JPS59231918A - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

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Publication number
JPS59231918A
JPS59231918A JP10583583A JP10583583A JPS59231918A JP S59231918 A JPS59231918 A JP S59231918A JP 10583583 A JP10583583 A JP 10583583A JP 10583583 A JP10583583 A JP 10583583A JP S59231918 A JPS59231918 A JP S59231918A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
island
layer
type
current switch
power supply
Prior art date
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Pending
Application number
JP10583583A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Kotani
浩 小谷
Toru Kobayashi
徹 小林
Mitsuo Usami
光雄 宇佐美
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPS59231918A publication Critical patent/JPS59231918A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/02Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components
    • H03K19/08Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices
    • H03K19/082Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using bipolar transistors
    • H03K19/086Emitter coupled logic

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Logic Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 この発明は、半導体集積回路技術さらにはそのレイアウ
ト方法に適用して特に有効な技術に関するもので、たと
えば、抵抗素子を有する論理回路からなる半導体集積回
路における抵抗素子の形成技術に利用して有効な技術に
関するものである。
〔背景技術〕
バイポーラトランジスタにより構成される論理LSIを
構成する基本論理ゲート回路として、第1図に示すよう
なエミッタ・カップルド・ロジック回路(以下ECL回
路と称する)を本発明者は考えた。このECL回路は差
動形のカレント・スイッチ回路C8と、エミッタ・フォ
ロアEF1゜EF2とからなる。オたカレント・スイッ
チ回路C8は、入力トランジスタQ1 と、−この入力
トランジスタQ1とエミッタを共通にして接続されたト
ランジスタQ2と、入力トランジスタQ1のコレクタと
電源電圧vccとの間に接続された抵抗R1ト、トラン
ジスタQ2のコレクタと電源電圧Vccとの間に接続さ
れた抵抗R1と、トランジスタQ1とQ2の共通エミッ
タと電源電圧VEF、との間に接続された定電流用トラ
ンジスタQ3および抵抗R3とにより構成されている。
1だ、エミッタ・7オロワEF1とEF2はそれぞれ上
記カレント・スイッチ回路C8を構成するトランジスタ
Q1およびQ、のコレクタ電圧をそれぞれベースに受け
るようにされたトランジスタQ4  、 Qs ト、コ
ノトランジスタQ、、Q、のエミッタと電源電圧vTT
との間に接続された抵抗R4、R,とによってそれぞれ
構成されている。
そして、上記カレント・スイッチ回路C8を構成スルト
ランジスタQ、のベースには、入力信号Uinのノ・イ
レベルのほぼ中間の電圧が基準電圧V として印加され
ている。これによって、入力B 信号Uinのレベルに応じてトランジスタQ、とQ2の
いずれか一方に電流が流されて、流された側のノードn
1 もしくはn2のレベルがロウレベルにされ、他方ハ
ハイレベルにされる。上記入力トランジスタQ、KUこ
れと並列に複数個の入力トランジスタが設けられるため
、エミ、ツタ・フォロワEFIからは入力信号のOR出
力が得られ、エミッターフォロワEF2からは、NOR
出力が得られる。
しかるに、上記ECL回路において入力信号Uinが変
化して、カレント・スイッチ回路C8における電流経路
が切り換えられて、ノードn。
とn、のレベルが変化され、エミッタ、フオ。ワEFI
とEF2がそれに応じて動作されるとき、エミッタ・フ
ォロワEFIとEF2を流れる電流に比較的大きな電流
差が生じるので、これによって電源電圧vccが変動さ
れるおそれがある。この場合、カレント・スイッチ回路
C8とエミッタ“・フォロアEFIとEF2%を原電圧
vccラインが共通にされていると、エミッタ・フォロ
ワ側の電源変動がノイズとしてカレント−スイッチ回路
C8側に伝わって、出力信号にノイズが乗ってしまうお
それがあることが本発明者によって明らかにされた。
そこで、本発明者は、ECL回路を構成するカレント・
