RU2072590C1 - Магнитоуправляемая логическая ячейка - Google Patents
Магнитоуправляемая логическая ячейка Download PDFInfo
- Publication number
- RU2072590C1 RU2072590C1 RU9494000985A RU94000985A RU2072590C1 RU 2072590 C1 RU2072590 C1 RU 2072590C1 RU 9494000985 A RU9494000985 A RU 9494000985A RU 94000985 A RU94000985 A RU 94000985A RU 2072590 C1 RU2072590 C1 RU 2072590C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- regions
- region
- hall sensor
- transistor
- drain
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 16
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
- H03K17/945—Proximity switches
- H03K17/95—Proximity switches using a magnetic detector
- H03K17/9517—Proximity switches using a magnetic detector using galvanomagnetic devices
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
- G11C11/18—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using Hall-effect devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K19/00—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
- H03K19/02—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components
- H03K19/18—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using galvano-magnetic devices, e.g. Hall-effect devices
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Hall/Mr Elements (AREA)
- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
- External Artificial Organs (AREA)
- Nitrogen And Oxygen Or Sulfur-Condensed Heterocyclic Ring Systems (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Logic Circuits (AREA)
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Abstract
Использование: микроэлектроника, магнитоуправляемые интегральные схемы, ячейки памяти. Сущность изобретения: магнитоуправляемая логическая ячейка содержит полупроводниковую подложку первого типа проводимости, восемь легированных областей второго типа проводимости, попарно образующих стоковые и истоковые области четырех полевых транзисторов, диэлектрическую пленку на поверхности подложки с отверстиями над каждой стоковой и истоковой областями, восемь проводящих контактных областей, расположенных над стоковыми и истоковыми областями на их поверхности и поверхности диэлектрической пленки, четыре проводящих затворных области, каждая из которых расположена на поверхности диэлектрической пленки между стоковой и истоковой областями каждого транзистора, четыре токопроводящих шины, размещенные на поверхности диэлектрической пленки, первая из которых примыкает к истоковым областям первого и второго транзисторов и является шиной питания, вторая примыкает к истоковым и затворным областям третьего и четвертого транзисторов и является шиной питания, третья примыкает к затворной области первого транзистора и стоковым областям второго и четвертого транзисторов и является шиной выхода, четвертая примыкает к затворной области второго транзистора, истоковым областям первого и третьего транзистора и является шиной выхода, скрытую в подложке диэлектрическую область, изолирующую область, размещенную по периметру скрытой диэлектрической области и примыкающую к ней и к диэлектрической пленке, четыре сильнолегированных области первого типа проводимости, примыкающие к изолирующей области и скрытой диэлектрической области и расположенные попарной симметрично относительно друг друга у противоположных сторон области первого типа проводимости, образованной скрытой диэлектрической областью и изолирующей областью, четыре проводящих контакта к сильнолегированным областям первого типа проводимости, и соединенных токопроводящими дорожками с шинами питания и шинами выхода таким образом, что первая дорожка примыкает к шине питания и контакту к одной из сильнолегированных областей первого типа проводимости, вторая примыкает к другой шине питания и к противолежащему контакту к другой сильнолегированной области первого типа проводимости, третья прилегает к шине выхода и к контакту второй пары сильнолегированных областей первого типа проводимости, четвертая примыкает к противолежащему контакту второй пары сильнолегированных областей и к другой шине выхода. 3 ил.
Description
Изобретение относится к микроэлектронике, а точнее магнитоуправляемым интегральным схемам и может быть применено для создания ячеек памяти и в сенсорных устройствах управления.
Известны магнитоуправляемые логические ячейки, принцип действия которых основан на изменении выходного сигнала под действием внешнего магнитного поля. Они представляют собой устройства, содержащие в одном полупроводниковом кристалле преобразователь магнитного поля в электрический сигнал и электронное устройство обработки сигнала. При этом наиболее распространенным преобразователем магнитного поля в электрический сигнал является элемент Холла, принцип действия которого основан на возникновении ЭПС между двумя контактами на противоположных сторонах прямоугольного полупроводникового образца, помещенного в магнитное поле при протекании электрического тока через два контакта, расположенных на других сторонах полупроводника. В магнитоуправляемой логической ячейке ЭДС, формируемая элементом Холла, поступает на вход интегральной схемы, вследствие чего на выходе которой в зависимости от напряженности магнитного поля возникает сигнал, соответствующий логическому нулю или логической единице. Магнитоуправляемую ячейку с элементом Холла изготавливают обычно из кремния по стандартной эпитаксиально-планарной технологии (Маллер Р. Кеймине Т. Элементы интегральных схем. М. Мир, 1989, с. 66-68; Патент США N 3.816.766, кл. H 01 V 5/00 от 11 июня 1974).
