JPH0575028A - 半導体集積回路及び製造方法 - Google Patents

半導体集積回路及び製造方法

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JPH0575028A
JPH0575028A JP3230438A JP23043891A JPH0575028A JP H0575028 A JPH0575028 A JP H0575028A JP 3230438 A JP3230438 A JP 3230438A JP 23043891 A JP23043891 A JP 23043891A JP H0575028 A JPH0575028 A JP H0575028A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は半導体集積回路及びその製造方法に
係り、高い電源電圧を印加した時でも高速性を確保でき
る半導体集積回路及び製造方法を提供することを目的と
する。 【構成】 入力電圧IN1、IN2及び基準電圧Vre
fを差動増幅する電流切換回路1と、前記基準電圧Vr
efを生成する基準電圧発生回路3と、前記電流切換回
路1の差動出力を電力増幅する出力バッファ回路5とを
有して構成し、前記電流切換回路1内の定電流電源用ト
ランジスタQ1、及び基準電圧発生回路3内のトランジ
スタQ1及びQ2のコレクタ−エミッタ間耐圧を、他の
トランジスタのコレクタ−エミッタ間耐圧よりも高くす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体集積回路及びその
製造方法に係り、特に高電源電圧印加時にも高速動作の
可能なECL型及びCML型の半導体集積回路及びその
製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ECL型及びCML型の半導体集積回路
では、その回路の性質から、特定のトランジスタのコレ
クタ−エミッタ間に大きな電圧が印加される。このた
め、トランジスタのコレクタ−エミッタ耐圧(CE耐
圧)をその電圧に合わせて高くしておく必要がある。
【0003】ところで、トランジスタのCE耐圧を高く
しようとすると、ベースを厚くする必要がでてくる。こ
の時、ベースを厚くすると、遮断周波数fTを高くする
ことが出来ない。つまり、回路の高速化の為には、トラ
ンジスタのCE耐圧を高くすることが出来ないことにな
る。
【0004】このため、電源電圧を低くする等の手段が
採られてきたが、回路の安定動作のためには、余り低く
は出来ない。更に、使用状態等において誤って高い電源
電圧を印加した場合には、これらのトランジスタが破壊
されることがある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
ECL型及びCML型半導体集積回路では、トランジス
タのコレクタ−エミッタ耐圧と回路の高速化との間にト
レードオフが存在し、電源電圧を低くする方法において
も、回路が不安定となるという問題があった。
【0006】本発明は、上記問題点を解決するもので、
高い電源電圧を印加した時でも高速性を確保できるEC
L型及びCML型半導体集積回路及び製造方法を提供す
ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の半導体集積回路は、入力電圧IN1、IN
2及び基準電圧Vrefを差動増幅する電流切換回路1
と、前記基準電圧Vrefを生成する基準電圧発生回路
3と、前記電流切換回路1の差動出力を電力増幅する出
力バッファ回路5とを有して構成し、その特徴は、前記
電流切換回路1内の定電流電源用トランジスタQ1、及
び基準電圧発生回路3内のトランジスタQ1及びQ2の
コレクタ−エミッタ間耐圧を、他のトランジスタのコレ
クタ−エミッタ間耐圧よりも高くしたことである。
【0008】また本発明の半導体集積回路の製造方法
は、次の4つの方法を含む。第1の製造方法の特徴は、
前記電流切換回路1内の定電流電源用トランジスタQ
1、及び基準電圧発生回路3内のトランジスタQ2及び
Q3以外のトランジスタのコレクタ領域に、エピタキシ
ャル成長後にイオン・インプランテーションを行なうこ
とである。
【0009】第2の製造方法の特徴は、前記電流切換回
路1内の定電流電源用トランジスタQ1、及び基準電圧