スイッチ回路C8とエミッタ・フォロワEFI、EF2
とでvccラインを別々に形成してエミッタ・フォロワ
側の電源ノイズがカレント・スイッチ回路に伝わらない
ようにすることを考えたO しかるに、バイポーラLRIでは、ECL回路内の抵抗
素子がP型半導体基板上にN+埋込層を介して気相成長
されたN型のエピタキシャル層の表面上に熱拡散によっ
て形成されることが多い。
しかも、上記ECL回路を形成する場合において、上記
のととぐカレント・スイッチ回路とエミ、ツタ・フォロ
ワのV。。ラインを別個にするときけ、カレント・スイ
ッチ回路とエミッタ・フォロワとはP+型アイソレーシ
ョン領域で囲まれた別々のN層の島の上に形成され、か
つ各N層の島はそれぞれ対応するVccラインと接触さ
れて、チップ上で最も高い電圧にバイアスされる。
しかるに、上記の場合、素子のレイアウトの都合で、カ
レント・スイッチ回路内の抵抗をエミッタ・フォロワが
形成されるN層の島の上に形成したい場合がある。しか
し、このようにするとN層の島が電源電圧Vccに接続
されているため抵抗となるP型拡散層とN層の島との間
のPN接合に寄生する容量を介してエミッタ・フォロワ
側の電源変動がノイズとしてカレントースイヴチ側に伝
わってしまうことが分かった。
〔発明の目的〕
本発明の一つの目的は、集積回路のノイズ特性を向上す
ることにある。
本発明の一つの目的は、電源電圧の変動に起因する信号
への影響を低減することにある。
本発明の一つの目的は、集積回路の低電圧化を可能とす
ることにある。
本発明の一つの目的は、高精度の集積回路に適合したデ
バイス技術を提供することにある。
本発明の一つの目的は、集積回路におけるクロストーク
を防止することにある〇 本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添附図面からあきらかになるであ
ろう。
〔発明の概要〕
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
すなわちこの発明は、入力段内の抵抗素子を、出力段が
形成されるN層の島の上ではなく、入力段のトランジス
タ素子等が形成されるN層の島の上に形成させるように
することによって、出力段における電源電圧の変動の影
響が入力段へ抵抗素子を通って伝わることがないように
したものである。
〔実施例、1〕 第2図は、本発明をECL回路からなるバイポーラ集積
回路に適用した場合の一実施例を示す半導体基板の断面
図である。特に制限されないが、P型シリコンからなる
半導体基板1上には、ひ素もしくはアンチモン等を熱拡
散して部分的に形成されたN+型埋込層2を介して、気
相成長法によりN−型エピタキシャル層3が形成されて
いる。
また、上記N+型埋込層2の周囲には、選択的にホウ素
を熱拡散させてP型半導体基板1まで達するようにP+
型アイソレーション領域4が形成され、これによってN
−型エピタキシャル層3の一部が他の部分から分離され
てN層の島が形成されている。
そして、この分離された別々のN層の島の上に、ECL
回路を構成する入力段としてのカレント・スインチ回路
もしくはエミッタ・フォロワがそれぞれ形成される。つ
1す、N−型エピタキシャル層3に例えばボロンを選択
熱拡散処理することにより、P+型ペース領域5が形成
され、更に、このP+型ペース領域5には、例えばリン
の熱拡散処理によってN+型エミッタ領域6が、−!た
、上記P+型ヘベー領域5の近傍のN−型エピタキシャ
ル層3内には、同様にリン等の熱拡散処理によってN+
型コレクタ領域7がそれぞれ形成されることにより、N
PN型のバイポーラトランジスタが形成される。
また、P+型アイソレーション領域4に囲まれたN層の
島の上には、N−エピタキシャル層30表面に選択的熱
拡散処理を施すことによって抵抗としてのP型拡散層8
が形成される。さらに、これらのトランジスタや抵抗素
子が形成された半導体基板表面上には、酸化膜9が形成
され、この酸化膜9には、この上に形成されるアルミ等
の配線ト上記ベース、エミッタおよびコレクタの各領域
5.6.7および抵抗となるP型拡散層8の両端との接
触を可能にす、ゐための開孔10が形成されている。
しかして・この実施例においては、周囲をP+型アイソ
レーション領域4で囲まれてなる各々のN層の高上に、
ECL回路を構成する入力段としてのカレント・スイッ
チ回路C8を構成する各素子もしくは、出力段としての
エミッタ・フォロワを構成する各素子がそれぞれ形成さ
れるようにされている。例えば、第2図に示すN層の島
の上に形成されたトランジスタがカレント・スイッーy
−C8内のトランジスタQ1 もしくuQt であると
すると、この島の上に形成されたP、型拡散層8はコレ
クタ抵抗R1またはR3に対応されることになる。
従って、この場合には、P型拡散層8の一端はアルミ配
線によってトランジスタのN+型コレクタ領域7に接続
され、他端はカレン)−スイッチ回路用の電源電圧Vc
c2(グランドレベル)を供給する電源ラインに接続さ
れる◎ 一方、第2図に示すN層の島の上に形成されたトランジ
スタがエミッタ・フォロワ用のトランジスタQ4 もし
くはQ、であるとすると、この島の上に形成されたP型
拡散層8けエミッタ側の抵抗R4またはR3に対応され
ることになる。そして、この場合には、P型拡散層8の
一端はアルミ配線によってトランジスタのN+型エミッ
タ領域6に接続され、他端は電源電圧VTT用の電源ラ
インに接続される。また、トランジスタのN+型コレク
タ領域7はカレント・スインチ回路とは別の電源ライン
vcc1(グランドレベル)に接続される。
さらに、上記の場合、N層の高上に形成された回路がカ
