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Die Erfindung betrifft eine integrierte Bipolartransistor- Gatterschaltungsanordnung entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Eine Gatterschaltungsanordnung dieser Art ist aus "IEEE Journal of Solid-State Circuits", Band SC-10, Nr. 5, Seiten 343-348 bekannt. Die Diodenübergänge in den Signalverbindungen zwischen den Kollektoren und den Basen sind bei dieser bekannten Anordnung als Schottky-Übergänge ausgebildet, die unmittelbar auf dem betreffenden Kollektorgebiet angebracht sind.
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Auch in logischen Schaltungen, die nicht in I2 L-Technik ausgeführt sind, werden manchmal logische Signalverbindungen mit unmittelbar auf dem Kollektorgebiet eines Transistors integrierten Dioden verwendet.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine integrierte Gatterschaltungsanordnung der eingangs beschriebenene Art weiter zu verbessern und namentlich eine größere Flexibilität in bezug auf die topologische Ausführung zu erhalten, wobei diese größere Flexibilität dazu führt, daß das Entwerfen der topologischen Ausführung vereinfacht und/oder die Packungsdichte vergrößert wird, so daß für eine gleiche Schaltung ein kleinerer Halbleiterkörper genügt.
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Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Es sei bemerkt, daß Poly-Mono-Dioden und Polydioden, d. h. Dioden, bei denen der gleichrichtende Übergang zwischen einem polykristallinen und monokristallinen Halbleiterbereich bzw. zwischen zwei polykristallinen Halbleiterbereichen gebildet ist, an sich bekannt sind, (Polydioden z. B. aus "Solid-State Electronics" 15 (1972), 1103-1106) und auch bereits in integrierten Schaltungen verwendet werden. Die vorliegende Erfindung bezieht sich also nicht auf diese Dioden als solche, sondern auf die Anwendung dieser an sich bekannten Dioden in den angegebenen Signalverbindungen integrierter Schaltungen der eingangs beschriebenen Art.
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Gerade in diesen Signalverbindungen können diese Dioden einfach und praktisch ohne zusätzliche Verfahrensschritte angebracht werden, wobei vor allem eine Vereinfachung der Herstellung und eine größere Freiheit in bezug auf die Dotierungskonzentrationen im Vergleich zu den in diesen Verbindungen bisher üblicherweise angewandten Schottky- Dioden erhalten werden. Außerdem wird eine größere Flexibilität in bezug auf die Topologie erhalten, weil in der integrierten Schaltung nach der Erfindung die Dioden nach Wahl an die Kollektorzone grenzend, an die Basiszone grenzend oder in einem polykristallinen Teil der Signalbahn zwischen den beiden Transistoren angebracht werden können. Insbesondere wenn die Diodenübergänge als sich quer zu der Hauptoberfläche erstreckende pn-Übergänge in den polykristallinen Halbleitersignalbahnen ausgebildet werden, ist für die Dioden keine zusätzliche Fläche an der Oberfläche des Halbleiterkörpers erforderlich.
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Insbesondere in großen integrierten Schaltungen (den sogenannten LSI-Schaltungen, wobei LSI = Large Scale Integration) befinden sich häufig lange Signalverbindungen zwischen einem ersten Transistor, der z. B. an oder nahe bei einem Rand der Hauptoberfläche des Halbleiterkörpers liegt, und zwei oder mehr Transistoren anderer anzusteuernder Gatterschaltungen, die in verhältnismäßig großer Entfernung und z. B. an oder nahe bei einem gegenüberliegenden Rand der Hauptoberfläche liegen. Bei der üblichen Ausführung mit auf dem Kollektorgebiet integrierten Dioden ist dann für jeden der anzusteuernden Transistoren eine lange Signalbahn erforderlich, die sich von dem Kollektorgebiet des ersten Transitors bis zu dem betreffenden anzusteuernden Transistor erstreckt. Bei Anwendung der Erfindung wird das Muster von Signalbahnen erheblich vereinfacht, weil nun eine einzige lange Signalbahn genügend ist, die sich von dem Kollektorgebiet am einen Rand zu dem anderen Rand erstreckt und sich in der Nähe der anzusteuernden Transistoren z. B. in eine Anzahl von Zweigen aufspaltet, wobei in jedem dieser Zweige und gegebenenfalls direkt an die anzusteuernde Basis grenzend ein pn-Übergang vorhanden ist.
