DE2912817A1 - SEMI-CONDUCTOR ARRANGEMENT - Google Patents
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Description
28. März 1979 9366 - S/knMarch 28, 1979 9366 - S / kn
Racal Microelectronic Systems LimitedRacal Microelectronic Systems Limited
Halbleiter-AnordnungSemiconductor arrangement
Die Erfindung betrifft eine Halbleiter-Anordnung in Form einer integrierten Schaltung, mit einer Reihe bzw. Gruppe von Zellen, von denen jede eine Vielzahl von Transistoren aufweist, die nicht oder nur teilweise miteinander verbunden sind, wobei die Transistoren in jeder Zelle mit ihren Elektrodenabschnitten mit von außen zugänglichen Kontaktflächen verbunden sind.The invention relates to a semiconductor arrangement in the form of an integrated circuit, with a row or group of cells, each of which has a multiplicity of transistors which are not or only partially connected to one another, the transistors in each cell are connected with their electrode sections with externally accessible contact surfaces.
Es ist bekannt, Halbleiter-Anordnungen in Form integrierter Schaltungen
herzustellen, die so konzipiert sind, daß eine spezielle elektrische Schaltung erfüllt wird und somit nur für diese
Funktion benutzbar sind. V/enn am Anfang die Auslegung und Entwicklung ausgeführt sind, lassen sich derartige Anordnungen billig
in großen Mengen herstellen.
Die Auslegung und Entwicklung solcher Anordnungen ist jedoch teuerIt is known to produce semiconductor arrangements in the form of integrated circuits which are designed in such a way that a special electrical circuit is fulfilled and can therefore only be used for this function. Once the design and development are done, such assemblies can be inexpensively manufactured in large quantities.
However, such arrangements are expensive to design and develop
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und zeitraubend und läßt integrierte Schaltungen mit speziellem Zweck weniger geeignet werden^ wenn nur relativ wenige dieser integrierten Schaltungen erforderlich sind. Diese Tatsache läßt außerdem integrierte Schaltungen für spezielle Zwecke weniger geognet werden für experimentelle Zwecke. Es ist ebenfalls bekannt, Halbleiter-Anordnungen in integrierter Schaltungsforiri .als "ungebundene logische Reihen (Gruppierungen)" herzustellen. Solche Anordnungen weisen Standardanordnungen von Schaltungskomponenten in integrierter Schaltungsform auf, die nicht oder nur teilweise durch die integrierte Schaltung miteinander verbunden sind. Sie können somit auf unterschiedlichste Weise durch externe Verbindungen verbunden werden, um die speziell gewünschten Schaltungsfunktionen auszuführen.and time consuming and makes special purpose integrated circuits less suitable, if only relatively few of them integrated circuits are required. This fact also leaves fewer special purpose integrated circuits can be used for experimental purposes. It is also known to have integrated semiconductor devices Circuit form as "unbound logical series (groupings)" to manufacture. Such arrangements have standard arrangements of circuit components in integrated circuit form, the are not or only partially interconnected by the integrated circuit. You can therefore use a wide variety of Way to be connected by external connections to the specially perform the desired circuit functions.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Halbleiter-Anordnung in Form einer integrierten Schaltung zu schaffen.The invention is based on the object of providing an improved semiconductor arrangement in the form of an integrated circuit create.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved according to the invention by the subject matter of Claim 1 solved.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Further refinements of the invention emerge from the subclaims.
Die Erfindung schafft eine Halbleiter-Anordnung in integrierter Schaltungsform mit einem verbesserten externen Zugriff zu den Schaltungselementen. Die erfindungsgemäße Halbleiter-Anordnung in Form einer integrierten Schaltung hat außerdem verbesserte Packungsdichte. The invention provides a semiconductor device in integrated circuit form with improved external access to the Circuit elements. The semiconductor arrangement according to the invention in Integrated circuit form also has improved packing density.
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf die Mikroelektronik und speziell auf Halbleiter-Anordnungen, die durch integrierte Schal-The invention relates generally to microelectronics and specifically to semiconductor arrangements that are produced by integrated switching
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ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED
tungstechniken gebildet werden.processing techniques are formed.
