JPH0419810Y2 - - Google Patents

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JPH0419810Y2
JPH0419810Y2 JP19813583U JP19813583U JPH0419810Y2 JP H0419810 Y2 JPH0419810 Y2 JP H0419810Y2 JP 19813583 U JP19813583 U JP 19813583U JP 19813583 U JP19813583 U JP 19813583U JP H0419810 Y2 JPH0419810 Y2 JP H0419810Y2
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transistor
shot
collector
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sbd
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Description

【考案の詳細な説明】 考案の技術分野 本考案はTTL集積回路、詳しくはシヨツトキ
クランプ型のTTL論理ゲートに関する。
[Detailed Description of the Invention] Technical Field of the Invention The present invention relates to a TTL integrated circuit, and more particularly to a shot clamp type TTL logic gate.

従来技術と問題点 TTL(トランジスタ・トランジスタ・ロジツ
ク)論理ゲートは第1図に示すように入力トラン
ジスタQ1、位相分割トランジスタQ2、出力トラ
ンジスタQ3,Q4、抵抗R1〜R3、電位調整用のダ
イオードDからなり、入力INがH(ハイ)レベル
であるとR1,Q1のコレクタ、の経路でQ2にベー
ス電流が流れて該トランジスタQ2はオン、これ
によりQ3オン、Q4オフ、出力OUTはL(ロー)
レベルになり、逆に入力INがLレベルならトラ
ンジスタQ2のベース電流はQ1のエミツタ側へバ
イパスされてしまつて該Q2はオフ、これにより
Q3オフ、Q4オン、出力OUTはHになるというイ
ンバータ動作を行なう。
Prior Art and Problems As shown in Figure 1, a TTL (transistor-transistor logic) logic gate consists of an input transistor Q 1 , a phase division transistor Q 2 , output transistors Q 3 and Q 4 , resistors R 1 to R 3 , and a potential It consists of a diode D for adjustment, and when the input IN is at H (high) level, the base current flows to Q 2 through the path of R 1 and the collector of Q 1 , turning on the transistor Q 2 , which turns on Q 3 . , Q4 off, output OUT is L (low)
On the other hand, if the input IN is at L level, the base current of transistor Q 2 is bypassed to the emitter side of Q 1 , and Q 2 is turned off.
An inverter operation is performed in which Q3 is off, Q4 is on, and the output OUT becomes H.

トランジスタQ1〜Q3はシヨツトキクランプ型
で、等価回路的には第2図の如くなる。第2図で
は出力トランジスタQ3を例にとつているが、他
のトランジスタQ1,Q2も同様である。図示のよ
うにシヨツトキクランプ型のトランジスタはベー
ス、コレクタ間にSBD(シヨツトキバリヤダイオ
ード)が図示極性で接続されており、トランジス
タの飽和を防いで動作の高速化を図る、コレクタ
電位を規定するなどを狙つている。後者について
は、トランジスタQ3をオンにするときベース電
流IBを流すが、この電流は必要以上とし、余分な
電流はSBD、Q3のコレクタ、エミツタの経路で
流す。このため、IBを流すベース電位はVBEであ
り、通常0.8Vであるが、SBDの順方向電圧VF
0.4V程度であるからQ3のコレクタ電位従つて出
力OUTのLレベル(VOL)は0.8−0.4=0.4〔V〕
に規定される。
Transistors Q 1 to Q 3 are of the shot clamp type, and their equivalent circuit is as shown in FIG. Although the output transistor Q 3 is taken as an example in FIG. 2, the same applies to the other transistors Q 1 and Q 2 . As shown in the figure, a shot clamp type transistor has an SBD (shot bottle barrier diode) connected between the base and collector with the polarity shown, which regulates the collector potential to prevent saturation of the transistor and speed up operation. etc. are aimed at. Regarding the latter, when transistor Q 3 is turned on, a base current I B flows through it, but this current is greater than necessary, and the excess current flows through the path between SBD, the collector of Q 3 , and the emitter. Therefore, the base potential that flows I B is V BE , which is normally 0.8V, but the forward voltage V F of SBD is
Since it is about 0.4V, the collector potential of Q3 and therefore the L level of output OUT ( VOL ) is 0.8-0.4=0.4 [V]
stipulated in