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Neben Verbindungen, bei denen ein steuernder Transistor zwei oder mehr in verhältnismässig großer Entfernung liegende Transistoren ansteuert, kommen auch Verbindungen vor, bei denen zwei oder mehr steuernde Transistoren mit demselben in verhältnismäßig großer Entfernung von den steuernden Transistoren liegenden anzusteuerenden Transistoren verbunden sind. In diesem Falle werden die pn-Übergänge meistens in der Nähe der steuernden Transistoren angeordnet, um das Muster von Leiterbahnen möglichst einfach zu halten. Die Lage der pn-Übergänge in den Signalverbindungen kann also völlig frei gewählt werden, wobei, abhängig von dem logischen Netzwerk und der topologischen Anordnung der Transistoren der Gatterschaltungen, verhältnismäßig lange Signalbahnen sowohl zwischen dem Kollektor und dem pn-Übergang als auch zwischen dem pn- Übergang und der Basis vorkommen können.
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Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeipiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
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Fig. 1 und 2 Schaltbilder von Teilen eines logischen Netzwerks,
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Fig. 3 schematisch einen Querschnitt durch einen Teil des Halbleiterkörpers einer integrierten Gatterschaltungsanordnung und
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Fig. 4 schematisch die Topologie oder das Lay-out eines Teiles einer integrierten Gatterschaltungsanordnung.
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Das Ausführungsbeispiel, das anhand der Fig. 1, 2 und 3 beschrieben wird, ist eine integrierte Schaltung mit logischen Gatterschaltungen, die je einen Signaleingang aufweisen, der durch eine Basis eines Bipolartransistors gebildet wird. In Fig. 1 sind drei solcher Bipolartransistoren 1, 2 und 3 dargestellt. Die Basis des Transistors 1 bildet den Signaleingang 4 und die Basen der Transistoren 2 und 3 bilden die Signaleingänge 5 bzw. 6.
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Jede dieser Gattungsschaltungen weist mehrere Signalausgänge auf, die über je eine Diode mit dem Kollektor des Bipolartransistors gekoppelt sind. Die Signalausgänge 36, 7, 8 und 9 sind über die Dioden 10, 11, 12 bzw. 13 mit dem Kollektor 14 des Transistors 1 gekoppelt. Die Signalausgänge 15, 16 und 17 sind über die Dioden 18, 19 bzw. 20 mit dem Kollektor 21 des Transistors 2 gekoppelt. Die Signalausgänge 22 und 23 sind über die Dioden 24 bzw. 25 mit dem Kollektor 26 des Transistors 3 gekoppelt. Die Signalausgänge 27 und 28 sind über die Dioden 29 bzw. 30 mit Kolletoren nicht dargesteller Transistoren verbunden.
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Der Signaleingang 4, 5 bwz. 6 jeder der Gatterschaltungen ist mit Mitteln zum Zuführen von Strom versehen, die mit den Stromquellen 31, 32 bzw. 33 angedeutet sind.
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Die integrierte Schaltung enthält einen Halbleiterkörper 41 mit einer Hauptoberfläche 42, an die die Bipolartransistoren der Gatterschaltungen grenzen. Fig. 3 zeigt die Transistoren 1 und 2, wobei der Transistor 1 eine Emitterzone 55, eine Basiszone 43 und eine Kollektorzone 44 und der Transistor 2 eine Emitterzone 55, eine Basiszone 45 und eine Kollektorzone 46 enthält. Die Zonen 55, 43 und 44 bilden, gleich wie die Zonen 55, 45 und 46 drei in einer Richtung quer zu der Hauptoberfläche 42 aufeinanderfolgende Halbleiterzonen abwechselnden Leitungstyps, wobei wenigstens die Basiszone 43 und 45 und die Kollektorzonen 44 und 46 an die Hauptoberfläche 42 grenzen.
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Der Halbleiterkörper 41 besteht z. B. aus Silizium und die Zonen 55, 44 und 46 sind z. B. n-leitend, wobei die Zonen 43 und 45 p-leitend sind.