Die erfindungsgemäße Halbleiter-Anordnung weist eine Reihe bzw. Gruppierung von Zellen auf, von denen jede eine Vielzahl von Transistoren enthält, die nicht oder nur teilweise miteinander verbunden sind; von den Transistoren in jeder Zelle sind deren Elektrodenabschnitte mit von außen zugänglichen Kontaktflächen verbunden, wobei die Transistoren symmetrisch in jeder Zelle angeordnet sind.The semiconductor arrangement according to the invention has a row or grouping of cells, each of which has a plurality of Contains transistors that are not or only partially connected to one another; of the transistors in each cell are theirs Electrode sections connected to externally accessible contact surfaces, the transistors being arranged symmetrically in each cell are.
Eine Ausführungsform einer Mikroelektronik-Halbleiter-Anordnung nach der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung zur Erläuterung weiterer Merkmale beschrieben. Es zeigen:An embodiment of a microelectronic semiconductor device according to the invention is described below with reference to FIG Description of the drawing to explain further features. Show it:
Fig. 1 eine schematische und stark vergrößerte Aufsicht eines Teils der Anordnung nach der Erfindung,Fig. 1 is a schematic and greatly enlarged plan view part of the arrangement according to the invention,
Fig. 2 bis 5 symbolische Diagramme und Schaltungsdidgramme spezieller Schaltungen und entsprechender Wege, mit welchen eine ein Teil der Anordnung nach Fig.!bildende Zelle* werden kann, damit es die Funktionen von speziellen Schaltungen ausführt,, undFIGS. 2 to 5 symbolic diagrams and circuit diagrams special circuits and corresponding ways with which a cell * forming part of the arrangement according to FIG. can be made to perform the functions of special circuits ,, and
Fig. 6A bis 6G Herstellungsstufen für ein Teil einer der Zellen der Anordnung nach Fig. 1.FIGS. 6A to 6G manufacturing stages for part of one of the cells the arrangement according to FIG. 1.
Die im folgenden beschriebene Mikroelektronik-Halbleiter-Anordnung, von der ein Teil schematisch in Fig. 1 gezeigt ist, weist eine Reihe bzw. Gruppierung von "Zellen" auf, wobei jede Zelle bei der dargestellten Ausführungsform vier Transistorpaare enthält. In jeder Zelle sind die beiden Transistoren jedes Paars teilweise miteinander verbunden, andererseits sind die Transistoren in der ZelleThe microelectronic semiconductor arrangement described below, a portion of which is shown schematically in FIG. 1 comprises a row or grouping of "cells", each cell at the illustrated embodiment contains four transistor pairs. In each Cell, the two transistors of each pair are partially connected to each other, on the other hand, the transistors are in the cell
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* verbunden* tied together
nicht miteinander verbunden und statt dessen sind Kontaktflächen vorgesehen, durch welche die Verbindungen zu den Transistoren hergestellt werden; auch sind nicht die Zellen der Gruppierung miteinander verbunden. Die Gruppierung ist daher gegenüber pjer speziellen Schaltung oder Funktion ungebunden. Daher können durch Überlagerung eines Musters von elektrischen Leitern gegenüber der Gruppierung oder Reihe (von Zellen) die Transistoren der Zellen innerhalb jeder Zelle miteinander verbunden werden und - falls erwünscht -'räit den Transistoren in einer oder mehreren der anderen Zellen; auf diese Weise können eine oder mehrere Zellen der Gruppierung so angeordnet werden, daß eine oder mehrere Schaltungen gebildet werden, die für eine spezielle Funktion zur Verfügung stehen.are not connected to each other and instead are contact surfaces provided through which the connections to the transistors are made; neither are the cells of the grouping with each other tied together. The grouping is therefore opposite pjer special circuit or function unbound. Therefore, by superimposing a pattern of electrical conductors on top of the Grouping or row (of cells) the transistors of the cells within each cell are interconnected and - if desirable - with the transistors in one or more of the others Cells; in this way one or more cells of the array can be arranged to form one or more circuits that are available for a special function.
