es drei Eingangsveränderliche A, B bzw. C gibt, die Gewichte W_A = 2, W_B = 1, W_c = 1 aufweisen, während das Gatter eine Schwelle W₁ = Yk aufweist. In diesem Falle ist

Die Erfindung bezieht sich auf integrierte Injektionslogikschaltungen, die im allgemeinen als fL-Schaltungen bezeichnet werden.

Integrierte Injektionslogikschaltungen sind in den britischen Patentschriften 13 98 862/3/4/5/6/7/8 beschrieben, und für eine weitere Beschreibung der Funktionsweise solcher integrierten Strominjektionsschaltungen und der den Strukturen inhärenten Vorteile sei auf »Philips Technische Rundschau«, Band33, 1973, Nr. 3, S. 82-91 verwiesen. Aus ihr ist es auch bekannt, einen ersten und zweiten Transistor einer Injektionslogikschaltung als Flipflop anzuordnen, in dem die KoI- lektorzone des ersten Transistors mit der Basiszone des zweiten und die Kollektorzone des zweiten mit der Basiszone des ersten Transistors verbunden sind, wobei beide Transistoren eine weitere Kollektorzone enthalten, die mit einem leitenden Ausgangsanschluß versehen ist.

Logische Schaltungen, die Schwellenfunktionen benutzen, sind allgemein bekannt. Schwellenfunktionen umfassen im allgemeinen digitale Signale, die mehr Pegel als die zwei Pegel üblicher binärer Signale enthal- so ten. Insbesondere ist eine Schwellenlogikschaltung ein digitales System, in dem das Ausgangssignal einer Gatterschaltung durch eine algebraische Summe der gewichteten Eingangssignale bestimmt wird, d. h., daß der Ausgangszustand (»0« oder »1«) Q durch

Σ KXm

/π" 1

bestimmt wird, wobei W_n der numerische Wert des m. Eingangs ist (wobei für die Berechnung W_n, annähmeweise auf positive oder negative ganze Werte beschränkt ist), während X_n, die m. Eingangsveränderliche (»0« oder »1«) und η die Gesamtanzahl von Eingängen ist. Der wirkliche Punkt, an dem β sich von »0« zu »1« ändert, wird bestimmt durch die Gatterschwelle W_n und zwar: „

Q=O, wenn Σ W»Xm<W,

Σ W_mX_m>W„

m=I

d. h. Q = 1, wenn A = 1 oder B = C = 1 oder
A =B = C=\.

Ein solcher Gatter detektiert daher den Zustand A+ (B- C), wobei + und · die Booleschen ODER- bzw. UND-Beziehungen darstellen. Wenn die Schwelle W, = 2^xk ist, ist der detektierte Zustand A-(B + C). Für eine vollständige Beschreibung einer Schwellenlogik sei auf das Buch von S. L. Hurst mit dem Titel »Threshold Logic« (M und B Monograph EE/1 1971) verwiesen.

In der DE-OS 26 27 574 sind integrierte Injektionslogikschaltungen mit Schwellenfunktionen beschrieben. In diesen Schaltungen werden Mehrkollektoreingangstransistoren dazu benutzt, Zustände unter der Steuerung binärer Eingangssignale zu schalten. Die Kollektoren der Eingangstransistoren sind mit den Basen eines oder mehrerer Ausgangstransistoren verbunden, die verschiedene Schwellen aufweisen, die durch verschiedene Injektionsstrompegel bestimmt werden. Der »EIN«- oder »AUS«-Zustand jedes Ausgangstransistors wird von seiner Schwelle und von dem Zustand eines oder mehreren Eingangstiansistoren, mit dem oder denen er verbunden ist, gesteuert. Der Injektionsstrom wird in die Basis des Ausgangstransistors oder in einen Kollektor eines Eingangstransistors geleitet, abhängig davon, ob der Eingangstransistor »AUS« oder >^vEIN« ist. Einfach gewichtete Ausgangstransistoren befinden sich im »AUS«-Zustand, wenn sich mindestens ein einziger angeschlossener Eingangstransistor im »Eliw-Zustand befindet. Doppelt gewichtete Ausgangstransistoren befinden sich nur in dem » AUS«- Zustand, wenn sich mindestens zwei geschlossene Eingangstransistoren in dem »EIN«-Zustand befinden, usw.

In diesen Schaltungen wird die Schwellenfunktion aus einer Anzahl miteinander verbundener Transisto-

ren aufgebaut, und die Ausführung gewisser Funktionen erfordert lange Reihenanordnungen von Transistoren, was in gewissen Fällen zu langen Fortpflanzungsverzögerungszeiten führt. Außerdem ist in diesem System das Grundgatter, und zwar das Grund-I²L-Transistorgatter, nicht ein vollständiges Schwellengatter, weil das Schwellengatter aus einer Reihe der Grund-I²L-Transistorgatter aufgebaut werden muß. Auch ist es in diesem System nicht gut möglich, logische Eingänge mit negativen Gewichtungen auszuführen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine integrierte Injektionslogikschaltung mit mindestens einem Schwellenlogikgatter mit einer Anzahl gewichteter logischer Eingänge und einem gewichteten festen Eingang zur Bestimmung der Schwelle anzugeben, die für verschiedene Kombinationen von Eingangsvariablen mit unterschiedlichen Gewichten einen einfachen und einheitlichen Aufbau besitzt und auch negative Gewichte von Eingangsvariablen ermöglicht. Diese Aufgabe löst die Erfindung dadurch, daß das Gatter einen ersten und einen zweiten Transistor enthält, die als ein Flipflop angeordnet sind, indem die Kollektorzone des ersten Transistors mit der Basiszone des zweiten Transistors und die Kollektorzone des zweiten Transistoren mit der Basiszone des ersten Transistors verbunden ist, wobei mindestens einer dieser Transistoren eine weitere Kollektorzone enthält, die mit einem leitenden Ausgangsanschluß versehen ist, und daß eine Anzahl von Strominjektorstrukturen zur Bestimmung der dem ersten und dem zweiten Transistor zugeführten Vorströme vorhanden sind, wobei der Zustand des Flipflops gemäß dem Unterschied zwischen dem insgesamt dem ersten Transistor zugeführten Vorstrom und dem insgesamt dem zweiten Transistor zugeführten Vorstrom bestimmt wird und die genannte Anzahl von Strominjektorstruktüren mit den logischen Eingängen zusammenarbeitende Injektorstrukturen und mindestens eine mit einem festen Eingang zusammenarbeitende Injektorstruktur umfassen.

In dieser Schaltung ist das Grundelement eines Schwellenlogikgatters ein als ein Flipflop angeordnetes Transistorenpaar, wodurch wesentliche Vorteile erhalten werden, nicht nur in bezug auf die Einfachheit des Layouts der Schaltung, die verhältnismäßig einfache Verbindungsmuster enthält, sondern auch in bezug auf die erhebliche Komplexität der logischen Funktionen, die in einem einzigen Gatter dargestellt werden können. Insbesondere gestattet die Anwendung des von Injektionsstrom gesteuerten, als Flipflop angeordneten Transistorenpaares als Grundelement die Darstellung logischer Funktionen in einfacher Form, die die Verwendung positiv sowie negativ gewichteter Schwellen mit sich bringen. Außerdem kann das Komplement zu einer Funktion leicht verfügbar sein. Ein weiterer Vorteil ist der, daß verhindert wird, daß die Dateneingangssignale dem logischen Gatter parallel angeboten werden, wodurch lange Verbindungsketten von Transistoren und somit lange Fortpflanzungsverzögerungszeiten vermieden werden.

Die Wirkung des Schwellenlogikgatters mit dem als Flipflop geschalteten Transistorenpaar beruht darauf, daß der erste Transistor »EIN« oder »AUS« und der zweite Transistor »AUS« oder »EIN« ist, abhängig davon, ob der Pegel des insgesamt der Basis des ersten Transistors zugeführten Vorstroms höher oder niedriger als der des insgesamt der Basis des zweiten Transistors zugeführten Vorstroms ist. Der feste Eingang, der die Schwelle des Gatters darstellt, ist durch einen Vorstrompegel mit einer Größe entsprechend der Schwelle dargestellt, wobei veränderliche Eingänge, die aus logischen Eingangssignalen bestehen, durch Vorstrompegel mit einer der Gewichtung der genannten Eingänge entsprechenden Größe dargestellt sind und ein fester Eingangsvorspannungsstrom, wenn er der Basis des ersten Transistors zugeführt wird, als positiv, und wenn der der Basis des zweiten Transistors zugeführt wird, als negativ betrachtet wird, während ein logischer Eingangsstrom, wenn er der Basis des zweiten Transistors zugeführt wird, als positiv, und wenn er der Basis des ersten Transistors zugeführt wird, als negativ betrachtet wird.

Bei einer Ausführungsform der Schaltung sind Mittel zur periodischen Entladung des als Flipflop geschalteten Transistorenpaares vorgesehen, so daß nach der Entladung der Zustand des Flipflops durch den Unterschied zwischen den Pegeln der den Basen des ersten und des zweiten Transistors zugeführten Vorströme bestimmt wird.

Bei anderen Ausführungsformen der Schaltung nach der Erfindung erfolgt die Änderung des Zustandes in der Schaltung auf kontinuierliche Weise und braucht das Flipflop nicht periodisch entladen zu werden. Bei einer derartigen Ausführungsform befindet sich in dem ersten sowie in dem zweiten Transistor des Flipflops eine zusätzliche Kollektorzone, die intern mit der Basiszone verbunden ist, um einen genormten Kollektorstrom in jedem der Kollektoren des Transistors zu erzeugen. Diese Anordnungsweise in linearen Schaltungen wird als ein Stromspiegel bezeichnet. Durch die Anbringung solcher Kollektorstromnormierungsanschlüsse in dem ersten und dem zweiten Transistor des Flipflops wird der Zustand des Flipflops durch den Unterschied zwischen den den Transistorbasiszonen zugeführten Vorströmen bestimmt, wobei Zustandsänderungen auf kontinuierliche Weise erfolgen, wodurch es nicht notwendig ist, daß das Flipflop, wie in der zuerst beschriebenen Ausführungsform nach der Erfindung, periodisch entladen wird.