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Weiter ist ein System von Signalverbindungen 47 vorhanden, das den Kollektor 14 des Transistors 1 über eine erste Diode 12 und den Signalausgang 8 mit dem Signaleingang 5 und der Basis des Transistors 2 und außerdem über eine zweite Diode 13 und den Signalausgang 9 mit dem Signaleingang 6 und der Basis des Transistors 3 verbindet. In Fig. 3 ist sichtbar, daß eine Signalverbindung 47 die Kollektorzone 44 des Transistors 55, 43, 44 über einen Diodenübergang 48 mit der Basiszone 45 des Transistors 55, 45, 46 verbindet. Die Signalverbindungen 47 enthalten Bahnen aus halbleitendem Material, die durch eine Isolierschicht 49 von der Hauptoberfläche 42 getrennt sind und die örtlich durch Öffnungen 50, 51 in der Isolierschicht 49 bis zu der Hauptoberfläche 42 reichen. Der Diodenübergang 48 bildet den gleichrichtenden Übergang der Diode 12 der Fig. 1.
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Die Stromquellen 31, 32 und 33 sind im vorliegenden Beispiel in Form lateraler komplementärer Transistoren ausgebildet. Über die Stromquelle 31, die den lateralen pnp-Transistor 52, 55, 43 enthält, kann Strom der Basiszone 43 des npn-Transistors 55, 43, 44 zugeführt werden. Die Stromquelle 32 enthält den lateralen pnp-Transistor 53, 55, 45, der dazu dient, der Basiszone 45 des npn-Transistors 55, 45, 46 Strom zuzuführen.
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Nach der Erfindung sind der erste Diodenübergang 48 der Diode 12 und der zweite Diodenübergang der Diode 13 PN-Übergänge, die jeweils auf mindestens einer ihrer beiden Seiten über die ganze Fläche des Übergangs direkt an eine Bahn aus polykristallinem Halbleitermaterials grenzen, die zu den Signalverbindungen 47 gehört. Im vorliegenden Beispiel bestehen die Signalverbindungen 47 vollständig aus polykristallinem Silizium, das von der n-leitenden Kollektorzone 44 und der Öffnung 50 bis zu dem pn-Übergang 48 n-dotiert und von dem Übergang 48 bis zu der Öffnung 51 und der p-leitenden Basiszone 45 p-dotiert ist.
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In Fig. 2 ist eine andere Kombination von Transistoren, die durch Signalverbindungen miteinander verbunden sind, dargestellt. Diese Figur zeigt drei Transistoren 62, 61 bzw. 63 einer zweiten Transistorengruppe, im folgenden auch als vierter, fünfter bzw. sechter Transistor bezeichnet, mit Signaleingängen 65, 64 bzw. 66, Stromquellen 92, 91 und 93, Dioden 79, 80, 72, 73, 84 und 85 und Signalausgängen 76, 77, 68, 69, 82 und 83.
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Der Kollektor des vierten Transistors 62 ist über die Diode 80 und den Signalausgang 77 mit dem Signaleingang 66 des sechsten Transistors 63 verbunden. Weiter ist der Kollektor des fünften Transistors 61 über die Diode 73 und den Signalausgang 71, 69 ebenfalls mit dem Signaleingang 66 des sechsten Transistors 63 verbunden. Die beiden genannten Verbindungen sind mit 107 bezeichnet.
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Der Vollständigkeit halber sei bemerkt, daß neben den beiden beschriebenen Kombinationen miteinander verbundener Transistoren noch viele andere Kombinationen in der integrierten Schaltung vorkommen können.
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In dem Beispiel enthält der Halbleiterkörper ein verhältnismäßig niederohmiges n- leitendes Gebiet 54, das ein Substrat oder eine vergrabene Schicht sein kann, die sich an und nahe bei der Grenzfläche zwischen einem p-leitenden Substrat und einer verhältnismäßig hochohmigen n -leitenden Oberflächenschicht 55 erstreckt. Die Oberflächenschicht 55 kann z. B. eine epitaktische Schicht sein. Das Beispiel betrifft ein I2L- Schaltung, bei der die Transistoren der dargestellten Gatterschaltungen eine gemeinsame Emitterzone aufweisen. Die Kollektorzonen 44 und 46 sind durch örtliche Dotierung erhaltene Oberflächenzonen, die völlig innerhalb der zugehörigen Basiszonen 43 bzw. 45 liegen. Die vertikalen Bipolartransistoren sind also Transistoren, die im Vergleich zu den üblichen vertikalen Planartransistoren in umgekehrter Richtung mit einer untenliegenden Emitterzone und einer obenliegenden Kollektorzone arbeiten. Obgleich die vorliegende Erfindung nicht auf diese Art I2L- Schaltung beschränkt ist, handelt es sich hier wohl um eine wichtige bevorzugte Ausführungsform, die große Vorteile bietet.