Es wird betont, daß die Reihe bzw. Gruppierung durch integrierte Schaltungstechniken in miniaturisierter Form gebildet werden. Beispielsweise kann eine Gruppe mit 440 Zellen, von denen jede vier It is emphasized that the series or grouping by integrated Circuit techniques are formed in miniaturized form. For example, a group can have 440 cells, each of which has four
Transistorpaare enthält, eine Fläche von etwa 0,5 cm belegen.Contains transistor pairs, occupy an area of about 0.5 cm.
Diese Gruppe wird nunmehr im einzelnen unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläutert, welche vier Zellen I, II, III und IV auf einem Substrat 5 mit einer darüber befindlichen elektrischen Isolierschicht darstellt. This group will now be described in detail with reference to FIG explains which four cells I, II, III and IV are on a substrate 5 with an electrical insulating layer above it.
Aus Fig. 1 geht hervor, daß die Zelle I vier Transistorpaare enthält, nämlich ein erstes Paar, bestehend aus den Transitoren 6A und 8A, ein zweites Paar, bestehend aus den Transistoren 6B und 8B, ein drittes Paar, bestehend aus den Transistoren 6C und SC, ein viertes Paar, bestehend aus den Transistoren 6Ό und 8D. Gemäß Fig. 1 sind die Transistoren körperlich so angeordnet, daß sie auf äußeren und inneren Ringen liegen, wobei der äußere Ring Transistoren 6A, 6B, 6C und 6D aufweist, während der innere Ring Transistoren 8A,From Fig. 1 it is seen that cell I contains four transistor pairs, namely a first pair consisting of transistors 6A and 8A, a second pair consisting of transistors 6B and 8B, a third pair consisting of transistors 6C and 6C SC, a fourth pair consisting of transistors 6Ό and 8D. Referring to Fig. 1, the transistors are physically arranged to lie on outer and inner rings, the outer ring having transistors 6A, 6B, 6C and 6D, while the inner ring has transistors 8A,
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8B, 8C und 8D aufweist. Bei diesem Beispiel sind die Transistoren des äußeren Rings N-Feldeffekttransistoren, während die Transistoren des inneren Rings Feldeffekttransistoren des P-Typs sind.8B, 8C and 8D. In this example, the transistors of the outer ring are N field effect transistors, while the transistors of the inner ring are P-type field effect transistors.
Innerhalb jedes Transistorpaars ist die Steuerelektrode (Gate) des Transistors im inneren Ring direkt (über eine Verbindung, die im Falle des Transistorpaares 6A, 8A mit 1OA bezeichnet ist, und durch entsprechende Verbindungen bezüglich der Übrigen Transistorpaare) mit der Steuerelektrode des Transistors im äußeren Ring verbunden. Die Verbindungen 10A, 1OB, IOC und IOD sind die einzigen Verbindungen zwischen den Transistoren. Aus der Zeichnung ist ersichtlich, daß bezüglich der Transistoren 6A und 8A die Steuerelektrode des Transistors 6A zu einer Kontaktbahn fläche 24A herausgeführt sind, dessen Source- und Drain-Bereiche zu Kontaktflächen 26A und 28A geführt sind; die Source- und Drain-Bereiche des Transistors 8A sind jeweils zu Kontaktflächen 30 bzw. 32A geführt. Die gleiche Anordnung ist hinsichtlich der Transistoren OB und 8B vorgesehen und deren Kontaktflächen sind auf ähnliche Weise im Vergleich zu denjenigen der Transistoren 6A und 8A, jedoch mit einem Zusatz B versehen, mit Ausnahme der Kontaktstrecke (contact pad) 30; es ist ersichtlich, daß der Kontaktbereich 30 mit dem Transistor 8B geteilt wird und daher die beiden Transistoren miteinander verbindet.Inside each transistor pair is the control electrode (gate) of the Transistor in the inner ring directly (via a connection, which in the case of the transistor pair 6A, 8A is designated 1OA, and through corresponding connections with respect to the remaining transistor pairs) connected to the control electrode of the transistor in the outer ring. Connections 10A, 10B, IOC and IOD are the only connections between the transistors. From the drawing it can be seen that with respect to the transistors 6A and 8A, the control electrode of the Transistor 6A are led out to a contact track surface 24A, the source and drain regions of which to contact surfaces 26A and 28A are led; the source and drain regions of the transistor 8A are each led to contact areas 30 and 32A. The same arrangement is provided with respect to the transistors OB and 8B, and their contact areas are in a similar manner as compared to those of the transistors 6A and 8A, but provided with an addition B, with the exception of the contact pad 30; it can be seen that the contact area 30 is shared with the transistor 8B and therefore connects the two transistors to one another.