ところでTTL論理ゲートは消費電力は大であ
つても止むを得ないが高速であることが望まれる
もの、速度はそれ程必要でもないので低消費電力
が望まれるものなどがある。低速、ローパワーに
するには、抵抗R1〜R3をその比は変えずに抵抗
値を大にすることが行なわれている。抵抗値を大
にすると流れる電流は小になり、低消費電力化が
図れるが、各部電位の立上り、立下りが遅くなる
から動作の低速化は避けられない。しかしこれで
も、動作速度がそれ程要求されないなら、充分で
ある。しかし、こゝで問題があることが分つた。
それは前記のVOLである。SBDの順方向電圧VF
電流Iに対応して変り、Iが大ならVFも大、I
が小ならVFも小である。そこでローパワーを狙
つて抵抗を大にすると前記IBが小になり、これに
よりSBDに流れる電流が小になつてVFが下り、
VOLが上る。例えばIB=2mAのときVF=0.4Vとす
るとIB=1mAではVF=0.35Vとなり、VOLは0.4V
から0.45Vへ上る。
By the way, some TTL logic gates have high power consumption, which is unavoidable, but high speed is desirable, while others do not require high speed, so low power consumption is desirable. In order to achieve low speed and low power, the resistance values of resistors R 1 to R 3 are increased without changing their ratios. When the resistance value is increased, the current flowing becomes smaller and power consumption can be reduced, but since the rise and fall of the potential at each part becomes slower, a reduction in operation speed is unavoidable. However, even this is sufficient if operating speed is not so required. However, I realized that there was a problem here.
It is the aforementioned VOL . The forward voltage V F of SBD changes depending on the current I, and if I is large, V F is also large, and I
If is small, V F is also small. Therefore, if you aim for low power and increase the resistance, the aforementioned I B will become smaller, which will reduce the current flowing through SBD and lower V F.
VOL goes up. For example, if V F = 0.4V when I B = 2 mA, then V F = 0.35 V when I B = 1 mA, and V OL is 0.4 V.
rises from to 0.45V.

この種の論理ゲートは集積回路で構成されるの
が普通で、そして集積回路はコスト低減、納期短
縮などを狙つて半完成の状態まで予め作つておき
(マスタスライスという)、受注があつて仕様が定
まるとそれに従つて可及的に少ない工程、例えば
配線工程を施すだけで完成品とする手法が採用さ
れている。この場合トランジスタなどの接続関係
については配線用マスクのパターンを変えること
で簡単に対処できるが、パワー等もその対象とな
ると厄介である。特にローパワー化に伴なうシヨ
ツトキクランプ型トランジスタのLレベル出力
VOLの変動については従来格別考慮されておら
ず、然るべき対策も見当らない。
This type of logic gate is usually constructed from an integrated circuit, and in order to reduce costs and shorten delivery times, integrated circuits are prefabricated to a semi-finished state (known as master slicing), and once an order is received, specifications are Once this is determined, a method is adopted in which a completed product is produced by performing as few steps as possible, such as wiring steps. In this case, the connection relationship between transistors and the like can be easily dealt with by changing the pattern of the wiring mask, but it becomes troublesome when power and the like are also affected. In particular, the L level output of short clamp type transistors as the power becomes lower.
Conventionally, no special consideration has been given to fluctuations in V OL , and no appropriate countermeasures have been found.

考案の目的 本考案は、パワー変更に伴なう、シヨツトキク
ランプ型トランジスタのLレベル出力変動を簡単
に回避できる、マスタスライス方式で作られる
TTL論理ゲートを提供しようとするものである。
Purpose of the invention This invention uses a master slice method that can easily avoid fluctuations in the L-level output of short-clamp transistors due to power changes.
It attempts to provide a TTL logic gate.

考案の構成 本考案は、マスタスライス方式で製作され、シ
ヨツトキクランプしたグランド側出力トランジス
タを有するTTL集積回路において、該トランジ
スタのコレクタ領域の表面絶縁層に複数個の窓開
きをしておき、ベース電極配線をそのうちの所要
数の窓開き部まで延長させて、ベース・コレクタ
間に該所要数のシヨツトキバリヤダイオードを接
続してなることを特徴とするが、次に図面を参照
しながらこれを説明する。
Structure of the invention The present invention is a TTL integrated circuit manufactured using the master slicing method and having a ground-side output transistor that is shot-clamped. The electrode wiring is extended to the required number of window openings, and the required number of shot barrier diodes are connected between the base and the collector. explain.