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In dieser Art von I2L- Schaltungen mit doppeldiffundierten Planartransistoren mit obenliegender Kollektorzone ist das Schaltbild der Fig. 1 und 2 unter Verwendung der üblichen auf der Kollektorzone integrierten Schottky-Übergänge praktisch nicht verwirklichbar. Die Dotierungskonzentration der diffundierten Kollektorzone ist in der Regel zu hoch, um darauf zuverlässige Schottky-Übergänge herstellen zu können. Bei Anwendung von Polydioden kann das Schaltbild nach den Fig. 1 und 2 aber wohl und sogar auf besonders einfache Weise verwirklicht werden. Wenn für die polykristallinen Leiterbahnen 47 p-leitende Halbleiterbahnen angebracht werden, z. B. nachdem die Basiszonen erhalten sind, und dann örtlich eine n-Dotierung angebracht wird, werden die Kollektorzonen und die Diodenübergänge zugleich durch dieselben Bearbeitungsschritte erhalten.
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Doppeldiffundierte Planartransistoren mit obenliegender Kollektorzone werden bisher hauptsächlich in der ursprünglichen Form von I2 L-Schaltungen, in denen Mehrkollektortransistoren Anwendung finden, verwendet. Diese ursprüngliche Form ist u. a. in der britischen Patentschrift 1 398 862 beschrieben. In dieser ursprünglichen Form ist die Anzahl von Kollektoren des planaren Invertertransistors und somit die Anzahl von Ausgängen der Gatterschaltung nach oben begrenzt. Diese Begrenzung ist u. a. darauf zurückzuführen, daß bei einer zunehmenden Anzahl von Kollektoren der Basisreihenwiderstand leicht eine störende Rolle spielen kann. Außerdem ist in dieser Form von I2L der Verstärkungsfaktor β des in umgekehrter Richtung betriebenen Invertertransistors u. a. von der Anzahl vorhandener Kollektoren abhängig.
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Bei Anwendung der vorliegenden Erfindung wird dagegen der Vorteil erhalten, daß alle Invertertransistoren einander gleich sein können. Sie brauchen ja nur je einen einzigen Kollektor zu enthalten. Die Invertertransistoren sind dadurch wenigstens durchschnittlich kleiner und weisen weniger Streuung in ihrem elektrischen Verhalten auf. Der Verstärkungsfaktor β und der Basiswiderstand sind von der Anzahl von Ausgängen unabhängig, während die Ladungsspeicherkapazitäten der Transistoren einander genauer gleich sind.
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Im vorliegenden Beispiel weist der an die Kollektorzone 44 des ersten Transistors grenzende Teil der Halbleiterbahn 47 bis zu dem pn-Übergang 48 eine höhere Dotierungskonzentration als der Teil, der sich von dem Übergang 48 bis zu der Basiszone 45 des zweiten Transistors erstreckt, und eine höhere Dotierungskonzentration als die Basiszonen der Transistoren auf. Im allgemeinen ist es mit Rücksicht auf die Herstellung vorteilhaft, wenn die an die Kollektorzonen grenzenden Teile der polykristallinen Signalbahnen höher als die Basiszonen der Transistoren dotiert sind. Die zuerst genannten Teile können dann während der Bearbeitung, die zum Anbringen der am höchsten dotierten Zonen der Transistoren erforderlich sind, dotiert werden.
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Die polykristallinen Signalverbindungen mit Diodenübergang werden zusammen mit ersten, zweiten und dritten und/oder vierten, fünften und sechsten Transistoren vom Typ mit oberliegender Kollektorzone verwendet, wobei die Kollektorzone 44, 46, in einer Richtung quer zu der Haupoberfläche 42 des Halbleiterkörpers 41 gesehen, völlig über der zugehörigen Basiszone 43 bzw. 45 liegt. In dieser Kombination werden die Vorteile, die in bezug auf den Gebrauch von Signalverbindungen mit Schottky- Dioden bekannt sind, in erheblichem Maße erzielt, ohne daß ein verwickeltes Herstellungsverfahren verwendet werden muß, um eine obenliegende Kollektorzone erhalten zu können, deren Dotierungskonzentration genügend niedrig ist, um darauf Schottky-Dioden integrieren zu können. Die Dotierungskonzentration für die Kollektor- und/oder die Basiszonen können bei Anwendung der Erfindung in erheblichem Maße viel freier gewählt werden. Vorteilhafterweise weisen die obenliegenden Kollektorzonen eine höhere Dotierungskonzentration als die an diese Kollektorzone grenzenden Basiszonen auf, wie es in der planaren doppeldiffundierten oder -implantierten Ausführungsform üblich ist.