レント・スイッチ回路のときけ、そのN層の島には電源
電圧Vcc!が印加され、N層の島の上に形成された回
路がエミッタ・フォロワのときけ、そのN層の島には電
源電圧V。CIが印加されるようにされている〇 このように、上記実施例においては、カレント・スイッ
チ回路を構成する抵抗RI−Rs i’i、カレント・
スイッチ回路ヲ構成するトランジスタQ1〜Q3が形成
されるN層の島の上に形成されるよう処されている。そ
のため、エミッタ・フォロワが形成されたN層の島の電
位が、エミッタ・フォロワが動作されてトランジスタQ
、、Q、に大きな電流が流されたりして電源電圧VCC
Iが変動されるその影響を受けて変動したとしても、カ
レント・スイッチ回路側にノイズとして伝わるおそれは
ない。
つまり、仮にエミッタ・フォロワ用トランジスタQ、、
Q、が形成されたN層の島の上にカレント・スイッチ回
路用の抵抗となるP型拡散層8が形成されていたとする
と、このP型拡散層8とN−型エピタキシャル層3との
間のPN接合に寄生する容量を介してN層の島の電源変
動が抵抗を介してカレント拳スイッチ回路側に伝わって
、出力信号にノイズがのってし1つおそれがあるが、本
実施例においては、そのようなおそれがなくなる。
なお、上記実施例では、P型シリコン半導体基板上に設
けられたN層の島の上にトランジスタと抵抗を形成する
ようにしたものについて説明したが、この発明はこれに
限定されるものではなく、例えば、N型半導体基板上回
路を形成する場合にも適用できるものである。
〔実施例、2〕 第3図は本発明をECL回路からなるアイソ・プレーナ
型バイポーラ集積回路に適用した場合の一実施例を示す
半導体基板の断面図である。
第3図において、11はP型Si基板、12ばN型埋込
層、13はP型アイソレーション拡散層、】4はフィー
ルドLocos酸化膜、15はデバイス領域上に形成し
た酸化膜(S i O2)、16はN型エピタキシ層、
17はP型のベース拡散領域、18は高濃度のN型エミ
ッl拡散領域、19はコ1/クタ・コンタクト用高濃度
N型拡散領域、20は拡散抵抗形成用のP型半導体領域
、Efiエミッタ電極、Cはコレクタ電極、VinはE
CL回路の入力端子、vCC2は入力ゲートを構成する
トランジスタの1つの電源端子である。
たとえば、入力ゲートを構成するトランジスタのコレク
タに接続された抵抗、Qlに対して、抵抗R1をトラン
ジスタQ1 と同一の埋込層上に作製する。20のP型
領域はベース拡散17とは異なるインオ打込によって構
成してもよいし、ベース拡散と同一の工程によって作製
してもよい。
入力ゲートを構成する拡散抵抗は、上記の如く、入力ゲ
ートを構成するトランジスタと同一の埋込層上に作成し
てもよいし、また、電位的に安定した適当な埋込層上の
エピタキシ領域上に作製してもよい。その他の詳細は、
実施例、1とほぼ同様である。
このように1本発明は、一般のプレーナプロセルによる
ものに限らず、アイソプレーナ型及びアイランド全体を
誘電体分離するもの及び、U型V型などの絶縁物が埋め
こまれた溝により分離するものにも適用できる。
〔効 果〕
入力段の抵抗素子を入力段を構成するトランジ?り素子
が形成される電気的に分離された島領域の上に形成する
ことによって、出力段等のコレクタ電位の変動の大きい
島領域中に形成した場合に比較して、出力段等の電流の
増減に伴なう電源電圧の変動の影響が入力段に伝わらな
いようにすることができる。すなわち、カレントスイッ
チ回路は定電流源につながっているので、ゲート回路を
構成スるトランジスタのコレクタに接続された抵抗の電
源端の電位は、出力信号が変動してもほとんど影響され
ない。
また、このことは、同一のECLゲート内のカレントス
イッチ回路の抵抗とエミッタフォロア出力回路の間でも
効果があると同時に異なるECLゲート内のカレントス
イッチ回路の抵抗とエミッタ7オロア出力の間について
も効果がある。後者の場合は、異なる′信号間のクロス
トークを防止するという特有の効果がある。ECL回路
のように抵抗素子を有する入力段と出力段とからなる論
理ゲート回路を有するLSIにおいて、入力段(カレン
ト・スイッチ回路)と出力段(エミツタ・フォロワ)と
に共通の電源電圧をそれぞれ別個の電源ラインによって
入力段と出力段に供給させるとともに、少なくとも入力
段の抵抗素子は入力段を構成するトランジスタ素子が形
成される電気的に分離された領域(N層の島)の上に形
成するようにしたので、出力段に流される電流の増減に
伴なう電源電圧の変動の影響が入力段に伝わらないよう
にされ、これによってLSIのノイズ特性が向上される
ようになるという効果がある。
以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。
〔利用分野〕
以上の説明では主としてこの発明をECL回路を論理ゲ
ート回路として有するバイポーラLSIに適用した場合
について説明したが、この発明は例えば、NTL回路(
ノン・スレッショールド・ロジック回路)を論理ゲート
回路として有するLSIその他電源電圧(グランド)ラ
インを分離して製造するLSI全般に利用できるもので
ある。
【図面の簡単な説明】
1       第1図は本発明者が本発明に先たち考
えたECL回路の構成を示す回路図、 第2図は本発明の一実施例を示す半導体基板の要部の断
面構造図である。 第3図は、本発明の他の実施例を示す半導体基板の要部
の断面構造図である。 C8・・入力段(カレント・スイッチ回路)、EFI 
、EF2・・・出力段(エミ、ツタ・7オロワ)、1・
・半導体基板、2・・埋込層、3・・・エピタキシャル
層、4・・アイソレーション領域、R98・・抵抗素子
(拡散層)。 代理人 弁理士  高 橋 明 夫