発生回路3内のトランジスタQ2及びQ3の真性ベース
領域に、エネルギを高くした真性ベースイオン・インプ
ランテーションを行なうことである。
【0010】第3の製造方法の特徴は、前記電流切換回
路1内の定電流電源用トランジスタQ1、及び基準電圧
発生回路3内のトランジスタQ2及びQ3の真性ベース
領域に、ドーズ量を高くした真性ベースイオン・インプ
ランテーションを行なうことである。
【0011】第4の製造方法の特徴は、前記電流切換回
路1内の定電流電源用トランジスタQ1、及び基準電圧
発生回路3内のトランジスタQ2及びQ3以外のトラン
ジスタのコレクタ領域に、真性ベースイオン・インプラ
ンテーション後に、エピタキシャル層のイオン・インプ
ランテーションを行なうことである。
【0012】
【作用】本発明の半導体集積回路では、該回路内のスピ
ードに関与しない電流切換回路1内の定電流電源用トラ
ンジスタQ1、及び基準電圧発生回路3内のトランジス
タQ1及びQ2のコレクタ−エミッタ間耐圧を、他のト
ランジスタのコレクタ−エミッタ間耐圧よりも高くして
いる。
【0013】従って、高速性を確保したまま、高電源電
圧印加時でも使用が可能である。また、本発明の第1の
特徴の製造方法では、電流切換回路1内の定電流電源用
トランジスタQ1、及び基準電圧発生回路3内のトラン
ジスタQ2及びQ3以外のトランジスタのコレクタ領域
に、エピタキシャル成長後にイオン・インプランテーシ
ョンを行ない、比抵抗を下げるようにしている。従っ
て、相対的に前記トランジスタQ1〜Q3のコレクタ−
エミッタ間耐圧が高くなる。
【0014】第2の特徴の製造方法では、電流切換回路
1内の定電流電源用トランジスタQ1、及び基準電圧発
生回路3内のトランジスタQ2及びQ3の真性ベース領
域に、エネルギを高くした真性ベースイオン・インプラ
ンテーションを行ない、真性ベースを厚くする。従っ
て、相対的に前記トランジスタQ1〜Q3のコレクタ−
エミッタ間耐圧が高くなる。
【0015】第3の特徴の製造方法では、電流切換回路
1内の定電流電源用トランジスタQ1、及び基準電圧発
生回路3内のトランジスタQ2及びQ3の真性ベース領
域に、ドーズ量を高くした真性ベースイオン・インプラ
ンテーションを行ない、真性ベースの濃度を高くしてい
る。従って、相対的に前記トランジスタQ1〜Q3のコ
レクタ−エミッタ間耐圧が高くなる。
【0016】第4の特徴の製造方法では、電流切換回路
1内の定電流電源用トランジスタQ1、及び基準電圧発
生回路3内のトランジスタQ2及びQ3以外のトランジ
スタのコレクタ領域に、真性ベースイオン・インプラン
テーション後に、エピタキシャル層のイオン・インプラ
ンテーションを行ない、エピタキシャル層の比抵抗を下
げるようにしている。従って、相対的に前記トランジス
タQ1〜Q3のコレクタ−エミッタ間耐圧が高くなる。
【0017】
【実施例】次に、本発明に係る実施例を図面に基づいて
説明する。図1に本発明の一実施例に係るECL型及び
CML型半導体集積回路の基本ゲート回路の回路図を示
す。
【0018】本実施例のECL型及びCML型半導体集
積回路は、入力電圧IN1、IN2及び基準電圧Vre
fを差動増幅する電流切換回路1と、基準電圧Vref
を生成する基準電圧発生回路3と、電流切換回路1の差
動出力を電力増幅する出力バッファ回路5とから構成さ
れている。
【0019】電流切換回路1では、入力電圧IN1及び
IN2のトランジスタQ10及びQ4は、エミッタ結合
のゲートを構成し、一方トランジスタQ5のベースには
基準電圧発生回路3によって一定の基準電圧Vrefが
供給されている。尚、負荷抵抗R1〜R3はトランジス
タQ4、Q5及びQ10が飽和しない値に選んである。
トランジスタQ4及びQ10とQ5は差動増幅器を構成
していて、例えば、トランジスタQ4とQ5に着目する
と、入力IN2の電圧がVrefより高くなるとトラン
ジスタQ4が導通し、抵抗R4を流れる電流はトランジ
スタQ4のコレクタ電圧を下げ、トランジスタQ5のコ
レクタ電圧を上げる。逆に、入力IN2の電圧がVre
fより低くなるとトランジスタQ4はカットオフし、抵
抗R4を流れる電流はトランジスタQ5のコレクタ電圧
を下げ、トランジスタQ4のコレクタ電圧を上げる。ト
ランジスタQ5、Q4のコレクタ電圧は、それぞれエミ
ッタフォロワQ6、Q7によって電力増幅され、出力O