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Neben dem Vorteil der Raumeinsparung, die bei Anwendung von Poly-Mono-Dioden oder Polydioden im Vergleich zu ähnlichen Gatterschaltungen, die mit Schottky-Dioden ausgeführt sind, erhalten wird, bezieht sich ein anderer wesentlicher Vorteil auf die topologische Flexibilität. bei der vorliegenden Erfindung können die Diodenübergänge nach Wahl als Poly-Mono-Diode direkt an die Kollektorzone grenzend oder direkt an die Basiszone grenzend ausgeführt werden. Vorzugsweise werden jedoch Polydioden der im vorliegenden Ausführungsbeispiel beschriebenen Art verwendet, wobei sich der Diodenübergang 48 völlig in dem polykristallinen Material befindet und sich mit Vorteil quer zu der Hauptoberfläche erstreckt.
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Die Lage der Diodenübergänge in den Signalverbindungen kann also praktisch frei gewählt werden. Im allgemeinen führt dies zu einem einfacher und/ oder leichter zu entwerfenden Muster von Leiterbahnen. Vor allem bei großen integrierten Schaltungen kann durch eine geeignete Anordnung der Diodenübergänge die Gesamtlänge der Leiterbahnen und damit auch die für das Leitermuster benötigte Oberfläche relativ kleiner sein. Bei langen Signalverbindungen, z. B. bei Leiterbahnen, die sich von einer Seite der Oberfläche entlang und/oder über zwischenliegende Gatterschaltungen zu einer gegenüberliegenden Seite der Hauptoberfläche erstrecken, ist der entlang der Signalverbindung 47 gemessene Abstand zwischen der Kollektorzone 44 des ersten Transistors und dem ersten Diodenübergang 48 vorzugsweise größer und vorteilhafterweise wenigstens dreimal größer als der entlang der Signalverbindung 47 gemessene zweite Abstand zwischen dem Diodenübergang 48 und der Basiszone 45 des zweiten Transistors. Dadurch, daß in diesen langen Signalverbindungen 47 die Diodenübergänge verhältnismäßig nahe beieinander und verhältnismäßig nahe bei mindestens einer der Basiszonen der anzusteuernden Transistoren angebracht werden, wird erreicht, daß die Signalverbindung von der Kollektorzone her zu einem wesentlichen Teil ihrer Länge aus einer einzigen Leiterbahn bestehen kann, die sich erst in der Nähe eines oder mehrerer der anzusteuernden Transistoren in Zweige aufspaltet, die je zu einem solchen Transistor führen.
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Bei langen Signalverbindungen der in Fig. 2 dargestellten Art werden die Dioden 73 und 80 vorzugsweise nahe bei den Transistoren 61 bzw. 62 angeordnet, so daß auch in diesem Falle die lange Signalverbindung 107 zum größten Teil ihrer Länge aus einer einzigen Leiterbahn bestehen kann. Der längere Teil der Signalverbindung befindet sich dabei zwischen den Dioden 73 und 80 einerseits und ist vorzugsweise mindestens dreimal länger als der kleinere der beiden Teile, die sich zwischen den Kollektoren des vierten bzw. des fünften Transistors und der zugehörigen Diode 73 bzw. 80 befinden. Sofern dieser längere Teil eine polykristalline Halbleiterbahn enthält, ist das polykristalline Halbleitermaterial vorzugsweise p- dotiert.
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Bei einer integrierten Bipolarttransistor-Gatterschaltunganordnung nach der Erfindung ist die Lage der Diodenübergänge in der Topologie der integrierten Schaltung nicht mehr durch das gewählte Herstellungsverfahren direkt an die Lage des Transistors gebunden. Dadurch können lange Signalverbindungen der in Fig. 1 dargestellten Art in derselben integrierten Schaltung verwirklicht werden, so daß das benötigte Muster von Leiterbahnen verhältnismäßig einfach wird.