Die Transistoren 6C und 8C, sowie 6D und 8D sind auf ähnliche Weise angeordnet und verbunden, jedoch nicht mit den Transistoren 6A und 8A und 63 und 8B verbunden.The transistors 6C and 8C, and 6D and 8D are arranged and connected in a similar manner, but not connected to the transistors 6A and 8A and 63 and 8B.
Die Speiseverbindungen sind von der Unterseite heraufgeholt und durch das Substrat 5 hindurch und sind mit einer Kontaktfläche 34 (positiv)und mit Kontaktflächen 36 und 38 (negativ) verbunden.The feed connections are brought up from the bottom and through the substrate 5 and are connected to a contact area 34 (positive) and to contact areas 36 and 38 (negative).
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Jede Zelle enthält einen äußeren Ring von Kontaktflächen, die paarweise angeordnet sind, wie durch die Bezugszeichen 40 und 42, 44 und 46, 48 und 50, 52 und 54, 56 und 58, 60 und 62 gezeigt ist. Die Kontaktflächen jedes derartigen Paares sind miteinander durch eine Verbindung 64 verbunden, jedoch sind die Kontaktflächen nicht auf andere Heise verbunden. Das Verbindungsstück 64 geht durch das Substrat und unter der Isolierschicht darauf hindurch.Each cell contains an outer ring of contact surfaces that are arranged in pairs, as indicated by reference numerals 40 and 42, 44 and 46, 48 and 50, 52 and 54, 56 and 58, 60 and 62 are shown is. The contact surfaces of each such pair are interconnected by a link 64, but the contact surfaces are not connected in any other way. The connector 64 passes through the substrate and under the insulating layer thereon.
Alle Kontaktflächen sind durch die Isolierschicht auf dem Substrat zugänglich,All contact areas are through the insulating layer on the substrate accessible,
Die Anordnung jeder der übrigen Zellen der Gruppierung ist die gleiche wie hinsichtlich der Zelle I dargestellt ist; in der Praxis besteht eine große Zahl von Zellen in der Gruppierung.The arrangement of each of the remaining cells in the grouping is the same as shown for cell I; in the Practice consists of large numbers of cells in grouping.
Die Gruppierung liefert daher eine große Zahl von Zellen, in denen jeweils die Elemente (Transistoren) - abgesehen von den Verbindungsstücken 10A, 103, IOC, IOD und den Kontaktflächen 30 - nicht verbunden sind, jedoch sind deren Elektrodenabschnitte durch die zugehörigen Kontaktflächen nach außen geführt. Jede Zelle liefert daher eine Reihe bzw. Gruppe von Kontaktflächen, mittels welchen die Transistoren auf verschiedenartige Weise miteinander verbunden werden können und mit externen Schaltkreisen verbunden werden können und - falls erwünscht - mit den Transistoren in einer anderen Zelle oder in anderen Zellen, so daß die gewünschte Schaltung ermöglicht wird; auf diese Weise wird die Zelle oder v/erden die Zellen für eine spezielle Funktion ausgelegt.The grouping therefore provides a large number of cells in which in each case the elements (transistors) - apart from the connecting pieces 10A, 103, IOC, IOD and the contact surfaces 30 - not connected are, however, their electrode portions are through the associated Contact surfaces led to the outside. Each cell therefore provides a series or group of contact surfaces by means of which the transistors can be connected together in various ways and can be connected to external circuitry and, if desired, with the transistors in another cell or cells, so that the desired switching is possible will; in this way the cell is designed or grounded for a specific function.