Общим недостатком существующих магнитоуправляемых логических ячеек является их недостаточная магнитная чувствительность и высокое энергопотребление. Первое приводит к тому, что возможность функционирования логической ячейки в слабых магнитных полях (порядка единицы мили Тесла) реализуется лишь при усложнении ее управляющего электронного устройства за счет, прежде всего, добавления усилительных каскадов. Второе связано с большой величиной электрического тока, протекающего через элемент Холла в режиме ожидания магнитного сигнала. Этот недостаток также существенно ограничивает практическое использование магнитоуправляемых логических ячеек.
Указанные недостатки прямо связаны с величиной электросопротивления элемента Холла. В данном изобретении предлагается конструкция магнитоуправляемой логической ячейки, обеспечивающая увеличение электросопротивления элемента Холла и, как следствие, увеличение магниточувствительности и снижение энергопотребления.
Техническая задача изобретения повышение чувствительности и уменьшение энергопотребления магнитоуправляемых логических ячеек.
Задача достигается тем, что магнитоуправляемая логическая ячейка содержит скрытую в полупроводниковой подложке диэлектрическую область, изолирующую область, размещенную по периметру скрытой диэлектрической области и примыкающую к ней и к поверхности полупроводниковой подложки, четыре сильнолегированных области, тип проводимости которых совпадает с типом проводимости полупроводниковой подложки, расположенные попарно симметрично относительно друг другу у противоположных сторон области полупроводника, отделенные от подложки скрытой диэлектрической и изолирующей областями, и прилегающие к скрытой диэлектрической и изолирующей областями и четыре проводящих контакта к сильнолегированным областям.
На фиг. 1 приведена топологическая схема магнитоуправляемой ячейки; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 электрическая схема магнитоуправляемой ячейки.
Магнитоуправляемая логическая ячейка содержит полупроводниковую подложку первого типа проводимости 1 (например из монокристаллического кремния), восемь легированных областей второго типа проводимости 2-9, скрытую диэлектрическую область 10 (например, из диоксида, нитрида или оксинитрида кремния), изолирующую область 11 (например, из диоксида кремния или образованную р-n переходом), расположенную по периметру скрытой диэлектрической области 10 и примыкающую к поверхности полупроводниковой подложки 1, область первого типа проводимости 12, отделенную от полупроводниковой подложки 1 скрытой диэлектрической областью 10 и изолирующей областью 11, четыре сильнолегированных области первого типа проводимости - 13-16, расположенные попарно симметрично внутри области первого типа проводимости 12 посередине каждой из ее сторон и примыкающие к области скрытого диэлектрика 10 и изолирующей области 11, диэлектрическую пленку 17 на поверхности полупроводниковой подложки 1 (например, из диоксида кремния), проводящие контактные области 18-25 к легированным областям 2-9 второго типа проводимости и контактные области 26-29 к сильнолегированным областям 13-16 первого типа проводимости, расположенные на поверхности полупроводниковой подложки 1 и диэлектрической пленки 17, четыре проводящие области 30-33 и токопроводящие шины 34-37 и 38-41 на поверхности диэлектрической пленки 17 (контактные области, проводящие области, токопроводящие шины изготовлены, например, из алюминия).