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In Fig. 4 ist schematisch die Topologie eines Teiles einer integrierten Schaltung dargestellt. Es handelt sich um eine Reihe nebeneinander liegender Transistoren 94-99 mit je einer Stromquelle 117 bzw. 118-122. Neben der Reihe von Transistoren erstrecken sich eine Anzahl von Leiterbahnen 128, 129 und 130 für elektrische Verbindungen der Transistoren in der Reihenrichtung. Jede dieser Bahnen kann, wie die Bahn 128, aus mehreren gesonderten Teilen A, B und C bestehen. Meistens werden sich diese Leiterbahnen 128-130 zwischen zwei Reihen von Transistoren befinden. Die Anzahl dieser nebeneinander liegenden Leiterbahnen, die für die Signalverbindungen benötigt wird, ist u. a. von der Lage abhängig, die für die pn-Übergänge in Kombination mit einer angepaßten Reihenfolge der Transistoren in ihrer Reihe gewählt wird. Mit dieser Anzahl von Leiterbahnen ist auch der gegenseitige Abstand der zwei Reihen von Transistoren von der Lage der Dioden abhängig.
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Die Gatterschaltungen, von denen die Transistoren 94-99 einen Teil bilden, werden durch Dioden ergänzt, die praktisch in der Verbindungsbahn, die die Bahnen 128, 129 und 130 enthält, angeordnet sind. In Fig. 4 sind die Dioden 123-127 dargestellt. Der Kollektor des Transistors 94 ist über die Diode 123 mit der Basis des Transistors 95, über die Diode 124 mit der Basis des Transistors 96 und über die Diode 125 mit der Basis des Transistors 99 verbunden. Die letztere Basis ist außerdem über die Diode 126 mit dem Kollektor des Transistors 97 und über die Diode 127 mit dem Kollektor des Transistors 98 verbunden. Wenn ein verhältnismäßig langer Teil einer Leiterbahn direkt mit einem Kollektor verbunden ist (Transistor 94), ist dieser lange Teil über einen pn- Übergang mit mindestens einer verhältnismäßig kurzen Bahn verbunden, die direkt zu der Basis eines weiteren Transistors führt (95 bzw. 96). Wenn ein verhältnismäßig langer Teil einer Leiterbahn direkt mit einer Basis verbunden ist (Transistor 99), ist dieser lange Teil über einen pn-Übergang mit mindestens einer verhältnismäßig kurzen Bahn verbunden, die direkt mit einem Kollektor eines weiteren Transistors (97 bzw. 98) verbunden ist.
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Die Basiszone 43 und die Kollektorzone 46 (Fig. 3) sind mit einem leitenden Anschluß 56 bzw. 57 versehen. Diese Anschlüsse können aus polykristallinem Halbleitermaterial oder aus einer anderen geeigneten leitenden Schicht, wie Aluminium oder Titan- Platin-Gold, bestehen. Kollektor- und/oder Basisanschlüsse aus Nichthalbleitermaterial werden namentlich an den Signaleingängen und Signalausgängen der integrierten Schaltungen vorkommen können. Auch die leitenden Kontakte 58 der Emitter 52 und 53 des lateralen pnp-Transistors bestehen aus leitendem Material, wie Aluminium, oder dotiertem polykristallinem Halbleitermaterial.
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Weiter kann eine nicht dargestellte zweite Schicht von Leiterbahnen für elektrische Verbindungen vorhanden sein, die durch eine nicht dargestellte zweite Isolierschicht von der polykristallinen Verbindung 47 getrennt ist. In diesem Falle können Signalverbindungen 47 auch teilweise aus z. B. einer in der zweiten Schicht liegenden Aluminiumbahn und teilweise aus einer in der ersten Schicht liegenden polykristallinen Halbleiterbahn bestehen, wobei diese verschiedenen Teile durch Öffnungen in der zweiten Isolierschicht miteinander verbunden sind.
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Längere polykristalline Bahnen können zur Herabsetzung des Reihenwiderstandes nötigenfalls über einen größeren oder kleineren Teil ihrer Länge auf übrigens bekannte Weise mit einer meistens dünnen Silizidschicht versehen oder mit einer Metallschicht überzogen werden. Kurzschluß der Diodenübergänge wird dabei dadurch vermieden, daß diese vorher mit einer Maskierungsschicht überzogen werden und/oder die angebrachte, den Widerstand herabsetzende Schicht örtlich entfernt wird.