In praktisch bevorzugten Ausführungsformen der Schaltung sind der erste und der zweite Transistor als sogenannte invertierte vertikale Transistoren ausgeführt, d.h. derart, daß der Flächeninhalt der Kollektorzonen kleiner als der der Emitterzonen ist und der Kollektor/Basis-Übergang und der Emitter/Basis-Übergang im wesentlichen parallel zu der Hauptoberfläche des Halbleiterkörpers liegen. In einer derartigen Schaltung, in der der erste und der zweite Transistor den genormten Kollektorstromanschluß aufweisen, sind der erste und der zweite Transistor in einer Halbleiterschicht vom ersten Leitungstyp angebracht, die die Emitterzonen bildet, wobei die Basiszonen durch Oberflächengebiete vom entgegengesetzten Leitungstyp innerhalb der Schicht vom ersten Leitungstyp gebildet werden und die Kollektorzonen in den respektiven Gebieten vom entgegengesetzten Leitungstyp durch Oberflächengebiete vom ersten Leitungstyp gebildet werden und in dem ersten sowie in dem zweiten Transistor der Flächeninhalt der zusätzlichen Kollektorzone, die mit der Basiszone verbunden ist, kleiner als der Flächeninhalt der oder jeder verbleibenden Kollektorzone ist. Auf diese Weise kann der Verstärkungsfaktor des Stromspiegels ß_m, d. h. die Verstärkung, die über eine freie Kollektoroberflächeneinheit gemessen wird, die in der Praxis mit dem der Basis des anderen Transistors im Flipflop verbundenen Kollektor entspricht, gleich 1 gemacht werden, wobei bemerkt wird, daß bei Anwen-

dung von Kollektorzonen gleichen Flächeninhalts der Verstärkungsfaktor^ kleiner als 1 ist, weil der Verstärkungsfaktor ß_m durch die Formel

ßm -

(1 + l/ß)

gegeben wird, wobei β die Verstärkung ist, die über eine einzige freie Kollektoroberflächeneinheit gemessen wird, wenn der Stromnormierungsanschluß nicht vorhanden ist, weil sich β nicht »unendlich« nähert, son- ίο dem einen Wert aufweist, der im allgemeinen für die betreffende besondere Art von Anordnungen zwischen 1 und IS liegt.

In der genannten Schaltung, in der in dem ersten sowie dem zweiten Transistor eine derartige Kollektorzone vorhanden ist, die intern mit der Basis verbunden ist und einen kleineren Flächeninhalt als die oder jede verbleibende Kollektorzone aufweist, kann in einem oder in beiden Transistoren eine Kollektorzone mit einem leitenden Ausgangsanschluß einen größeren Flächeninhalt als diejenige Kollektorzone in demselben Transistor aufweisen, die mit der Basiszone des anderen Transistors verbunden ist. Da die Verstärkung von dem Kollektorflächeninhalt abhängt, ist das Ausgangslastvermögen des Gatters größer, je nachdem der Ausgangskollektor größer ist.

Bei einer Ausführungsform der integrierten Injektionslogikschaltung nach der Erfindung, in der die logischen Eingänge je eine positive Gewichtung aufweisen und der feste Eingang eine positive Gewichtung aufweist, führen die mit den logischen Eingängen zusammerarbeitenden Strominjektorstrukturen dem zweiten Transistor des Flipflops Vorstrom zu, während die oder jede mit dem festen Eingang zusammenarbeitende Strominjektorstruktur dem ersten Transistor des Flipflops einen festen Gesamt-Vorstrom zuführen.

In komplexeren Ausführungsformen der Schaltung umfassen die logischen Eingänge mindestens einen Eingang mit positiver Gewichtung und mindestens einen Eingang mit negativer Gewichtung, wobei die oder jede der mit einem positiv gewichteten logischen Eingang zusammenarbeitenden Strominjektorstrukturen dem ersten Transistor des Flipflops Vorstrom zuführen und die oder jede mit einem negativ gewichteten logischen Eingang zusammenarbeitende Strominjektorstruktur dem zweiten Transistor des Flipflops Vorstrom zuführt.

In der zuletzt genannten Ausfuhrungsform führt abhängig davon, ob der feste Eingang positiv oder negativ gewichtet ist, die oder jede mit dem festen Eingang zusammenarbeitende Strominjektorstruktur einen festen Gesamtvorstrom dem ersten Transistor bzw. dem zweiten Transistor zu.

Wenn es erforderlich ist, eine Veränderliche in ihrer Komplementform anzuwenden, wird eine Form negativer Gewichtung verwendet. So wird das Komplement A eines erforderlichen logischen Eingangs/4 mit einer Gewichtung W_A vorgegebenen Vorzeichens durch die Anbringung eines Strominjektors erhalten, der einen gewichteten Vorstrom der geeigneten Größe W_A, aber vom entgegengesetzten Vorzeichen liefert, und die oder jede mit dem festen Eingang zusammenarbeitende Strominjektorstruktur einen festen Gesamt-Vorstrom liefert, dessen Größe dem festen Schwellenvorstrom des Gatters abzüglich eines Betrags gleich der Gewichtung W_A des dem genannten logischen Eingang A entsprechenden Vorstroms entspricht.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, dafür zu sorgen, daß die Strominjektorstrukturen in bezug auf die Basiszonen des ersten und des zweiten Transistors vorgespannt werden. So ist es z.B. möglich, sogenannte vertikale Injektorstrukturen zu verwenden, wie sie in der britischen Patentschrift 13 98 864 beschrieben sind. In in der Praxis bevorzugten Ausführungsformen weisen jedoch die Strominjektorstrukturen eine sogenannte laterale Form auf, während die den Vorstrom erhaltenden Basiszonen der Transistoren und die Strominjektorstrukturen derart angeordnet sind, daß die den ersten Leitungstyp kennzeichnende Basiszone eines Transistors des Flipflops Vorstrom von den ersten Leitungstyp kennzeichnenden Trägern empfängt, die von einer Halbleiterzone vom ersten Leitungstyp des Strominjektors in eine Zone vom entgegengesetzten Leitungstyp, die die Basiszone von der Strominjektorzone vom ersten Leitungstyp trennt, injiziert werden, wobei die Gewichtung eines Eingangs durch die Länge der Strominjektorzone vom ersten Leitungstyp, über die die Injektion von Trägern stattfindet, bestimmt wird. Die lateralen Strominjektorstrukturen können leicht für die Lieferung eines Vorstroms vielerlei verschiedener Gewichtungen ausgebildet werden, weil die Injektion von Ladungsträgern von der Strominjektorzone vom ersten Leitungstyp pro Längeneinheit der genannten Zone nahezu gleichmäßig ist, so daß entsprechende Injektorzonen verschiedener Längen zur Erzielung der Größengewichtung verwendet werden. Es ist selbstverständlich möglich, andere Mittel zu verwenden, um verschiedene Pegel injizierten Vorstroms für die Bestimmung der Größe der Gewichtung zu erhalten, und in diesem Zusammenhang sei auf die britische Patentschrift 13 98 867 verwiesen.

In gewissen Ausführungsformen der Schaltung, in denen die genannten lateralen Strominjektoren verwendet werden, werden die Strominjektorstrukturen durch je drei aufeinanderfolgende Halbleitergebiete abwechselnden Leitungstyps gebildet, von denen die dritten Gebiete des Basiszonen des ersten und des zweiten Transistors des Flipflops entsprechen.

In anderen Ausfiihrungsformen der Schaltung, in denen die genannten lateralen Strominjektoren verwendet werden, werden die Strominjektorstrukturen durch je fünf aufeinanderfolgende Halbleitergebiete abwechselnden Leitungstyps gebildet, von denen die fünften Gebiete des Basiszonen des ersten und des zweiten Transistors des Flipflops entsprechen.

In den zuletzt genannten Ausführungsformen werden sogenannte Fünfschichteninjektoren verwendet. In einer praktischen bevorzugten Ausführungsform enthält nur jede der mit den logischen Eingängen zusammenarbeitenden Strominjektorstrukturen einen leitenden Eingangsanschluß an das dritte Gebiet und sind die ersten Gebiete sämtlicher Strominjektorstrukturen zusammengeschaltet. Auf diese Weise wird eine vollständige Kompatibilität mit den üblichen integrierten Injektionslogikschaltungen erhalten, wie nachstehend beschrieben werden wird. Außerdem werden bei Anwendung solcher Fünfschichtenstrominjektorstrukturen weiter Mittel vorgesehen, mit deren Hilfe komplexere logische Funktionen unter Verwendung sogenannter wechselseitiger Inhibition dargestellt werden können, indem in einem dritten Gebiet mindestens einer der mit den logischen Eingängen zusammenarbeitenden Strominjektorstrukturen die Kollektorzone einer vertikalen Transistorstruktur angebracht wird, deren Emitterzone durch das Gebiet gebildet wird, das die zweite Schicht des Strominjektors bildet, wobei einer Verbindung zwischen dieser Kollektorzone und dem

dritten Gebiet einer anderen mit einem logischen Eingang zusammenarbeitenden Strominjektorstruktur vorhanden ist. Diese Verbindung kann mit einer mit einem positiv gewichteten logischen Eingang oder mit einem negativ gewichteten logischen Eingang zusammenarbeitenden Strominjektorstruktur hergestellt sein.