R及びNORが得られる。
【0020】また、図2のコレクタ−エミッタ間電圧の
特性図に示すように、本実施例のECL型及びCML型
半導体集積回路では、電流切換回路1内の定電流電源用
トランジスタQ1、及び基準電圧発生回路3内のトラン
ジスタQ1及びQ2のコレクタ−エミッタ間耐圧を、他
のトランジスタのコレクタ−エミッタ間耐圧よりも高く
しており、これらのスピードに関与しないトランジスタ
のみコレクタ−エミッタ間耐圧を高くすることで、高電
源電圧を印加した時でも高速性を維持した使用ができ
る。
【0021】尚、本実施例では、基準電圧発生回路3内
のトランジスタQ1及びQ2のコレクタ−エミッタ間耐
圧を、他のトランジスタのコレクタ−エミッタ間耐圧よ
りも高くするようにしたが、同時にトランジスタQ8の
コレクタ−エミッタ間耐圧も高くするようにしてもよ
い。
【0022】次に、本実施例のECL型及びCML型半
導体集積回路を製造する方法としては、次の3つの方法
が考えられる。 (1)コレクタの濃度を低くする。
【0023】電流切換回路1内の定電流電源用トランジ
スタQ1、及び基準電圧発生回路3内のトランジスタQ
2及びQ3以外のトランジスタのコレクタ領域に、エピ
タキシャル成長後にイオン・インプランテーションを行
ない、比抵抗を下げるようにしている。即ち、図3
(a)に示すように、半導体基板11上に埋込層12を
形成し、エピタキシャル成長によりエピタキシャル層1
3を形成後、上記特定領域にイオン・インプランテーシ
ョンを行なう。従って、相対的に前記トランジスタQ1
〜Q3のコレクタ−エミッタ間耐圧が高くなる。
【0024】または、電流切換回路1内の定電流電源用
トランジスタQ1、及び基準電圧発生回路3内のトラン
ジスタQ2及びQ3以外のトランジスタのコレクタ領域
に、真性ベースイオン・インプランテーション後に、エ
ピタキシャル層のイオン・インプランテーションを行な
い、エピタキシャル層の比抵抗を下げるようにしてい
る。即ち、図3(b)に示すように、半導体基板11上
に埋込層12を形成し、エピタキシャル成長によりエピ
タキシャル層13を形成し、真性ベース層14を形成
し、上記特定領域にイオン・インプランテーションを行
なう。従って、相対的に前記トランジスタQ1〜Q3の
コレクタ−エミッタ間耐圧が高くなる。
【0025】(2)真性ベースを厚くする。 電流切換回路1内の定電流電源用トランジスタQ1、及
び基準電圧発生回路3内のトランジスタQ2及びQ3の
真性ベース領域に、エネルギを高くした真性ベースイオ
ン・インプランテーションを行ない、真性ベースを厚く
する。即ち、図4に示すように、イオン・インプランテ
ーションの加速エネルギ高くすれば、不純物濃度が低く
相対的にベース幅の厚いベース領域が形成される。従っ
て、相対的に前記トランジスタQ1〜Q3のコレクタ−
エミッタ間耐圧が高くなる。
【0026】(3)真性ベースの濃度を高くする。 電流切換回路1内の定電流電源用トランジスタQ1、及
び基準電圧発生回路3内のトランジスタQ2及びQ3の
真性ベース領域に、ドーズ量を高くした真性ベースイオ
ン・インプランテーションを行ない、真性ベースの濃度
を高くしている。従って、相対的に前記トランジスタQ
1〜Q3のコレクタ−エミッタ間耐圧が高くなる。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
動作速度に関与しないトランジスタのみコレクタ−エミ
ッタ間耐圧を高くすることで、高電源電圧を印加した時
でも高速性を確保し、且つ安定性の高いECL型及びC
ML型半導体集積回路を提供することができる。
【0028】従って、使用環境において誤って高い電源
電圧を印加した場合にも、素子の破壊に至ることが少な
くなる。更に、本発明の製造方法によれば、コレクタの
濃度を低くする、真性ベースを厚くする、或いは真性ベ
ースの濃度を高くすることにより、所定のトランジスタ
のコレクタ−エミッタ間耐圧を高くすることができ、上
記効果を有するECL型及びCML型半導体集積回路を
提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るECL型及びCML型
半導体集積回路の基本ゲート回路の回路図である。
【図2】本発明のECL型及びCML型半導体集積回路
の各トランジスタのコレクタ−エミッタ間電圧の特性図