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Die vorliegende Erfindung kann auch in logischen Schaltungen, wie sie in "Electronics" vom 8. Juni 1978, S. 41 und 42 beschrieben sind, verwendet werden. Dieser Typ logischer Schaltungen enthält ebenfalls pro Gatterschaltung einen einzigen planaren Invertertransistor mit mehreren auf dem Kollektorgebiet des Transistors integrierten Schottky-Dioden. Auch in diesem Falle können die Schottky-Dioden mit Vorteil durch Poly- oder Poly-Mono-Dioden ersetzt werden. Die Invertertransistoren, die in Schaltungen dieses Typs in der üblichen Richtung, also mit obenliegendem Emitter, betrieben werden, können kleiner ausgeführt werden wobei für die Dioden praktisch kein Raum an der Hauptoberfläche benötigt wird, während außerdem, wie anhand des Beispiels nach den Fig. 1, 2 und 3 auseinandergesetzt wurde, das Muster von Signalverbindungen vereinfacht und flexibler wird. Überdies können bei Invertertransistoren mit obenliegendem Emitter die Polydioden auf an sich bekannte Weise zugleich mit den Emitterzonen erzeugt werden, wodurch das Herstellungsverfahren einfacher werden kann.
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Der Vollständigkeit halber sei bemerkt, daß es für die befriedigende Wirkung der beschriebenen logischen Gatterschaltungen, wie bekannt, erforderlich ist, daß die Summe der Kollektor-Emitterspannung eines leitenden Invertertransistors, der über einer leitenden Diode auftretenden Durchlaßspannung und des durch den Reihenwiderstand der Signalverbindung herbeigeführten Spannungsabfalls kleiner als die Emitter-Basisspannung sein muß, die zu dem leitenden Zustand des Invertertransistors gehört. Gleich wie die Schottky-Dioden in den bekannten Ausführungen weisen Poly-Mono- und Polydioden im Vergleich zu planaren pn-Übergängen in einkristallinem Halbleitermaterial einen verhältnismäßig hohen Io auf, der es ermöglich, die obenstehende Bedingung zu erfüllen. Es kann aber im Zusammenhang mit dieser Bedingung notwendig sein, die Gatterschaltung in der integrierten Schaltung nach der Erfindung nicht bei Strömen oberhalb eines bestimmten Höchstwertes zu betreiben. Dieser Höchststrompegel wird höher liegen, je nachdem der Reihenwiderstand kleiner, die Oberfläche des pn-Übergangs der Dioden größer, und auch, wie Versuche ergeben haben, je nachdem die Korngröße des polykristallinen Halbleitermaterials kleiner ist. Daher wird die polykristalline Halbleiterschicht, aus der die Halbleiterbahnen erhalten werden, auf übrigens bekannte Weise bei nicht zu hoher Temperatur, z. B. bei etwa 800°C, und vorzugsweise in einer Stufe der Herstellung angewachsen, in der eine möglichst große Anzahl von Bearbeitungen, die eine hohe Temperatur erfordern, bereits durchgeführt sind. Dadurch, daß die polykristalline Halbleiterschicht einer möglichst geringen Anzahl von Bearbeitungen bei hoher Temperatur ausgesetzt wird, wird Wiederkristallisation in der Halbleiterschicht, wodurch die Korngröße zunimmt, möglichst beschränkt.
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Statt des genannten Siliziums können auch andere Halbleitermaterialien, wie Germanium oder AIIIBV-Verbindungen, verwendet werden. Für die Isolierschichten kommen außer Siliziumoxid auch andere Materialien, wie Siliziumnitrid oder Kombinationen von Oxid- und Nitidschichten, in Betracht. Im beschriebenen Beipiel können die Leitungstypen untereinander vertauscht werden. Statt mittels als laterale Transistoren ausgeführter Stromquellen 31, 32 und 33 kann die Stromzufuhr zu den Signaleingängen der Gatterschaltungen auch mit Hilfe von Widerständen erfolgen. Derartige Widerstände können auf übliche Weise auf oder in dem Halbleiterkörper integriert werden.