Einige Ausfiihrungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. lein Schaltbild eines Teiles einer ersten Ausfiihrungsform einer I²L-Schaltung nach der Erfindung,

Fig. 2 ein Schaltbild eines Teiles einer zweiten Ausführungsform einer I²L-Schaltung nach der Erfindung, in der sogenannte »Stromspiegek-Techniken angewandt werden,

Fig. 3 blockschematisch ein logisches Gatter, das in einer I²L-Schaltung nach der Erfindung vorhanden ist,

Fig. 4 schematisch eine Draufsicht auf einen Teil des Halbleiterkörpers einer I²L-Schaltung nach der Erfindung unter Verwendung von Dreischichtenstrominjektoren,

Fig. 5 schematisch einen Querschnitt längs der Linie V-V in Fig. 4,

Fig. 6 das Schaltbild eines Teiles einer I²L-Schaltung nach der Erfindung, in der Fünfschichtenstrominjektoren verwendet werden,

Fi g. 7 schematisch eine Draufsicht auf einen Teil des Halbleiterkörpers einer I²L-Schaltung der in F i g. 6 dargestellten Form,

Fig. 8 schematisch einen Querschnitt längs der Linie VIII-VIII in Fig. 7,

Fig. 9 blockschematisch das logische Gatter nach Fig. 8,

Fig. 10 blockschematisch das logische Schaltbild einer Volladdiererschaltung, die in Schwellenlogik ausgeführt ist,

Fig. 11 eine Draufsicht auf den Halbleiterkörper einer I²L-Schaltung nach der Erfindung, in der die Volladdiererschaltung nach der Erfindung vorhanden ist,

Fig. 12 die Wahrheitstabelle einer komplexen logisehen Funktion,

Fig. 13 blockschematisch ein logisches Schaltbild der durch die Wahrheitstabelle nach Fig. 12 dargestellten logischen Funktion, ausgeführt in Schwellenlogik in einer Form mit drei Gattern,

Fig. 14 eine Draufsicht auf den Halbleiterkörper einer I²L-Schaltung nach der Erfindung, in der die logische Funktion nach den Fig. 12 und 13 vorhanden ist,

Fig. 15 eine Draufsicht auf den Halbleiterkörper einer Schwellengatter-I²L-Schaltung nach der Erfindung, in der das beschriebene Prinzip sogenannter wechselseitiger Inhibition in den logischen Eingängen angewandt wird,

Fig. 16 blockschematisch das Schwellenlogikgatter, das in der Schaltung nach Fig. 15 vorhanden ist,

Fig. 17 eine Draufsicht auf den Halbleiterkörper einer anderen Schwellengatter-I²L-Schaltung nach der Erfindung, in der auch die genannte wechselseitige Inhibition angewandt wird, und

Fig. 18 blockschematisch das Schwellenlogikgatter, das in der Schaltung nach Fig. 16 vorhanden ist

Fig. 1 zeigt ein logisches Gatter, das einen Teil einer I²L-Schaltung nach der Erfindung bildet und drei veränderliche logische Eingänge und einen festen Eingang aufweist Das Gatter enthält ein Flipflop mit zwei npn-Transistoren /, und t₂, wobei die Basiszone von r_t mit einer ersten KoUektorzone von t₂ und eine erste Kollektorzone von r, mit der Basiszone von t₂ verbunden ist, während die Emitterzonen zusammengeschaltet sind. Der Transistor /, enthält eine zweite KoUektorzone, die einen leitenden Ausgangsanschluß aufweist, der als ein Ausgang Q dargestellt ist. Der Transistor t₂ enthält eine zweite KoUektorzone, die einen leitenden Ausgangsanschluß aufweist, der als das Komplement 3 dargestellt ist. Drei pnp-Transistoren, von denen veränderliche logische Eingänge A, B und Can die Emitterzonen angelegt werden, sind mit ihren Basiszonen und Kollektorzonen zusammengeschaltet, wobei diese Transistoren Dreischichtenstrominjektorstrukturen bilden, die der Basis des Transistors t₂ einen Vorstrom zuführen. Ein weiterer pnp-Transistor mit einem festen Eingang T bildet eine Dreischichtensaoininjektorstruktur, die der Basis des Transistors t\ Vorstrom zuführt. Die mit dem festen Eingang T zusammenarbeitende Sirorninjekiorstruktur führt konstant der Basis des Transistors Z₁ einen Vorstrom /_rzu, der eine vorbestimmte Größe entsprechend der gewünschten Gewichtung 7Vr des logischen Gatters aufweist. Die mit den veränderlichen Eingängen A, B und C zusammenarbeitenden Strominjektorstrukturen können, je nachdem die Eingänge erregt sind oder nicht, Vorströme liefern, die je eine vorbestimmte Größe l_A, Iβ und I_c entsprechend den t-cwünschten Gewichtungen W_A, W_B und W_cder logischen Eingänge des Gatters aufweisen. Die vorbestimmte Größe eines vo~ einer Dreischichtenstrominjektorstruktur gelieferten Vorstroms ist eine Funktion der an das erste Gebiet des Strominjelctors angelegten Spannung und der Länge dieses Gebietes, wie nachstehend im Detail beschrieben wird.

Die Schaltung nach Fig. 1 wirkt wie folgt. Ein Schalter S stellt hier Taktmittej zur periodischen Entladung des Flipfiops dar. Beim öffnen des Schalters wird der Endzustand des Flipfiops durch Eingangsströme bestimmt, die von den Strominjektoren geliefert werden. Wenn I_T>I_A+ I_B + I_c ist, ist r, »EIN« und I₂ »AUS«. Wenn /_r</₄ + /_B + /_c ist, ist r, »AUS« und t₂ »EIN«. So kann der Vorstrom /_rdes mit dem festen Eingang Γ zusammenarbeitenden Injektors als ein Schwellenstrom betrachtet werden, den die Summe der von den mit den logischen Eingängen A, B und C zusammenarbeitenden Injektoren gelieferten Vorströme überschreiten muß, damit das Flipflop den Zustand erreicht, in dem t₂ »EIN« und /, »AUS« ist. Die besondere Schaltfunktion der veränderlichen Eingänge A, B und C, die mittels des logischen Gatters nach Fig. 1 erhalten ist, wird durch die Eingangsgewichtungen W_M W_B, W_c und die Schwelle W_T bestimmt. So ist, wenn W_A = 2, W_B = W_c = 1 und die Schwelle W_T=Yh ist, die erhaltene Funktion A + (B ■ C), wobei + bzw. · die Booleschen Beziehungen ODER bzw. UND darstellen. Wenn dieselben Werte für W_M W_B und W_c zutreffen und die Schwelle W_T = 2V2 ist, ist die erhaltene Funktion A-(B + C).

Auf diese Weise werden in einem einzigen Gatter Funktionen detektiert, die in einem Booleschen System eine Anzahl von Gattern erfordern, während weiter die Möglichkeit zur Verbesserung der Zeitverzögerung sowie der Packungsdichte erhalten wird.

Im Schaltbild nach Fig. 2 ist ein ein Flipflop bildendes Transistorenpaar I₁, t₂ dargestellt, das dem nach Fig. 1 ähnlich ist, aber bei dem in jedem der beiden Transistoren r, und t₂ eine zusätzliche Kollektorzone vorhanden ist, die intern mit der Basiszone verbunden ist, um einen genormten Kollektorstrom in jedem der Kollektoren des Transistors zu erzeugen. Diese Schal-

tungskonfiguration in einem in analogen Schaltungen verwendeten Mehrkollektortransistor wird als ein Stromspiegel bezeichnet. Die Mittel, durch die die Stromverstärkung ß_m wie oben beschrieben, gleich 1 gemacht wird, werden nachstehend beschrieben. Die Wirkung der Schaltung nach Fig. 2, die nicht die periodische Entladung des Flipflops erfordert, ist derart, daß der Zustand von der relativen Größe der Gesamtvorströme I₁ und I₂ abhängt, die über Strominjektoren geliefert werden, die an Punkten 1 und 2 angeordnet sind. Wenn I₂ > I₁ ist, kann /, I₂ über den Transistor t₂ ableiten, so daß t₂ »EIN« und J₁ »AUS« ist. Wenn I₂ derart abgeleitet wird, daß I₂ kleiner als /, wird, kann I₂ /, nicht mehr über t₂ ableiten, weil./?_m = 1, aber /, kann I₂ über I₁ ableiten. Daher ändert sich der Zustand des Flipflops derart, daß r. »EIN« und t₂ »AUS« ist. Die Eingangsvorströme für das Flipflop über die Punkte 1 und 2 werden von Strominjektorstrukturen geliefert, von denen einige gesondert mit den veränderlichen logischen Eingängen des Gatters zusammenarbeiten, während die oder jede verbleibende Strominjektorstruktur mit einem festen Eingang zusammenarbeitet, um die Schwelle zu bestimmen. Eine positive Schwelle ist mit T+ bezeichnet, und die Strominjektorstruktur, die mit einem festen Eingang zusammenarbeitet, um den die genannte Gewichtung darstellenden Vorspannungsstrom zu liefern, ist an den Punkt 1 angeschlossen. Ein positiv gewichteter logischer Eingang ist mit /+ bezeichnet, und ein Strominjektor, der mit einem veränderlichen Eingang zusammenarbeitet, um den die genannte Gewichtung darstellenden Vorstrom zu liefern, ist an den Punkt 2 angeschlossen. Auf ähnliche Weise werden negative, mit T- bezeichnete Schwellen an den Punkt 2 angelegt, während negativ gewichtete logische Eingänge, die mit /- bezeichnet sind, an den Punkt 1 angelegt werden.

Fig. 3 zeigt blockschematisch ein logisches Gatter der in F i g. 2 dargestellten Form mit einer Schwelle W₇, wobei die logischen Eingänge A, B... NGewichtungen W_M W_B ... W_n aufweisen. Diese Notation wird in der Beschreibung einiger weiteren Ausführungsformen verwendet.