Die Kontaktflächen 40 bis 62 im äußeren Ring des Kontaktes jeder Zelle können in dem Zwischenverbindungsprozeß verwendet werden. Sie können auch oder statt dessen benützt werden, um VerbindungenThe contact surfaces 40 to 62 in the outer ring of the contact each Cells can be used in the interconnection process. They can also or instead be used to make connections
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von einem Teil der Gruppe zu einem anderen zu erleichtern. Die Verbindungsstücke 64, die unterhalb der Isolierschicht auf dem Substrat sind und somit isoliert gegenüber der Oberfläche sind, ermöglichen es, daß eingehende Verbindungsstücke in Richtung auf das innere Teil der Zelle geführt werden, bzw. gelangen können, indem sie über die Isolierschicht auf dem Substrat und über die Verbindungsstücke 64 passieren.from one part of the group to another to facilitate. The connectors 64 that are below the insulating layer on the substrate and are thus isolated from the surface, allow incoming connectors towards the interior Part of the cell can be guided or reached by passing it over the insulating layer on the substrate and over the connecting pieces 64 happen.
Um den Zwischenverbindungsprozeß auszuführen, ist ein geeignetes Muster von Leitern gebildet, wie beispielsweise in Aluminium durch ein bekanntes Verfahren und das Leitermuster wird dann über die Grupperinj plaziert, so daß die Leiter die Kontaktflächen in der gewünschten Weise verbinden.To carry out the interconnection process, a suitable pattern of conductors is formed, such as in aluminum through a known method and the conductor pattern is then placed over the groupinj so that the conductors make contact surfaces in the connect in the way you want.
Die Fig. 2 bis 5 zeigen beispielsweise Wege, auf welchen die Kontaktflächen der Zelle - in der beschriebenen Weise mittels2 to 5 show, for example, ways in which the contact surfaces of the cell - in the manner described by means of
eines Leitermusters - miteinander verbunden werden können, so daß die Transistoren der Zelle verbunden werden, um eine spezielle Funktion oder Funktionen auszuführen.A conductor pattern - can be connected together so that the transistors of the cell are connected to a specific one To perform function or functions.
Fig. 2 zeigt die Zelle, die so verbunden bzw. geschaltet ist, daß sie zwei Funktionen ausführt, nämlich die eines Inverters und eines NAND-Glieds mit drei Eingängen. Fig. 2A zeigt symbolisch und schematisch die Schaltung des Inverters, während Fig. 2B symbolisch und schematisch die Schaltung des NAND-Glieds mit drei Eingängen veranschaulicht. Fig. 2C zeigt die Zelle, wobei die Verbindungen auf sie aufgesetzt sind, damit die Zelle auf die Funktionen nach Fig. 2A und 2B abgestellt ist. In Fig. 2C sind Verbindungen, die denen in Fig. 2A entsprechen, durch eine gestrichelte Linie dargestellt, während diejenigen Verbindungen, die Fig. 2B entsprechen, voll ausgezeichnet sind.Figure 2 shows the cell connected to perform two functions, namely that of an inverter and a NAND gate with three inputs. FIG. 2A shows symbolically and schematically the circuit of the inverter, while FIG. 2B symbolically and schematically illustrates the circuit of the NAND gate with three inputs. Fig. 2C shows the cell, where the Connections are placed on it so that the cell is tuned to the functions of FIGS. 2A and 2B. In Fig. 2C are Connections corresponding to those in Fig. 2A are shown by a dashed line, while those connections, which correspond to Fig. 2B are fully marked.
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Fig. 3 zeigt die Zelle, die derart verbunden bzw.. geschaltet ist, daß sie zwei Funktionen ausführt, nämlich einmal die Funtkion eines NOR-Glieds mit zwei Eingängen und eines NAND-Glieds mit zwei Eingängen. Fig. 3A zeigt symbolisch und schematisch die Schaltung des NOR-Glieds, während Fig. 3B symbiisch und scheraatisch die Schaltung des NAND-Glieds darstellt. Fig. 3C zeigt die Zelle, wobei die Verbindungen ihr überlagert sind, damit diese Zelle zur Ausführung der Funktionen der Schaltungen nach Fig. 3A und 3B abgestellt ist. In Fig. 3C sind Verbindungen, die denen in Fig. 3A entsprechen, gestrichelt dargestellt, während die Verbindungen, die Fig. 3B entsprechen, voll ausgezeichnet sind.Fig. 3 shows the cell which is connected or switched in such a way that that it performs two functions, namely one function NOR gate with two inputs and a NAND gate with two inputs. Fig. 3A shows symbolically and schematically the circuit of the NOR gate, while Fig. 3B symbiotic and scheraatically the Represents the circuit of the NAND gate. Figure 3C shows the cell, where the connections are superimposed on it to enable this cell to perform the functions of the circuits of Figures 3A and 3B is turned off. In Fig. 3C are connections similar to those in Fig. 3A correspond, shown in dashed lines, while the connections corresponding to Fig. 3B are fully marked.