考案の実施例 本考案は等価回路で示すと第2図のように
SBDを複数個予め構成可能としておき、配線で
それをハイパワーなら2個、3個……使用し、ロ
ーパワーなら2個、1個などに減少する。このよ
うにすればVOLの変動が防げる。例えば前記の例
でベース電流IBが2mAのときはSBDを2個使用
し、ベース電流が1mAのときは1個使用すれば
(複数個のSBDは全て同じ大きさとして)、VF
0.4V、VOLは0.8−0.4=0.4Vにできる。
Example of implementation of the invention This invention is shown in an equivalent circuit as shown in Figure 2.
A plurality of SBDs can be configured in advance, and if the power is high, 2, 3, etc. are used, and if the power is low, the number is reduced to 2, 1, etc. In this way, fluctuations in VOL can be prevented. For example, in the above example, if the base current I B is 2 mA, two SBDs are used, and when the base current is 1 mA, one SBD is used (assuming all the SBDs are the same size), then V F is
0.4V, VOL can be set to 0.8−0.4=0.4V.

トランジスタのコレクタをシヨツトキクランプ
するSBDは一般には第3図に示すように構成さ
れる。第3図aでCはコレクタ領域、CCはその
コンタクト領域、Bはベース領域、Eはその中に
形成されたエミツタ領域、ALはベース電極配線
となるアルミニウム層で点線枠C′内でコレクタ領
域とシヨツトキバリヤ接触し、斜線領域B′でベ
ース領域とオーム接触し、これらのB′,A,L,
C′で前述のSBDが形成される。第3図bは出力
トランジスタなどのやゝ大型のトランジスタに形
成されるSBDの例を示し、C,B,……は同様
にコレクタ領域、ベース領域、……を示す。第3
図cは第3図bの図面で縦方向の断面図であり、
N+bは埋込み層、Sは基板、EPはエピ層、ISは
アイソレーシヨン、SIは表面絶縁層である。第3
図b,cではエミツタ領域Eは2つ形成され(こ
れらは並列にして使用される)、コレクタコンタ
クト領域CCも同様であり、これらのE,E間で
ベース領域Bが打抜かれてC′で示す如くコレクタ
領域が表面に出ている。この状態の所へアルミニ
ウムのベース用電極配線を施すとC′,AL,B′で
SBDが形成される。マスタスライスの表面は酸
化膜(SiO2)などの絶縁層で覆われ、電極配線
を施す部分等に窓開きされているから、SBDの
大きさを決定する窓開き領域C′はマスタスライス
が完成した段階で固定され、後からの変更はでき
ない。
An SBD that shot-clamps the collector of a transistor is generally constructed as shown in FIG. In Figure 3a, C is the collector region, CC is its contact region, B is the base region, E is the emitter region formed therein, AL is the aluminum layer that becomes the base electrode wiring, and the collector region is within the dotted line frame C'. The shot barrier is in contact with the base area in the shaded area B', and these B', A, L,
The aforementioned SBD is formed at C′. FIG. 3b shows an example of an SBD formed in a rather large transistor such as an output transistor, and C, B, . . . similarly indicate the collector region, base region, . Third
Figure c is a longitudinal cross-sectional view of Figure 3b;
N + b is a buried layer, S is a substrate, EP is an epi layer, IS is an isolation layer, and SI is a surface insulating layer. Third
In Figures b and c, two emitter regions E are formed (these are used in parallel), and the same is true of the collector contact region CC, and between these E and E, the base region B is punched out and C' is formed. As shown, the collector region is exposed to the surface. If aluminum base electrode wiring is applied to this state, C′, AL, and B′ will be formed.
SBD is formed. The surface of the master slice is covered with an insulating layer such as an oxide film (SiO 2 ), and windows are opened in areas where electrode wiring is to be applied, so the window opening area C', which determines the size of the SBD, is when the master slice is completed. It is fixed at this stage and cannot be changed later.

第4図は本考案の例を示し、第3図と同じ部分
には同じ符号が付してある。本考案ではコレクタ
領域Cの表面絶縁層に複数個の窓開きをして表面
が露出した領域C′を複数個作つておく。これがマ
スタスライスの状態である。そして配線工程で、
ベース電極配線ALを、SBDを1個にするなら最
初の領域C′まで、SBDを2個にするなら図示の
ように次の領域C′まで延ばす。このようにすれば
B′,AL、最初のC′、更に次のC′で、ベース・コ
レクタ間に接続される1個または2個のSBDが
形成される。
FIG. 4 shows an example of the present invention, in which the same parts as in FIG. 3 are given the same reference numerals. In the present invention, a plurality of windows are opened in the surface insulating layer of the collector region C to create a plurality of regions C' where the surface is exposed. This is the state of the master slice. And in the wiring process,
If the number of SBDs is one, the base electrode wiring AL is extended to the first region C', and if the number of SBDs is two, the base electrode wiring AL is extended to the next region C' as shown in the figure. If you do it like this
B', AL, the first C', and the next C' form one or two SBDs connected between the base and the collector.