Die schematische Ausführungsform einer I²L-Schaltung nach der Erfindung, die nun an Hand der Fig. 4 und 5 beschrieben wird, ist ein einfaches logisches Gatter der in Fig. 2 dargestellten Form, in dem die Strominjektoren je eine Dreischichtenstruktur aufweisen. Der Einfachheit halber sind die weiteren Verbindungen von den Ausgängen und zu den Eingängen der Schaltung nicht dargestellt, wobei bemerkt wird, daß in der Praxis die besondere Konfiguration komplexer sein wird. Der Halbleiterkörper der integrierten Schaltung enthält ein p-leitendes Siiiziumsubstrat 11 mit einer daraufliegenden epitaktischen η-leitenden Siliziumschicht 12. In dem im Querschnitt nach Fig. 5 dargestellten Teil des Körpers liegt eine n⁺-leitende vergrabene Schicht 10 in der Nähe der Grenzfläche zwischen dem Substrat 11 und der Schicht 12. Auf der Oberfläche der Schicht 12 befindet sich eine Siliziumoxidschicht 13. Der Deutlichkeit halber ist die Oxidschicht 13 mit einer gleichmäßigen Dicke dargestellt, aber in der Praxis wird sich die Dicke über verschiedene Teile der Oberfläche ändern. In der epitaktischen Schicht 12 befinden sich pdiffundierte Inseln 14-19, die sich bis zu der oberen Fläche des Körpers erstrecken. Die p-leitenden Inseln werden teilweise von einem n⁺-diflundierten Gebiet 20 begrenzt, das sich bis in die η-leitende Schicht 12 bis zu der n⁺-leitenden vergrabenen Schicht 10 erstreckt Der Deutlichkeit halber ist das n⁺-Oberflächengebiet in Fig. 4 schraffiert dargestellt. Es sei bemerkt, daß, dort wo der Seitenrand des p-leitenden Gebietes 16 dem Seitenrand des p-leitenden Gebietes 14 zugewandt ist, die n⁺-Schicht 20 fehlt. Auf ähnliche Weise sind die lateralen, einander zugewandten Ränder der p-leitenden Gebiete 17 und 15, der p-leitenden Gebiete 18 und 15 und der p-leitenden Gebiete 19 und 15 nur durch das η-leitende Material der epitaktischen Schicht voneinander getrennt, wobei die n⁺-Schicht 20 in diesen Gebieten fehlt.

In dem p-leitenden Gebiet 14 liegen n⁺-Oberflächengebiete 21,22 und 23 und in dem p-leitenden Gebiet 15 n⁺-Oberflächengebiete 24,25 und 26. Ohmsche Verbindungen 27 und 28 mit den p-leitenden Gebieten 14 bzw. 15 sind über Fenster in der Oxidschicht 13 hergestellt. Zwischenverbindungen sind auf der Oberfläche vorhanden und sind der Deutlichkeit halber mit vollen Linien angedeutet, während sie in der Praxis aber durch Leiterbahnen, z. B. aus Aluminium, gebildet werden. So sind die n⁺-Gebiete 23 und 26 miteinander und über die ohmsche Verbindung 27 mit dem p-leitenden Gebiet 14 verbunden. Auf ähnliche Weise sind die n⁺-Gebiete 22 und 25 miteinander und über die ohmsche Verbindung 28 mit dem p-leitenden Gebiet 15 verbunden. Das p-!eitende Gebiet 16 weist einen leitenden Anschluß auf, der beim Betrieb mit dem positiven Anschluß der Speisequelle verbunden ist, deren negativer Anschluß mit der η-leitenden epitaktischen Schicht 12 verbunden ist. Die p-leitenden Gebiete 17, 18, 19 weisen leitende Anschlüsse für die logischen Eingänge A, B und Cauf. Die n⁺-Gebiete 21 und 24 weisen leitende Ausgangsanschlüsse auf, die in der Praxis zu weiteren Gebieten in der Schaltung führen.

Die Schaltung nach Fig. 4 und 5 ist nur eine illustrative einfache Darstellung einer Schaltung der in Fig. 2 gezeigten Form mit drei positiv gewichteten Eingängen A, B und C und einem einzigen positiven Schwelleneingang. Die Transistoren Z₁ und t₂ enthalten Basiszonen, die durch die p-leitenden Inseln 14 bzw. 15 gebildet werden, während die Emitterzonen durch die n-leitende Schicht 12 gebildet werden. In dem Transistor I₁ bilden die n⁺-Gebiete 21,22 und 23 Kollektorzonen, von denen die Kollektorzone 23 mit der Basiszone über die Verbindung 27 verbunden ist. Auf ähnliche Weise bilden in dem Transistor t₂ die n⁺-Gebiete 24, 25 und 26 Kollektorzonen, von denen die Kollektorzone 25 mit der Basiszone über die Verbindung 28 verbunden ist. In dem Transistor t_x ist die Ausgangskollektorzone 21 vorhanden, deren Flächeninhalt größer als der der Kollektorzonen 22 und 23 ist, damit die Stromverstärkung und somit der Ausgangslastfaktor des Gatters vergrößert werden. Auf ähnliche Weise ist in dem Transistor t₂ die Kollektorzone 24 vorhanden, die einen entsprechend größeren Flächeninhalt als die Kollektorzonen 25 und 26 aufweist. Die p-leitenden Gebiete 17,18 und 19 bilden je die erste Schicht von Dreischichtenstrominjektorstrukturen, von denen die zweite Schicht durch die η-leitende Schicht 12 und die dritte Schicht durch die η-leitende Schicht 12 und die dritte Schicht durch die p-leitende Basiszone 15 gebildet wird. So bilden die Gebiete 17, 12,15 einen lateralen pnp-Transistor, dessen Emitterzone durch das Gebiet 17 gebildet wird und dessen Kollektorzone der Basiszone 15 des Transistors t₂ entspricht. Auf ähnliche Weise bilden die Gebiete 18, 12, 15 und 19, 12, 15 laterale pnp-Transistoren, deren Kollektorzone der Basiszone des invertierten vertikalen Transistors t₂ entspricht. Die Längen der D-leitenden

Injektorgebiete 17,18,19, die derp-leitenden Basiszone 15 von /₂ zugewandt sind, weisen ein Verhältnis von 2:1:1 auf. Bei einer den Punkten A, B und C gemeinsamen Spannung im erregten Zustand ist der in das η-leitende Gebiet injizierte Löcherstrom den Längen der Gebiete 17,18 und 19, die dem Gebiet 15 zugewandt sind, proportional, so daß diese Injektionsströme Gewichtungen W₄, W_B und W_c der logischen Eingänge A, B bzw. C von 2, 1 bzw. 1 Einheiten darstellen. Auf ähnliche Weise bildet das p-leitende Gebiet 16 die erste Schicht einer lateralen pnp-Dreischichtenstrominjektorstruktur 16,12,21 und die Länge des p-leitenden Gebietes 16, das dem Gebiet 14 zugewandt ist, das die Basiszone von I₁ bildet, ist 1¹Zz Einheiten in bezug auf die Längen der injizierenden Ränder der Gebiete 17,18 und 19. So weist, wenn das Gebiet 16 an einer festen Spannung liegt, die der genannten gemeinsamen Spannung entspricht, der feste Vorspannungseingang von I₁ eine Gewichtung von 1V2 Einheiten auf. Daher detektiert, wie oben beschrieben, dieses logische Gatter die Funktion (A+B- C) am Ausgangsanschluß der Kollektorzone 21 und ihr Komplement am Ausgangsanschluß der Kollektorzone 24.

An Hand der Fig. 6 wird nun eine weitere Ausführungsform einer rL-Schaltung nach der Erfindung beschrieben, in der Fünfschichtenstrominjektoren verwendet werden und die mit bekannten I^L-Techniken vollständig kompatibel ist. Das Flipflop entspricht dem nach Fig. 2. Der Hauptunterschied liegt in der Anwendung des Flipflops statt der Anwendung von Dreischiehterstrominjektoren. Diese Strukturen werden durch je in Reihe angeordnete Paare lateraler pnp-Transistoren gebildet, bei denen der Kollektor des ersten Transistors dem Emitter des zweiten Transistors entspricht. Die p-leitenden Emitter der ersten lateralen Transistoren jedes Paares sind beim Betrieb mit dem positiven Anschluß der Speisequelle verbunden und bilden Injektoren eines primären Vorstroms, wobei die Basiszonen der genannten Transistoren, die die zweiten Schichten der Strominjektoren bilden, zusammen mit dem anderen Anschluß der Speisequelle oder Erde verbunden sind. Die p-leitenden Emitterzonen der zweiten Transist(/!t''i jedes Paares bilden Quellen wiederinjizierten Vorstroms, der von den genannten primären Vorströmen abgeleitet wird. Für eine detaillierte Beschreibung des Mechanismus des Fünfschichtenstrominjektors sei auf die britische Patentschrift 13 98 868 verwiesen.

Das logische Gatter nach Fig. 6 enthält N positiv gewichtete logische Eingänge A, B... Λ'und einen einzigen positiven Schwelleneingang. Die logischen Eingangssignale werden, wie dargestellt, an die dritte Schicht der Strominjektorstrukturen angelegt, die der Basis von t₂ Vorstrom zuführen. Auf diese Weise dient das einer Strominjektorstruktur zugeführte logische Eingangssignal dazu, entweder den primären Vorstrom in dieser Injektorstruktur abzuleiten oder die Erzeugung wiederinjizierten Vorstroms zur Lieferung an die Basis von t₂ zu ermöglichen. Zur Lieferung des Schwellerstroms wird ein fester wiederinjizierter Vorstrom zugeführt, wobei keine Verbindung mit der dritten Schicht des Strominjektors vorhanden ist, weil der primäre Vorstrom in diesem Strominjektor immer der Basis des Transistors t\ zugeführt werden muß. Auf diese Weise sind alle in das Flipflop gelangten Vorströme um einen Faktor a² niedriger als der der Energiequelle entnommene Strom, wobei α die gemeinsame Basisstromverstärkung jeder lateralen pnp-Transistorstruktur ist.