Fig. 4 zeigt die Zelle in einer Schaltung, damit eine einzige Funktion ausgeführt wird, nämlich die von zwei UND-Gliedern mit zwei Eingängen, die zu einem NOR-Glied mit zwei Eingängen führen. Fig. 4A zeigt symbolisch und schematisch die entsprechende Schaltung. Fig. 4B zeigt die Zelle mit Vorbindungen, die ihr überlagert sind, damit sie die Funktion der Schaltung nach Fig. 4A ausführt.Fig. 4 shows the cell in a circuit so that a single function is carried out, namely that of two AND gates with two inputs that lead to a NOR gate with two inputs. 4A shows symbolically and schematically the corresponding circuit. Fig. 4B shows the cell with prebindings superimposed on it, so that it performs the function of the circuit of FIG. 4A.
Fig. 5 zeigt wiederum die Zelle, die so geschaltet ist, daß eine einzige Funktion ausgeführt wird, nämlich die Funktion eines umschaltenden Kreises, wobei ein Paar von Transmissionsgliedexn und ein Inverter verwendet werden. Fig. 5A zeigt symbolisch und schematisch die Schaltung, während Fig. 5B die Zelle mit Verbindungen zeigt, die ihr überlagert sind, damit sie die Funktion der Schaltung ausführt.FIG. 5 again shows the cell which is switched in such a way that a single function is carried out, namely the function of a toggle Circuit using a pair of transmission links and an inverter. Fig. 5A shows symbolically and schematically the circuit, while Fig. 5B shows the cell with connections superimposed on it to enable the function of the circuit executes.
Fig. 2 bis 5 zeigen Beispiele einer sehr großen Vielfalt von Schaltungen, die erreichbsr sind,(die dargestellten Schaltungen repräsentieren nur ein sehr kleines Verhältnis der möglichen Zahl) und zeigen fernerhin die Leichtigkeit, mit welcher die VerbindungenFigs. 2 to 5 show examples of a very large variety of circuits, which are achievable (the circuits shown represent only a very small ratio of the possible number) and also show the ease with which the connections
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zu jedem Kontaktbereich der Zelle hergestellt werden können, wobei jedoch Raum für andere Verbindungen verbleibt, die später zu der Zelle oder zu den Zellen in anderen Teilen der Gruppierung gemacht werden oder für Verbindungen, um die Zellen miteinander 21 verbinden. Diese Vorteile ergeben sich aus einer Vielzahl von Faktoren in der Konzipierung bzw* im Design.can be made to any contact area of the cell, but leaving room for other connections to be made later to the cell or to cells in other parts of the grouping or for connections to be made to the cells with one another 21 connect. These advantages result from a large number of Factors in the conception or * in the design.
Es wurde festgestellt, daß vier Transistorpaare für jede Zelle ein Optimum darstellt. Für die meisten Schaltfunktionen ist es dadurch möglich, daß eine einzige Zelle ausreicht, um die Funktion auszuführen, während dies gleichzeitig nicht in einer Unterausnutzung des Transistoren resultiert.It has been found that four transistor pairs for each cell is an optimum. For most switching functions it is possible in that a single cell is sufficient to carry out the function, while at the same time not in one Underutilization of the transistor results.
Die Anordnung der Transistoren jeder Zelle in den inneren und äußeren Ringen vereinfacht außerdem deren Verbindung.The arrangement of the transistors in each cell in the inner and outer rings also simplifies their interconnection.