Легированные области второго типа проводимости 2, 5, 6 и 9 являются истоками, а легированные области второго типа проводимости 3, 4, 7 и 9 являются стоками четырех полевых транзисторов, соответственно. Проводящие области 30-33 являются затворами этих транзисторов. Область 12, отделенная от полупроводниковой подложки 1 скрытой диэлектрической 10 и полупроводниковой 11 областями, образует элемент Холла, а сильнолегированные области первого типа проводимости 13-16 и контактные области 26-29 являются контактной системой элемента Холла. Шина питания 34 соединена через контакт 18 с истоком 2 первого транзистора, через контакт 21 с истоком 5 второго транзистора и с помощью шины 39 с контактом 28 к элементу Холла. Шина питания 35 соединена с истоком 6 (через контакта 22) и затвором 32 третьего транзистора, истоком 9 (через контакт 25) и затвором 33 четвертого транзистора и с помощью шины 38 с контактом 29 к элементу Холла, противолежащим контакту 28. Шина выхода 36 соединяет затвор 30 первого транзистора, сток 4 второго транзистора и сток 8 четвертого транзистора (через контакт 24) с контактом 26 к элементу Холла (через шину 40). Шина выхода 37 соединяет затвор 31 второго транзистора, исток 3 первого транзистора (через контакт 19) и (через контакт 23) сток 7 третьего транзистора (через шину 41) с контактом 27 к элементу Холла, противолежащим контакту 26.
Магнитоуправляемая логическая ячейка состоит из элемента Холла (ЭХ) в качестве управляющего элемента и симметричного триггера с непосредственной связью в качестве схемы управления, включающей четыре транзистора. При этом транзисторы Т3 и Т4 используются в качестве резисторов нагрузки транзисторов Т1 и Т2.
Магнитоуправляемая логическая ячейка работает следующим образом.
В исходном состоянии транзистор Т1 открыт, а транзистор Т2 закрыт. На выходе 37 имеется потенциал (сигнал) высокого уровня, на выходе 36 потенциал низкого уровня. Через контакт 28-29 ЭХ протекает электрический ток (ток в режиме ожидания). Потенциал на контактах 26-27 ЭХ (в отсутствии магнитного поля) отсутствует. При воздействии магнитного поля на выходе ЭХ (контакты 26-27) возникает ЭДС Холла, которая изменяет потенциал затвора транзистора Т1. Если индукция внешнего магнитного поля В превышает некоторое пороговое значение Впор, транзистор Т1 закрывается, вследствие чего открывается транзистор Т2 и изменяется сигнал на выходе ячейки. При уменьшении индукции внешнего поля до значений, меньше Bпор, транзистор Т1 открывается, транзистор Т2 закрывается и сигнал на выходе ячейки смещается до первоначального значения.
Преимущества предлагаемой магнитоуправляемой ячейки заключается в повышении магниточувствительности (примерно в 10 раз) и уменьшении энергопотребления (не выше чем в 2 раза).
Областями применения магнитоуправляемых логических ячеек являются системы памяти, системы зажигания автомобильных двигателей, робототехника, бесконтактная клавиатура ЭВМ и телефонных аппаратов, устройства управления бесколлекторным электроприводом, системы навигации и др.
Claims (1)
- Магнитоуправляемая логическая ячейка, содержащая датчик Холла и полупроводниковую подложку первого типа проводимости, восемь легированных областей второго типа проводимости, попарно образующих стоковые и истоковые области четырех полевых транзисторов, диэлектрическую пленку на поверхности подложки с отверстиями над каждой стоковой и истоковой областями, восемь проводящих контактных областей, расположенных над стоковыми и истоковыми областями на их поверхности и поверхности диэлектрической пленки, четыре проводящих затворных области, каждая из которых расположена на поверхности диэлектрической пленки между стоковой и истоковой областями каждого транзистора, четыре токопроводящие шины, размещенные на поверхности диэлектрической пленки, первая из которых примыкает к истоковым областям первого и второго транзисторов и является шиной питания, вторая к истоковым затворным областям третьего и четвертого транзисторов и является шиной питания, третья к затворной области первого транзистора, стоковым областям второго и четвертого транзисторов и является шиной выхода, четвертая к затворной области второго транзистора, стоковым областям первого и третьего транзисторов и является шиной выхода, отличающаяся тем, что датчик Холла представляет собой область подложки первого типа проводимости, отделенную от подложки скрытой в ней диэлектрической областью и изолирующей областью, расположенной по периметру скрытой диэлектрической области и примыкающей к ней и к диэлектрической пленке, причем датчик Холла содержит четыре сильнолегированные области первого типа проводимости, примыкающие к изолирующей области и скрытой диэлектрической области, расположенные попарно симметрично относительно друг друга у противоположных сторон датчика Холла, и четыре проводящих контакта к сильнолегированным областям первого типа проводимости, соединенных токоподводящими дорожками с шинами питания и шинами выхода так, что первая дорожка примыкает к шине питания и одному из контактов датчика Холла, вторая к другой шине питания и к противолежащему контакту датчика Холла, третья к шине выхода и одному из контактов второй пары контактов датчика Холла, четвертая к противолежащему контакту второй пары контактов датчика Холла и другой шине выхода.