In der Draufsicht nach Fig. 7 und dem Querschnitt nach Fig. 8 ist ein Beispiel der Schaltung nach Fig. 6 dargestellt. Es handelt sich um ein einziges logisches Gatter mit logischen Eingängen A, B und Cmit Gewichtungen von 2,1 bzw. 1 Einheiten und mit einer Schwelle von 1V2 Einheiten. Dieses Gatter ist schematisch durch das Blockschaltbild der Fig. 9 dargestellt, und die dargestellte logische Funktion ist dieselbe wie in Fig. 4 und 5, und zwar A + (B · C). In der Draufsicht nach Fig. 7 und dem Querschnitt nach Fig. 8 sind unterschiedliche Schichten und Gebiete des Halbleiters, die denen in der Ausfuhrungsform nach Fig.4 und 5 entsprechen, mit denselben Bezugsziffern bezeichnet. Der Hauptunterschied liegt darin, daß die p-leitenden Injektorgebiete 16 und 17 bis 19 einen wiederinjizierten Vorstrom liefern, der von einem primären Vorstrom abgeleitet ist, der von weiteren p-leitenden Injektorgebieten 31 und 32 geliefert wird. So injiziert das p-leitende primäre Injektorgebiet 31, das mit dem positiven Anschluß der Speisequelle verbunden ist, Löcher über einen Teil des η-leitenden Gebietes 12 in den zugekehrten Rand des p-leitenden Gebietes 16. Dadurch wird ein fester wiederinjizierter Eingangsvorstrom für die Basis 14 von Z₁ erhalten. Auf ähnliche Weise injiziert das p-leitende primäre Injektionsgt biet 32, das auch mit dem positiven Anschluß der Speisequelle verbunden ist, Löcher über Teile des η-leitenden Gebietes 12 in die zugewandten Ränder der p-leitenden Gebiete 17,18 und 19. Die logischen Eingangssignale werden über Leiterbahnen an die genannten Gebiete 17,18 und 19 angelegt. Auf diese Weise können wiederinjizierte Vorströme, deren Größen durch die Längen der Ränder der Gebiete 17,18 und 19 bestimmt werden, das Basiszone 15 von /₂ zugeführt werden, in Abhängigkeit davon, ob die Eingänge A, B und C »hoch« oder »niedrig« sind. In dieser Struktur weisen die Längen der Gebiete 16 und 17 bis 19, die den Transistorbasiszonen 14 bzw. 15 zugewandt sind, ein Verhältnis von l'/2 : 2 : 1 :1 Einheiten auf.

Es sei bemerkt, daß, um das gezeigte Gatter in eine komplexere Schaltung umzubauen, der Eingang A einen Eingangslastfaktor von 2 Einheiten aufweist, während die Eingänge B und Cje einen Eingangslastfaktor von 1 Einheit aufweisen. Der Ausgangslastfaktor eines solchen logischen Gatters wird durch drei Faktoren bestimmt, und zwar:

(a) die Flächeninhalte der Ausgangskollektoren 21 und 24,

(b) der minimal zugeführte Basisstrom, wenn ein Ausgang Q erforderlich ist (dieser minimale Basisstrom kann notwendigenfalls dadurch erhöht werden, daß zusätzliche Strominjektoren zu beiden Seiten des Flipflops in gleichen Zahlen angeordnet werden) und

(c) der hfg (α) des lateralen pnp-Transistors, der dem Flipflop einen wiederinjizierten Vorstrom liefert. Zum Beispiel weist in der Schaltung nach Fig. 7 und 8 der Ausgang Q einen Ausgangslastfaktor von 4,5 α, d. h. einen Basisstrom von 1V2 Einheiten und einen dreimal größeren Kollektor auf.

Fig. 10 zeigt blockschematisch eine in Schwellenlogik ausgeführte Volladdierschaltung. Diese enthält zwei Schwellenlogikgatter, von denen eines eine positive Schwelle von V2 Einheit aufweist und die Summe S liefert und das andere eine positive Schwelle von 1 V2 Einheiten aufweist und den Übertrag Cliefert. Jedes Gatter besitzt Eingänge Q₁, Q₂ und Q₃, die als Ausgänge von

anderen Gattern in der integrierten Schaltung, in der der Volladdierer vorhanden ist, abgeleitet sind, wobei jeder Eingang eine positive Gewichtung von 1 Einheit aufweist Eine Rückkopplung von dem Übertrag auf die Summe weist einen negativ η gewichteten Eingang von s 2 Einheiten auf.

Fig. 11 zeigt das Layout einer praktischen Schaltung, in der der Volladdierer nach Fig. 10 vorhanden ist, wobei diese Schaltung unter Verwendung von Fünfschichtenstrominjektorstrukturen auf gleiche Weise wie an Hand der F i g. 7 und 8 beschrieben aufgebaut ist. Der Halbleiterkörper weist eine entsprechende Form auf und enhält ein p-leitendes Substrat mit einer daraufliegenden η-leitenden epitaktischen Schicht, in der die Schaltungselemente gebildet werden. Zwei p-leitende Inseln 51 und 52 bilden primäre Injektorstreifen, die je die erste Schicht von Fünfschichtenstrominjektorstrukturen bilden. In der Mitte der Figur bilden p-leitende Gebiete 53 und 54 die Basisgebiete eines ein Flipflop bildenden Transistorenpaares eines logischen Gatters. Auf ähnliche Weise bilden die p-leitenden Gebiete 53' und 54' die Basisgebiete eines ein Flipflop bildenden Transistorenpaares eines zweiten logischen Gatters. Diejenigen Teile der Oberfläche, bis zu denen sich ein n⁺-leitendes isolierendes Oberflächengebiet erstreckt, sind, wie in dan vorhergehenden Figuren, schraffiert dargestellt. Auf diese Weise wird gezeigt, welche Teile der unterschiedlichen p-leitenden inselförmigen Oberflächengebiete von der n^Oberflächenschicht begrenzt werden. Die je ein Flipflop bildenden Transistorenpaare des ersten und des zweiten logischen Gatters weisen eine Konfiguration auf, die der an Hand der Fig. 7 beschriebenen Konfiguration ähnlich ist. So werden in dem ersten logischen Gatter die Transistoren mit Basisgebieten 53 und 54 kreuzweise über eine Verbindung zwischen einer Kollektorzone 57 und der Basiszone 54 und eine Verbindung zwischen einer Kollektorzone 58 und der Basiszone 53 miteinander gekoppelt. Diese Zwischenverbindungen sind in denselben Leiterbahnen mit den normierten Kollektorstromanschlüssen zwisehen einer zusätzlichen Kollektorzone 60 und der Basiszone 53 und zwischen einer zusätzlichen Kollektorzone 59 und der Basiszone 54 zusammengebaut. Ausgangskollektorzonen 61 und 62 sind vorhanden, aber in der beschriebenen Schaltung gibt es keine äußere Verbindung mit der Zone 62, wobei die Verbindung mit der Zone 61 über eine Leiterbahn 63 hergestellt ist, die die Ausgangssumme S bildet.

Die Eingangsströme des ein Flipflop bildenden Transistorenpaares des ersten logischen Gatters werden von Fünfschichteninjektorstrukturen geliefert, die auf den gegenüberliegenden Seiten des Flipflops angeordnet sind. Auf der dargestellten Unterseite liegen vier Injektorstrukturen, denen das p-leitende Gebiet 52 als die erste Schicht des primären Injektors gemeinsam ist. Die zweite und die vierte Schicht jeder dieser Injektorstrukturen werden durch Teile der η-leitenden epitaktischen Schicht gebildet. Die dritten Schichten werden durch p-leitende Gebiete 64 bis 67 gebildet. Die fünfte Schicht jeder Injektorstruktur wird durch die p-leitende Basiszone 54 eines der vertikalen invertierten npn-Transistoren des Flipflops gebildet.

Am unteren Teil der Figur sind drei sich parallel erstreckende Leiterbahnen vorhanden, die mit logischen Eingängen Q_u Q₂ und Q₃ verbunden sind. Das p-leitende Gebiet 64 wird über eine Öffnung in der Oberflächenisolierschicht in dem Halbleiterkörper durch die mit dem Eingang Q₁ verbundene Bahn kontaktiert. Auf ähnliche Weise wird das p-leitende Gebiet 65 durch die mit dem Eingang Q₂ veibundene Bahn und das p-leitende Gebiet 66 durch die mit dem Eingang Q₃ verbundene Bahn kontaktiert. Das p-leitende Gebiet 67 wird nicht über eine Leiterbahn kontaktiert.

Die Strominjektorstrukturen auf der Unterseite des Flipflops, deren dritte Schichten durch die p-leitenden Gebiete 64, 65 und 66 gebildet werden, können der Basiszone 54 in Abhängigkeit von den Pegeln der Eingänge Q_u Q₂ und Q) einen wiederinjizierten Votstrom liefern. Ein derartiger Vorstrom weist eine Gewichtung auf, die durch die Längen der Gebiete 64 bis 66, die dem Gebiet 54 zugewandt sind, bestimmt wird und im vorliegenden Falle für jede der genannten Strukturen 1 Einheit ist. Die Fünfschichteninjektorstruktur, deren dritte Schicht durch das p-leitende Gebiet 67 gebildet wird, bildet einen festen Eingang wiederinjizierten Vorstroms mit einer Gewichtung von 1 Einheit.

Auf der Oberseite des Flipflops des ersten logischen Gatters sind zwei Fünfschichtenstrominjektorstrukturen vorhanden, und bei diesen beiden Strukturen bildet das p-leitende Gebiet 51 die erste Schicht des primären Injektors. Die zweite und die vierte Schicht dieser Strominjektorstrukturen werden durch Teile der n-Ieitenden epitaktischen Schichten gebildet. Die dritten Schichten werden durch p-leitende Gebiete 69 und 70 gebildet. Die fünfte Schicht jeder Injektorstruktur wird durch die p-leitende Basiszone 53 eines der vertikalen invertierten npn-Transistoren des Flipflops gebildet.