Die generelle Symmetrie jeder Zelle ist ebenfalls vorteilhaft. Es hat sich gezeigt, daß viele Schaltungsfunktionen wenigstens zwei Tranistoren erfordern, von denen jeder mit einem Elektrodenbereich an einen Elektrodenbereich des anderen Transistors angeschlossen ist; die benützte Zellenanordnung ist daher vorteilhaft dahingehend, daß diese Zwischenverbindung in der Form der gemeinsamen Kontaktflächen 30 "eingebaut" ist. Aus den Fig. 3A und 3C geht dies hervor. Die Kontaktfläche 30 ist in Fig. 3A dargestellt; die Punkte, an welchen Verbindungen zwischen den Transistoren erforderlich sind, hinzugefügt zu werden (durch externe Verbindung entsprechender Kontaktflächen der ZeIIe)1, sind durch das Bezugszeichen 11X" angedeutet. Die Schaltungsfunktion kann daher mit nur fünf Zwischenverbindungen (neben den Eingangs- und Ausgangsverbindungen) erreicht werden.The general symmetry of each cell is also beneficial. It has been found that many circuit functions require at least two transistors, each of which has an electrode region connected to an electrode region of the other transistor; the cell arrangement used is therefore advantageous in that this interconnection is "built in" in the form of the common contact surfaces 30. This can be seen from FIGS. 3A and 3C. The contact surface 30 is shown in Figure 3A; the points at which connections between the transistors are required to be added (by external connection of corresponding contact surfaces of the cell) 1 are indicated by the reference numeral 11 X ". The circuit function can therefore with only five interconnections (besides the input and output connections ) can be achieved.
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Der äußere Ring der Kontakte 40 bis 62 erleichtert die Bildung von Durchgangsverbindungen von einer Zelle zur anderen und die versenkten bzw. eingebetteten Verbindungsstücke 64 ermöglichen Überkreuzungsverbindungen.The outer ring of contacts 40-62 facilitates the formation of cell-to-cell vias and cell-to-cell through-connections Countersunk or embedded connectors 64 enable crossover connections.
Die Anordnung jeder Zelle ermöglicht, daß Verbindungen zu jedem Paar von Transistoren auch von der gegenüberliegenden Ecke der Zelle hergestellt werden können.The arrangement of each cell allows connections to each pair of transistors to be made from the opposite corner of the Cell can be manufactured.
Die Anordnung der Zelle liefert daher eine extrem gute Benutzung der Gesamtfläche von Silizium.Dies ist aus Kostengründen wichtig. Unvermeidbar wird eine bestimmte Zahl von Kristallanordnungsfehlern vorliegen, die sich aus dem Herstellungsverfahren ergeben und es wirddaher ein bestimmter Betrag an Ausschuß vorliegen. Die ausgezeichnete Packungsdichte, die durch die Zellenanordnung erreicht wird, minimisiert diesen Ausschuß.The arrangement of the cell therefore provides extremely good use of the total area of silicon. This is important for reasons of cost. Inevitably, there will be a certain number of crystal arrangement errors resulting from the manufacturing process and there will therefore be a certain amount of scrap. The excellent packing density achieved by the cell arrangement minimizes this waste.
Die Fig. 6A bis 6F zeigen kurz und schematisch das Verfahren der Herstellung der Gruppe, wobei in diesem Fall ein Teil der Gruppe ein Paar von Transistoren aufweist, nämlich einen Transistor vom I N-Typ und einen Transistor vom P-Typ.Figures 6A to 6F show briefly and schematically the process of making the group, in which case part of the group comprises a pair of transistors, namely an IN-type transistor and a P-type transistor.
Zuerst wird ein Substrat 5 mit N-dotiertem Silizium hergestellt und dann in "Inseln" 68, 69 geformt, von denen einige P-dotiert sind, wie in Fig. 6A bei 70 und 71 gezeigt ist. Eine dünne Oxydschicht 72 wird dann auf der Oberseite -jeder Insel (6B) geformt.First, a substrate 5 with N-doped silicon is produced and then formed into "islands" 68,69, some of which are P-doped, as shown at 70 and 71 in Figure 6A. A thin one Oxide layer 72 is then formed on top of each island (Figure 6B).