である。
【図3】本発明のECL型及びCML型半導体集積回路
の製造方法を説明する断面図である。
【図4】本発明のECL型及びCML型半導体集積回路
の不純物濃度の分布図である。
【符号の説明】
1…電流切換回路 3…基準電圧発生回路 5…出力バッファ回路 Q1〜Q9…トランジスタ D1…ダイオード R1〜R9…抵抗 IN1、IN2…入力電圧 OR、NOR…出力 Vref…基準電圧 VEE1、VEE2…電源電圧 11…半導体基板 12…埋込層 13…エピタキシャル層 14…ベース層

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力電圧(IN1、IN2)及び基準電
    圧(Vref)を差動増幅する電流切換回路(1)と、
    前記基準電圧(Vref)を生成する基準電圧発生回路
    (3)と、前記電流切換回路(1)の差動出力を電力増
    幅する出力バッファ回路(5)とを備えるECL型及び
    CML型半導体集積回路であって、 前記電流切換回路(1)内の定電流電源用トランジスタ
    (Q1)、及び基準電圧発生回路(3)内のトランジス
    タ(Q2、Q3)のコレクタ−エミッタ間耐圧を、他の
    トランジスタのコレクタ−エミッタ間耐圧よりも高くし
    たことを特徴とするECL型及びCML型半導体集積回
    路。
  2. 【請求項2】 入力電圧(IN1、IN2)及び基準電
    圧(Vref)を差動増幅する電流切換回路(1)と、
    前記基準電圧(Vref)を生成する基準電圧発生回路
    (3)と、前記電流切換回路(1)の差動出力を電力増
    幅する出力バッファ回路(5)とを備える半導体集積回
    路の製造方法であって、 前記電流切換回路(1)内の定電流電源用トランジスタ
    (Q1)、及び基準電圧発生回路(3)内のトランジス
    タ(Q2、Q3)以外のトランジスタのコレクタ領域
    に、エピタキシャル成長後にイオン・インプランテーシ
    ョンを行なうことを特徴とする半導体集積回路の製造方
    法。
  3. 【請求項3】 入力電圧(IN1、IN2)及び基準電
    圧(Vref)を差動増幅する電流切換回路(1)と、
    前記基準電圧(Vref)を生成する基準電圧発生回路
    (3)と、前記電流切換回路(1)の差動出力を電力増
    幅する出力バッファ回路(5)とを備える半導体集積回
    路の製造方法であって、 前記電流切換回路(1)内の定電流電源用トランジスタ
    (Q1)、及び基準電圧発生回路(3)内のトランジス
    タ(Q2、Q3)の真性ベース領域に、エネルギを高く
    した真性ベースイオン・インプランテーションを行なう
    ことを特徴とする半導体集積回路の製造方法。
  4. 【請求項4】 入力電圧(IN1、IN2)及び基準電
    圧(Vref)を差動増幅する電流切換回路(1)と、
    前記基準電圧(Vref)を生成する基準電圧発生回路
    (3)と、前記電流切換回路(1)の差動出力を電力増
    幅する出力バッファ回路(5)とを備える半導体集積回
    路の製造方法であって、 前記電流切換回路(1)内の定電流電源用トランジスタ
    (Q1)、及び基準電圧発生回路(3)内のトランジス
    タ(Q2、Q3)の真性ベース領域に、ドーズ量を高く
    した真性ベースイオン・インプランテーションを行なう
    ことを特徴とする半導体集積回路の製造方法。
  5. 【請求項5】 入力電圧(IN1、IN2)及び基準電
    圧を差動増幅する電流切換回路と、前記基準電圧を生成
    する基準電圧発生回路と、前記電流切換回路の差動出力
    を電力増幅する出力バッファ回路とを備える半導体集積
    回路の製造方法であって、 前記電流切換回路内の定電流電源用トランジスタ(Q
    1)、及び基準電圧発生回路内のトランジスタ(Q2、
    Q3)以外のトランジスタのコレクタ領域に、真性ベー
    スイオン・インプランテーション後に、エピタキシャル
    層のイオン・インプランテーションを行なうことを特徴
    とする半導体集積回路の製造方法。
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