Das p-leitende Gebiet 69 wird nicht kontaktiert, und die Fünfschichtenstrominjektorstruktur, in der dieses Gebiet vorhanden ist, bildet einen festen Eingang wiederinjizierten Vorstroms, dessen Gewichtung 1'/2 Einheiten ist, weil die Länge des Gebietes 69, das dem Gebiet 53 zugewandt ist, gleich dem 1,5fachen der Länge der Gebiete 64 bis 67 ist, die dem Gebiet 54 zugewandt sind, wobei zu bemerken ist, daß die Pegel des injizierten Vorstroms pro Längeneinheit auf beiden Seiten des Flipflops dieselben sind, weil die Injektoren 51 und 52 mit demselben positiven Speiseanschluß verbunden sind, wobei die Abstände zwischen den ersten und den dritten Schichten sowie die Abstände zwischen den dritten und den fünften Schichten und auch die Breiten der dritten Schichten auf beiden Seiten des Flipflops konstant gehalten werden. Das p-leitende Gebiet 70 wird durch eine Leiterbahn 71 kontaktiert, die mit dem ausgangskollektor eines der Transistoren im zweiten Flipflop verbunden ist. Die Fünfschichteninjektorstruktur, in der das Gebiet 70 als die dritte Schicht vorhanden ist, kann der Basiszone 53 in Abhängigkeit von dem Eingangspegel am Leiter 71 einen wiederinjizierten Vorstrom liefern, der seinerseits durch den Ausgang des zweiten logischen Gatters gebildet wird. Der Vorstrom weist eine Gewichtung von 2 Einheiten auf, die gemäß der Länge des Teiles des Gebietes 70, der dem Gebiet 53 zugewandt ist, bestimmt wird. So sind in dem ersten logischen Gatter auf der Oberseite ein fester Eingang injizierten Vorstroms mit einer Gewichtung von lh Einheiten und ein veränderlicher Eingang mit einer Gewichtung von 2 Einheiten vorhanden. Auf der Unterseite sind ein fester Eingang mit einer Gewichtung von 1 Einheit und drei veränderliche Eingänge Q_u Q₂ und Q] mit je einer Gewichtung von 1 Einheit vorhanden. Wenn von einem festen Eingang wiederinjizierten Vorstroms auf der Oberseite als Schwelleneingang mit positiver Gewichtung und von einem festen Eingang wiederinjizierten Vorstroms auf der Unterseite ausgegangen wird, der somit einen Schwelleneingang

mit negativer Gewichtung bildet, ist die Netto-Schwelleneingangsgewichtung I¹A Einheiten - 1 Einheit = ^lh Einheit. Wenn von einem veränderlichen logischen Eingang wiederinjizierten Vorstroms auf der Unterseite mit einer positiven Gewichtung und einem solchen Eingang auf der Oberseite mit einer negativen Gewichtung ausgegangen wird, ist ersichtlich, daß das erste logische Gatter logische Eingänge Q₁, Q₂ und Q₃ mit je einer positiven Gewichtung von 1 Einheit und einen weiteren vom Ausgang des zweiten logischen Gatters abgeleiteten Eingang mit einer Gewichtung von -2 Einheiten enthält

Das Flipflop des zweiten logischen Gatters weist eine gleiche Konfiguration wie das im ersten logischen Gatter vorhandene Flipflop auf, so daß entsprechende Teile mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet werden, jedoch unter Hinzufügung eines Akzents. Auf der Oberseite ist eine Fünischichteninjektorstruktur mit festem Eingang vorhanden, deren dritte Schicht das p-leitende Gebiet 73 ist and die einen festen Schwelleneingang wiederinjizierten Vorstroms an die p-leitende Basiszone 53' mit einer positiven Gewichtung von 2'Λ Einheiten liefert. Auf der Unterseite liegt eine einen festen Eingang aufweisende Fünfschichteninjektorstruktur, deren dritte Schicht das p-leitende Gebiet 74 ist und die einen festen Schwelleneingang wiederinjizierten Vorstroms an die p-leitende Basiszone 54' mit einer negativen Gewichtung von 1 Einheit liefert. So ist die Netto-Schwelle 1 Vi Einheiten.

Auf der Unterseite des zweiten logischen Gatters liegen drei Fünfschichtenstrominjektoren mit veränderlichen Eingängen, deren dritte Schichten durch p-leitende Gebiete 75,76 und 77 gebildet werden. Die p-leitenden Gebiete 75,76 und 77 werden durch die Bahnen kontaktiert, die mit den Eingängen Q₁, Q₁ und Q₃ verbunden sind. Die Längen der Gebiete 75 bis 77, die dem Gebiet 54' zugewandt sind, sind derart, daß die positive Gewichtung jedes Eingangs 1 Einheit ist.

Die Schaltung nach Fig. 11 enthält weiter Verbindungsleiterbahnen 81 und 82 für die p-leitenden primären Injektionsgebiete 51 bzw. 52 über Öffnungen in der Oberflächenisolierschicht und eine Leiterbahn 83, die Verbindungen mit der η-leitenden epitaktischen Schicht über das n⁺-Oberflächengebiet durch Öffnungen in der Oberflächenisolierschicht bildet.

Es leuchtet ein, daß infolge der Ausbringung logischer Gatter, die aus Flipflops aufgebaut sind, das Layout der Schaltung verhältnismäßig einfach und das Muster von Leiterbahnen auf der Oberfläche nicht komplex ist. Es wird geschätzt, daß, wenn eine solche Volladdiererschaltung unter Verwendung der erfindungsgemäßen Schwellen I²L-Schaltung gebildet wird, im Vergleich zu der Bildung einer solchen Schaltung in logischen NAND-I²L die Oberflächeneinsparung etwa 29% beträgt. Außerdem erfordert das Layout eines üblichen I²L-Volladdierers die Anwendung größerer Längen von Leiterbahnen, und die Anzahl kontaktierter Gebiete beträgt 41, während diese Anzahl bei Anwendung der in Fig. 11 dargestellten Schwellen-I²L 24 beträgt.

F i g. 12 zeigt die logische Wahrheitstabelle einer komplexen Funktion mit vier Veränderlichen, A, B, C und D. Diese Funktion ist als

F=AOB+ABC+ÄBD+BCD

dargestellt. Die Funktion kann in drei veränderliche Schaltfunktionen zerlegt werden, so daß

F=AF, (BCD) + AF₂(BCD),

wobei

j
F₁ = BD + BCD =BD.

Fig. 13 zeigt das endgültige logische Schaltbild einer besonderen Lösung des Problems mit drei Gattern. Die drei Schwellengatter weisen Gewichtungen von Vh,- h und -¹A Einheiten auf. Das erste Gatter weist Eingänge

ίο D, C, B mit Gewichtungen von 1,2 bzw. 1 Einheiten auf. Das zweite Gatter weist einen von dem Ausgang des ersten Gatters abgeleiteten Eingang mit einer Gewichtung von -3 Einheiten, Eingänge D, C, B mit je einer Gewichtung von 1 Einheit und einen Eingang Ά mit

einer Gewichtung von -2 Einheiten auf. Das dritte Gatter, von dem der Ausgang /"abgeleitet ist, weist einen von dem Komplementausgang des zweiten Gatters abgeleiteten Eingang mit einer Gewichtung von -3 Einheiten, Eingangs D und B mit je einer Gewich-

tung von 1 Einheit und einem Eingang Ä mit einer Gewichtung von 1 Einheit auf.

Fig. 14 zeigt die Ausführung des logischen Schaltbildes nach Fig. 13 in einer integrierten Schaltung. Der Halbleiterkök-per und die unterschiedlichen Gebiete für die Flipflops entsprechen denen in der Ausführungsform nach F i g. 11. Der Einfachheit halber sind entsprechende Gebiete und Schichten mit denselben Bezugsziffern bezeichnet. Der Hauptunterschied liegt darin, daß drei logische Gatter vorgesehen sind, von denen das dritte Gateer die Bezugsziffern unter Hinzufügung eines Doppeltakzents trägt, und daß die relativen Bemessungen der durch p-leitende Gebiete gebildeten dritten Schichten der Strominjektorstrukturen verschieden gewählt sind. Zur Vereinfachung der Beschreibung sind diese p-leitenden Gebiete nicht mit gesonderten Bezugsziffern versehen, sondern ist die in den respektiven logischen Gattern erhaltene relative Gewichtung in einem Kreis angegeben, der auf dem Gebiet vorhanden ist.

Wenn also von der Annahme ausgegangen wird, daß feste Schwelleneingänge auf der Oberseite der Flipflops eine positive Gewichtung und auf der Unterseite derselben eine negative Gewichtung aufweisen, und daß veränderliche logische Eingänge auf der Unterseite der Flipflops eine positive Gewichtung und auf der Oberseite derselben eine negative Gewichtung aufweisen, trifft folgendes zu: Im ersten logischen Gatter, das rechts in der Figur dargestellt ist und bistabile Transistoren mit Basiszonen 53 und 54 enthält, sind ein fester Schwelleneingang mit einer positiven Gewichtung von 1V2 Einheiten und veränderliche logische Eingänge C, B und D mit positiven Gewichtungen von 2,1 bzw. 1 Einheit vorhanden. Auch ist ein Ausgangsanschluß 91 an die dritte Schicht eines mit dem zweiten logischen Gatter zusammenarbeitenden Injektors vorhanden.