Die Schichten 74, 76 aus Polysilizium (Polysilicon) werden dann auf die Oberseite jeder Insel plaziert, und zwar über die darauf foefindiishs Oxidschicht (Figo 6C)O Das Übrige der Oxydschicht auf jsdsr Στι?·3ΐ v;£."c5 er/c$®xwte wie c?ys Fif» <SB hervorgeht <,The layers 74, 76 of polysilicon (polysilicon) are then placed on top of each island, over the oxide layer foefindiishs thereon (Fig o 6C) O the remainder of the oxide layer on jsdsr Στι? · 3ΐ v; £. " C5 er / c $ ®xwt e like c? ys Fif »<SB emerges <,
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Dann werden in zwei getrennten Schritten N und P -Verurireinigungen in das Material der Inseln diffundiert, wobei das N -Material dort dotiert wird, wo ein N-Typ-Transistor gebildet werden soll (wie auf der linken Seite der Fig. 6E gezeigt ist), wahrend das P -Material dort dotiert wird, wo ein P-Typ-Transistor gebildet werden soll (wie auf der rechten Seite der Fig. 6E gezeigt ist). Während des Dotierungsprozesses definiert jede Polysiliziumschicht einen nicht diffundierten Bereich 80, 82 unterhalb derselben, der den Kanal des Transistors bildet. Die Polysiliziumschichten bilden die Steuerelektroden der Transistoren.Then N and P purifications are made in two separate steps diffuses into the material of the islands, with the N material there is doped where an N-type transistor is to be formed (as on the left side of Fig. 6E), while the P material is doped where a P-type transistor is to be formed (as shown on the right-hand side of Figure 6E). While of the doping process, each polysilicon layer defines an undiffused area 80, 82 below it, which is the Channel of the transistor forms. The polysilicon layers form the control electrodes of the transistors.
Wie aus Fig. 6D hervorgeht, wird dann eine dicke Oxydschicht über die gesamte Anordnung aufgewachsen und nach Fig. 6G werden dann Löcher 86 durchgeätzt, mittels welcher ein Kontakt zu den Kontaktflächen des Aufbaus hergestellt wird.As can be seen from FIG. 6D, a thick layer of oxide is then grown over the entire arrangement and becomes as shown in FIG. 6G then holes 86 are etched through, by means of which contact is made with the contact surfaces of the structure.
Die vorangehenden Schritte werden durch eine Reihe von getrennten Masking-Verfahren ausgeführt, auf die Ätzprozesse folgen. Daraufhin hat die öuppbrung die in Fig. 1 gezeigte Form.The foregoing steps are carried out by a series of separate masking processes followed by etching processes. The output then has the form shown in FIG.
Wie bereits beschrieben ist, wird - damit der; Gruppierung bestimmte Schaltungsfunktionen erteilt werden - die Kontaktflächen zusammengeschaltet und mit äußeren Verbindungen in der gewünschten Weise mittels eines Leiterschemas verbunden. Wenn dieses Schema oder Muster von Leitern über die Gruppierung plaziert wurde und mit den Kontaktflächen verbunden wurde, wird das Gesamte durch Ablagerungen von Glas darauf abgedeckt und die Schaltungen sind vervollständigt.As already described, - so that the r ; Grouping certain circuit functions are granted - the contact surfaces are interconnected and connected to external connections in the desired manner by means of a conductor diagram. When this pattern or pattern of conductors has been placed over the array and connected to the pads, the whole is covered by deposits of glass on it and the circuits are completed.
Claims (12)
dadurch gekennzeichne/t, daß die Transistoren (6A, 6B, ... 8A, 8E>) symmetrisch in jeder Zelle angeordnet sind.1.1 Semiconductor arrangement in the form of an integrated circuit, rait a row or group of cells, each of which has a large number of transistors that are not or only partially connected to one another, the traisistors in each cell with their electrode sections from the outside accessible contact surfaces are connected,
characterized in that the transistors (6A, 6B, ... 8A, 8E>) are arranged symmetrically in each cell.
äußerer Ring von Kontaktbereichen (40 bis 62) enthalten ist, die nicht mit den Transistoren verbunden sind.11. The arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that in each cell (i, II, III, IV) a
outer ring of contact areas (40 to 62) is included, which are not connected to the transistors.
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GB1440512A (en) * | 1973-04-30 | 1976-06-23 | Rca Corp | Universal array using complementary transistors |
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