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ■、抵抗素子を備えた入力段と出力段とからなる論理ゲ
    ート回路を有する半導体集積回路であって、上記入力段
    と出力段とに共通の電源電圧をそれぞれ別個の電源ライ
    ンによって入力段と出力段に供給させるとともに、少な
    くとも入力段の抵抗素子は入力段を構成するトランジス
    タ素子が形成されている電気的に分離された領域の中に
    形成するようにした半導体集積回路。
JP10583583A 1983-06-15 1983-06-15 半導体集積回路 Pending JPS59231918A (ja)

Priority Applications (1)

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JP10583583A JPS59231918A (ja) 1983-06-15 1983-06-15 半導体集積回路

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JP10583583A JPS59231918A (ja) 1983-06-15 1983-06-15 半導体集積回路

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JPS59231918A true JPS59231918A (ja) 1984-12-26

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ID=14418090

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5168219A (en) * 1988-10-31 1992-12-01 Fujitsu Limited Integrated circuit device having signal discrimination circuit and method of testing the same

Cited By (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5168219A (en) * 1988-10-31 1992-12-01 Fujitsu Limited Integrated circuit device having signal discrimination circuit and method of testing the same
US5304923A (en) * 1988-10-31 1994-04-19 Fujitsu Limited Integrated circuit device having signal discrimination circuit and method of testing the same
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