Im zweiten logischen Gatter, das in der Mitte der Figur dargestellt ist und das bistabile Transistoren mit Basiszonen 53' und 54' enthält, sind ein fester Schwelleneingang mit einer positiven Gewichtung von 1V2 Einheiten, ein veränderlicher logischer Eingang mit einer negativen Gewichtung von 3 Einheiten, der von dem Ausgang des ersten logischen Gatters abgeleitet ist, und veränderliche logische Eingänge A, B, D und C mit positiven Gewichtungen von 2 Einheiten, 1 Einheit, 1 Einheit bzw. 1 Einheit vorhanden. Dies entspricht nicht genau dem logischen Schaltbild der Fig. 10, das im zweiten logischen Gatter eine negative Schwelle von V2 Einheit und das Komplement von A,

und zwar Ά, mit einer Gewichtung von -2 Einheiten enthält. In diesem Teil der Schaltung wird das Komplement Ά mit einer Gewichtung von -2 Einheiten dadurch erhalten, daß A mit einer Gewichtung von +2 Einheiten verwendet und 2 zu der Schwelle des Gat- s ters addiert wird, und zwar dadurch, daß die Schwelle -¹A + 2 = +Vk gemacht wird.

Im dritten logischen Gatter, das links in der Figur dargestellt ist und das bistabile Transistoren mit Basiszonen 53" und 54" enthält, sind ein fester Schwelleneingang mit einer negativen Gewichtung von Vk Einheiten, veränderliche logische Eingänge B und D mit je einer positiven Gewichtung von 1 Einheit, ein veränderlicher logischer Eingang A mit einer negativen Gewichtung von I Einheit und ein veränderlicher logischer Eingang, der von dem Komplementausgang des zweiten logischen Gatters abgeleitet ist und eine negative Gewichtung von 3 Einheiten aufweist, vorhanden. Dies entspricht wieder nicht genau dem logischen Blockschaltbild der Fig. 10, das im dritten logischen Gatter eine negative Schwelle von ^lk Einheit und das Komplement von A\, und zwar Ä\, mit einer Gewichtung von 1 Einheit enthält. In diesem Teil der Schaltung wird das Komplement Ά mit einer Gewichtung von 1 Einheit dadurch erhalten, daß A mit einer Gewichtung von -1 Einheit verwendet und daß 1 von der Schwelle des Gatters subtrahiert wird, und zwar dadurch, daß die Schwelle -^lk - 1 = -Vk Einheiten gemacht wird.

Eine Weiterbildung wird nun an Hand der Fig. 15 beschrieben, die einen Teil eines logischen Gatters zeigt, der die kreuzweise gekoppelten Transistoren des Flipflops enthält, die auf die in den vorhergehenden Ausführungsformen beschriebene Weise als invertierte vertikale npn-Transistoren ausgebildet sind. Die Emitterzonen der Transistoren des Flipflops werden durch eine gemeinsame η-leitende epitaktische Schicht gebildet, in der die durch p-lcitende Gebiete 101 und 102 gebildeten Basiszonen angebracht werden. Die Ausgangskollektorzonen der genannten Transistoren werden durch n⁺-Gebiete 103 und 104 gebildet, wobei ein Transistor weitere Kollektorzonen 105 und 106 enthält, von denen die Kollektorzone 106 mit der Basiszone verbunden ist, während der andere Transistor weitere Kollektorzonen 107 und 108 enthält, von denen die Kollektorzone 108 mit der Basiszone verbunden ist.

Auf der Eingangsseite des Transistors mit der Basiszone 101 liegen drei Fünfschichteninjektorstrukturen. Ein p-leitendes Gebiet 111 bildet einen primären Injektor eines Löcherstroms, der von drei gesonderten p-leitenden Gebieten 112,113 und 114 empfangen wird, die die dritten Schichten der Strominjektorstrukturen bilden. Die Gebiete 112,113 und 114 können wiederinjizierte Vorströme der p-leitenden Basiszone 101 zuführen, und das Verhältnis zwischen den Längen ihrer Ränder, die der Zone 101 zugekehrt sind, beträgt 1:1:2, was dem Verhältnis zwischen den gelieferten wiederinjizierten Vorströmen entspricht.

In dem p-leitenden Gebiet 112 befindet sich ein n⁺- Gebiet 115, das den Kollektor eines invertierten vertikalen npn-Transistors bildet, dessen Basiszone durch das p-leitende Gebiet 112 und dessen Emitterzone durch die η-leitende epitaktische Schicht gebildet wird. Auf ähnliche Weise befindet sich in dem p-leitenden Gebiet U3einn⁺-Gebiet 116, das den Kollektor eines invertierten vertikalen npn-TransistoiS bildet, dessen Basiszone durch das p-leitende Gebiet 113 und dessen Emitterzone durch die η-leitende epitaktische Schicht gebildet wird. Eine Leiterbahn 117 auf der Qberflächenisolierschicht verbindet die Kollektorzonen 115 und 116 miteinander und bildet auch eine Verbindung mit der p-leitenden Zone 114. Leiterbahnen 118 und 119, die ohmisch mit den p-leitenden Zonen 112 und 113 verbunden sind, bilden Verbindungen mit logischen Eingängen anderer Gatter, und diese Eingänge werden durch die Buchstaben A und B dargestellt.

Auf diese Weise wird, indem Kollektorzonen vertikaler npn-Transistoren in den dritten Schichten einiger der Strominjektoren angebracht werden, ein logisches Gatter gebildet, in dem der günstige Effekt der sogenannten wechselseitigen Inhibition erhalten ist, wodurch ein veränderliches Eingangssignal ein oder mehr Eingangssignale sperren kann, die zu einem oder mehreren anderen veränderlichen Eingängen des Flipflops gehören.

Im vorliegenden Beispiel ist auf der Eingangsseite des die Basiszone 101 enthaltenden Transistors des Flipflops ein Gatter angebracht, das die »Exklusiv-Oder«- Funktionen für zwei Variable A und B ausführt, und zwar

F=AB+ΆΒ

und ihr Komplement

F= ΑΒ+ΆΒ .

Der Eingang Ä B wird intern über die Kopplung der Kollektorzonen 115 und 116 der zusätzlichen vertikalen npn-Transistoren mit dem Gebiet 114 erhalten. Infolge der besonderen Abmessungen der p-leitenden Gebiete 112, 113 und 114 ist, wenn A=O und B = O, AB=I, wobei zwei Einheiten wiederinjizierten Vorstroms die p-leitende Basiszone 101 von dem p-leitenden Gebiet 114 her erreichen, während keine Einheiten von den p-leitenden Gebieten 112 und 113 empfangen werden, weil der von diesen Gebieten empfangene primäre Vorstrom über die Bahnen 118 und 119 abgeleitet wird.

Wenn A = 1 und Ä = 0 ist, ist Ä B = 0, und es erreicht nur eine Einheit wiederinjizierten Vorstroms von dem p-leitenden Gebiet 112 her die p-leitende Basis 101, wobei keine Einheiten von den p-leitenden Gebieten 113 und 114 empfangen werden, weil die von diesen Gebieten empfangenen primären Vorströme über die Bahn 119 bzw. zu Erde über den Kollektor 116 abgeleitet werden, wobei bemerkt wird, daß der dem Gebiet 114 zugeführte Vorstrom anfänglich über den Kollektor 116 abgeleitet wird. Auf ähnliche Weise ist, wenn A=O und B=I ist, .45 = 0, und es erreicht nur eine Einheit wiederinjizierten Vorstroms von dem p-leitenden Gebiet 113 her die Basiszone 101.

Wenn A=B=I ist, ist Ä B = 0, und es erreichen zwei Einheiten wiederinjizierten Vorstrotns von den p-leitenden Gebieten 112 und 113 her die Basiszone 101, wobei keine Einheilen von der p-leitenden Zone 114 empfangen werden, weil die zusätzlichen vertikalen npn-Transistoren, deren Kollektorzonen in den p-leitenden Gebieten 112 und 113 liegen, leitend sind und zusammen den von dem Gebiet 114 empfangenen primären Vorspannungsstrom ableiten.

Auf der rechten Seite des Flipflops befindet sich ein einziger fester Eingang wiederinjizierten Vorstroms für die basiszone 102. Dieser Strom wird von einer Fünfschichtenstrominjektorstruktur geliefert, deren erste Schicht durch ein p-leitendes Gebiet 121 und deren dritte Schicht durch ein p-leitendes Gebiet 122 gebildet wird. Die Breite des p-leitenden Gebietes 122 ist gleich

der der p-leitenden Gebiete 112 bis 114, und dieses Gebiet wird von der ersten und der fünften Schicht des Injektors, und zwar den Gebieten 121 und 102, durch Abstände getrennt, die den Abständen zwischen den dritten Schichten und den ersten und fünften Schichten der Injektoren auf der anderen Seite des Flipflops entsprechen. Die Länge der Zone 122, die der Zone 101 zugewandt ist, ist derart, daß ein wiederinjizierter Vorstrom von 1Vi Einheiten erhalten wird. So weist das Gatter eine positive Schwelle von 1 Vi Einheiten, extern erzeugte logische Eingänge A, B mit je einer positiven Gewichtung von 1 Einheit und einen intern erzeugten logischen Eingang Ä E mit einer positiven Gewichtung von 2 Einheiten auf.

Es sei bemerkt, daß in der p-leitenden Zone 114 zwei weitere n⁺-Gebiete 124, 125 vorhanden sind, die die gleiche Dotierung wie die n⁺-Kollektorzonen 115 und 116 aufweisen. Die Zonen 124,125 dienen zum Ausgleichen der Injektorströme in den unterschiedlichen p-leitenden Gebieten 112,113,114. Auf ähnliche Weise wird eine zusätzliche n⁺-Zone 126 in der p-leitenden Zone 122 gebildet, die aber (in der Richtung quer zu der Stromflußrichtung) zweimal breiter als die Kollektorzonen 115 und 116 ist.

F ig. 16 zeigt blockschematisch eine symbolische Darstellung des in Fig. 15 gezeigten Gatters. Die eingeklammerten Symbole Ä und B bezeichnen einen intern erzeugten Eingang.