領域C′は、コレクタ領域なら何処に形成しても
よく、また各々の大きさは同じでも異なつてもよ
い。使用しない領域C′は露出したまゝでは素子劣
化などの悪影響を及ぼす恐れがあるので塞いでお
く。これには同じ配線工程でアルミニウムを被着
し、但し、そのアルミニウム層は孤立させてお
く、のが簡単である。複数の領域C′は孤立させず
に連結させておく、つまり長いあるいは大きい領
域C′を作つておいてアルミニウム電極配線で覆う
面積を加減するという方法も考えられないではな
いが、上記の表面保護を考えると孤立方式がよ
い。
The regions C' may be formed anywhere in the collector region, and their sizes may be the same or different. The unused area C' should be closed because if left exposed, it may cause adverse effects such as element deterioration. It is easy to deposit aluminum on this in the same wiring process, but to leave the aluminum layer isolated. It is possible to connect multiple regions C' without isolating them, that is, to create long or large regions C' and adjust the area covered by the aluminum electrode wiring, but the above surface protection Considering this, the isolated method is better.

考案の効果 以上説明したように本考案ではパワーに合わせ
てSBDの大きさを選択でき、マスタスライス方
式のシヨツトキクランプ型TTL論理ゲートに適
用してVOLの変動を阻止できる、手段が簡単で格
別コスト増を招くことがないなどの効果がある。
Effects of the invention As explained above, in this invention, the size of SBD can be selected according to the power, and it can be applied to a master slice type shot clamp type TTL logic gate to prevent fluctuations in V OL . This has the effect of not causing a particular increase in costs.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はTTL論理ゲートの回路図、第2図は
そのシヨツトキクランプ部の回路図で本考案の要
部を示す。第3図は従来のシヨツトキクランプ型
トランジスタの構造を示す平面図および断面図、
第4図は本考案の実施例を示す平面図および断面
図である。 図面でQ3はシヨツトキクランプしたグランド
側出力トランジスタ、C′,C′,C′は複数個の窓開
き部、ALはアルミニウムのベース電極配線であ
る。
Figure 1 is a circuit diagram of the TTL logic gate, and Figure 2 is a circuit diagram of its shot clamp section, showing the main parts of the present invention. FIG. 3 is a plan view and a cross-sectional view showing the structure of a conventional shot clamp type transistor;
FIG. 4 is a plan view and a sectional view showing an embodiment of the present invention. In the drawing, Q3 is a ground-side output transistor that is shot-clamped, C', C', and C' are multiple window openings, and AL is an aluminum base electrode wiring.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】 マスタスライス方式で製作され、シヨツトキク
ランプした出力トランジスタを有するTTL集積
回路において、 該トランジスタのコレクタ領域の表面絶縁層に
複数個の窓開きをしておき、ベース電極配線をそ
のうちの所要数の窓開き部まで延長させて、ベー
ス・コレクタ間に該所要数のシヨツトキバリヤダ
イオードを接続してなることを特徴とするTTL
論理集積回路。
[Claim for Utility Model Registration] In a TTL integrated circuit manufactured by the master slicing method and having a shot-clamped output transistor, a plurality of windows are formed in the surface insulating layer of the collector region of the transistor, and the base electrode TTL characterized in that the wiring is extended to the required number of window openings and the required number of shot barrier diodes are connected between the base and the collector.
Logic integrated circuit.
JP19813583U 1983-12-23 1983-12-23 TTL integrated circuit Granted JPS60106352U (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19813583U JPS60106352U (en) 1983-12-23 1983-12-23 TTL integrated circuit

Applications Claiming Priority (1)

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JP19813583U JPS60106352U (en) 1983-12-23 1983-12-23 TTL integrated circuit

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Publication Number Publication Date
JPS60106352U JPS60106352U (en) 1985-07-19
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0831579B2 (en) * 1987-03-25 1996-03-27 日本電気株式会社 Monolithic integrated circuit

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JPS60106352U (en) 1985-07-19

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