Fig. 17 zeigt eine weitere Abwandlung der Schaltung nach Fig. 15, bei der jedoch die wechselseitige Inhibitionsverbindung komplexer ist in der Weise, daß sowohl intern erzeugte Eingänge als auch extern gelieferte Eingänge der dritten Schicht einer Strominjektorstruktur zugeführt werden. Die Halbleitergebiete in dieser Schaltung sind mit denen in Fig. 16 identisch. Der Unterschied liegt nur in dem Verbindungsmuster in einer der Leiterbahnen, und zwar der Bahn 137, die mit dem p-leitenden Gebiet 114, wie in Fig. 15, mit der n⁺- Kollektorzone 116, wie in Fig. 15, aber nicht mit der Zone 115 verbunden ist, die schwebend gelassen wird, wobei diese Bahn mit einem logischen Eingang C verbunden ist. Auf diese Weise wird der Eingang C extern der p-leitenden Insel 114 zugeführt und wird auch E intern erzeugt und mit dem Eingang C verbunden, d. h., daß B für den zweifach ge wich te ten Injektor mit der p-leitenden Insel 114 »AUS« sein muß, um auf den C-Eingang zu reagieren. So wird die Funktion

= A-(B+ C)+ BC

den, indem D ■ B als eine Veränderliche und A · C al die andere Veränderliche verwendet wird, oder wen wechselseitige Inhibition benutzt wird, braucht nur c einziges Schwellengatter unter Verwendung derselbei Eingangsveränderlichen angewandt zu werden. Es selbstverständlich möglich, die Gleichmäßigkeit zw sehen den Fünfschichteninjektorstrukturen auf den be den gegenüberliegenden Seiten des Flipflops auß Betracht zu lassen; z. B. brauchen die Pegel der prim ren Vorströme auf den gegenüberliegenden Seiten nie einander gleich zu sein, vorausgesetzt, daß in dei respektiven Strukturen ein gewisser weiterer Ausgleicl vorgenommen wird.

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erzeugt, und Fig. 18 zeigt ein Blockschaltbild, daß das Gatter darstellt, wobei das eingeklammerte Symbol Ή die interne Erzeugung dieser Veränderlichen bezeichnet.

Es dürfte einleuchten, daß im Rahmen der Erfindung viele Abwandlungen möglich sind. In der Praxis brauchen die besonderen Gewichtungen, d.h. diejenigen der logischen Eingänge und/oder diejenigen des (der) festen Eingangs (Eingänge), nicht notwendigerweise alle feste Vielfache einer einzigen Einheit oder Vielfache plus eine halbe Einheit zu sein; es ist möglich, notwendigenfalls Änderungen vorzunehmen, um unterschiedliche Effekte in der Schaltung auszugleichen, die zu Ungleichmäßigkeit, z.B. in der Stromverstärkung oder Stromverteilung, führen. Auch können einige der beschriebenen Schaltungen gedrängter ausgeführt werden. Die Schaltung nach den Fig. 13 und 14 kann auch mit nur zwei Schwellengattern versehen wer-Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Integrierte Injektionslogikschaltung mit mindestens einem Schwellenlogikgatter mit einer s Anzahl gewichteter logischer Eingänge und einem gewichteten festen Eingang zur Bestimmung der Schwelle, dadurch gekennzeichnet, daß das Gatter einen ersten und einen zweiten Transistor enthält, die als ein Flipflop angeordnet sind, indem die Kollektorzone des ersten Transistors mit der Basiszone des zweiten Transistors und die Kollektorzone des zweiten Transistors mit der Basiszone des ersten Transistors verbunden ist, wobei mindestens einer dieser Transistoren eine weitere Kollektorzone is enthält, die mit einem leitenden Ausgangsanschluß versehen ist, und daß eine Anzahl von Strominjektorstrukturen zur Bestimmung der dem ersten und dem zweiten Transistor zugeführten Vorströme vorhanden sind, wobei der Zustand des Flipflops gemäß dem Unterschied zwischen dem insgesamt dem ersten Transistor zugeführten Vorstrom und dem insgesamt dem zweiten Transistor zugefuhrten Vorstrom bestimmt wird und die genannte Anzahl von Strominjektorstrukturen mit den logischen Eingangen zusammenarbeitende Injektorstrukturen und mindestens eine mit einem festen Eingang zusammenarbeitende Injektorstruktur umfassen.

2. Integrierte Injektionslogikschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich in dem ersten sowie in dem zweiten Transistor des Flipflops eine zusätzliche Kollektorzone befindet, die intern mit der Basiszone verbunden ist, um einen genormten Kollektorstrom in jedem der Kollektoren des Transistors zu erzeugen.

3. Integrierte Injektionslogikschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Transistor in einer Halbleiterschicht vom ersten Leitungstyp angebracht sind, die die Emitterzonen bildet, wobei die Basiszonen durch Oberflächengebiete vom entgegengesetzten Leitungstyp innerhalb der Schicht vom ersten Leitungstyp gebildet werden und die Kollektorzonen in den respektiven Gebieten vom entgegengesetzten Leitungstyp durch Oberflächengebiete vom ersten Leitungstyp gebildet werden und in dem ersten sowie in dem zweiten Transistor der Flächeninhalt der zusätzlichen Kollektorzone, die mit der Basiszone verbunden ist, kleiner als der Flächeninhalt der oder jeder verbleibenden Kollektorzone ist.

4. Integrierte Injektionslogikschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in einem oder in beiden Transistoren eine Kollektorzone mit einem leitenden Ausgangsanschluß einen größeren Flächeninhalt als diejenige Kollektorzone in demselben Transistor aufweist, die mit der Basiszone des anderen Transistors verbunden ist.

5. Integrierte Injektionslogikschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die logischen Eingänge je eine positive Gewichtung aufweisen, wobei die oder jede der mit den logischen Eingängen zusammenarbeitenden Strominjektorstrukturen dem zweiten Transistor des Flipflops Vorstrom zuführen und die oder jede mit dem festen Eingang zusammenarbeitende Strominjektorstruktur einen festen Gesamtvorstrom zuführt.

6. Integrierte Injektionslogikschaltung nach

einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die logischen Eingänge mindestens einen Eingang mit positiver Gewichtung und mindestens einen Eingang mit negativer Gewichtung umfassen, wobei die oder jede mit einem positiv gewichteten logischen Eingang zusammenarbeitende Strominjektorstruktur dem ersten Transistor des Flipflops Vorstrom zuführt, während die oder jede mit einjm negativ gewichteten logischen Eingang zusammenarbeitende Strominjektorstruktur dem zweiten Transistor des Flipflops Vorspannungsstrom zuführt.

7. Integrierte Injektionslogikschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß abhängig davon, ob der feste Eingang positiv oder negativ gewichtet ist, die oder jede mit dem festen Eingang zusammenarbeitende Strominjektorstruktur einen festen Gesamt-Vorstrom dem ersten Transistor bzw. dem zweiten Transistor zuführt.

8. Integrierte Injektionslogikschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Komplement eines erforderlichen logischen Eingangs mit einer Gewichtung vorgegebenen Vorzeichens durch die Anbringung eines Strominjektors erhalten wird, der einen gewichteten Vorstrom der geeigneten Größe, aber vom entgegengesetzten Vorzeichen liefert und die oderjede mit dem festen Eingang zusammenarbeitende Strominjektorstruktur einen festen Gesamt-Vorstrom liefert, dessen Größe dem festen Schwellenvorstrom des Gatters abzüglich eines Betrags gleich der Gewichtung des dem genannten logischen Eingang entsprechenden Vorstrom entspricht.

9. Integrierte Injektionslogikschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die den Vorstrom erhaltenen Basiszonen der Transistoren und die Strominjektorstrukturen derart angeordnet sind, daß die den ersten Leitungstyp kennzeichnende Basiszone eines Transistors des Flipflops Vorstrom von den ersten Leitungstyp kennzeichnenden Trägern empfängt, die von einer Halbleiterzone vom ersten Leitungstyp des Strominjektors in eine Zone vom entgegengesetzten Leitungstyp, die die Basiszone von der Strom injektorzone vom ersten Leitungstyp trennt, injiziert werden, wobei die Gewichtung eines Eingangs durch die Länge der Strominjektorzone vom ersten Leitungstyp, über die die Injektion von Trägern stattfindet, bestimmt wird.

10. Integrierte Injektionslogikschaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Strominjektorstrukturen durch je drei aufeinanderfolgende Halbleitergebiete abwechselnden Leitungstyps gebildet werden, von denen die dritten Gebiete den Basiszonen des ersten und des zweiten Transistors des Flipflops entsprechen.

11. Integrierte Injektionslogikschaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Strominjektorstrukturen durch je fünf aufeinanderfolgende Halbleitergebiete abwechselnden Leitungstyps gebildet werden, von denen die fünften Gebiete den Basiszonen des ersten und des zweiten Transistors des Flipflops entsprechen.

12. Integrierte Injektionslogikschaltung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß nur jede der mit den logischen Eingängen zusammenarbeitenden Strominjektorstrukturen einen leitenden Eingangsanschluß an das dritte Gebiet enthält und

daß die ersten Gebiete sämtlicher Strominjektorstrukturen und alle zweiten Gebiete der Strominjektoren jeweils zusammengeschaltet sind.

13. Integrierte Injektionslogikschaltung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß in einem S dritten Gebiet mindestens einer der mit den logischen Eingängen zusammenarbeitenden Strominjektorstrukturen die Kollektorzone einer vertikalen Transistorstruktur angebracht wird, deren Emitterzone durch das Gebiet gebildet wird, des die zweite Schicht des Strominjektors bildet, wobei eine Verbindung zwischen dieser Kollektorzone und dem dritten Gebiet einer anderen mit einem logischen Eingang zusammenarbeitenden Strominjektorstruktur vorhanden ist

14. Integrierte Injektionslogikschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur periodischen Entladung des als Flipflop geschalteten ersten und zweiten Transistors vorgesehen sind, so daß nach der Entladung der Zustand des Flipflops durch den Unterschied zwischen den Pegeln der den Basen des ersten und zweiten Transistors zugefuhrten Vorströme bestimmt wird.