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU9494000985A RU2072590C1 (ru) | 1994-01-14 | 1994-01-14 | Магнитоуправляемая логическая ячейка |
US08/676,182 US5742080A (en) | 1994-01-14 | 1995-01-05 | Magnetically controlled logic cell |
EP95908397A EP0741422B1 (en) | 1994-01-14 | 1995-01-05 | Magnetically controlled logic cell |
AT95908397T ATE217121T1 (de) | 1994-01-14 | 1995-01-05 | Magnetisch gesteuerte logikzelle |
DE69526571T DE69526571T2 (de) | 1994-01-14 | 1995-01-05 | Magnetisch gesteuerte logikzelle |
PCT/RU1995/000001 WO1995019648A1 (fr) | 1994-01-14 | 1995-01-05 | Cellule logique commandee magnetiquement |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU9494000985A RU2072590C1 (ru) | 1994-01-14 | 1994-01-14 | Магнитоуправляемая логическая ячейка |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU94000985A RU94000985A (ru) | 1996-01-20 |
RU2072590C1 true RU2072590C1 (ru) | 1997-01-27 |
Family
ID=20151392
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU9494000985A RU2072590C1 (ru) | 1994-01-14 | 1994-01-14 | Магнитоуправляемая логическая ячейка |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5742080A (ru) |
EP (1) | EP0741422B1 (ru) |
AT (1) | ATE217121T1 (ru) |
DE (1) | DE69526571T2 (ru) |
RU (1) | RU2072590C1 (ru) |
WO (1) | WO1995019648A1 (ru) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3602611B2 (ja) * | 1995-03-30 | 2004-12-15 | 株式会社東芝 | 横型ホール素子 |
US7002229B2 (en) * | 2004-06-16 | 2006-02-21 | Honeywell International Inc. | Self aligned Hall with field plate |
JP2008157854A (ja) * | 2006-12-26 | 2008-07-10 | Seiko Instruments Inc | 半導体磁気センサ |
RU2453947C2 (ru) * | 2010-05-20 | 2012-06-20 | Федеральное государственное учреждение Научно-Производственный Комплекс "Технологический Центр" Московского института электронной техники | Интегральный градиентный магнитотранзисторный датчик |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3816766A (en) * | 1973-01-29 | 1974-06-11 | Sprague Electric Co | Integrated circuit with hall cell |
FR2237373B1 (ru) * | 1973-07-09 | 1976-04-30 | Radiotechnique Compelec | |
CH659917A5 (de) * | 1982-06-16 | 1987-02-27 | Landis & Gyr Ag | Magnetfeldsensor. |
CH658546A5 (de) * | 1982-08-30 | 1986-11-14 | Landis & Gyr Ag | Hallelement mit speisung. |
US5245227A (en) * | 1990-11-02 | 1993-09-14 | Atmel Corporation | Versatile programmable logic cell for use in configurable logic arrays |
US5329480A (en) * | 1990-11-15 | 1994-07-12 | California Institute Of Technology | Nonvolatile random access memory |
US5627398A (en) * | 1991-03-18 | 1997-05-06 | Iskra Stevci--Industrija Merilne in Upravljalne Tehnike Kranj, D.O.O. | Hall-effect sensor incorporated in a CMOS integrated circuit |
SI9110476A (en) * | 1991-03-18 | 1996-02-29 | Iskra Stevci Ind Merilne In Up | Hall sensor in integrated CMOS circuit |
JPH08102563A (ja) * | 1994-08-02 | 1996-04-16 | Toshiba Corp | 半導体ホール素子 |
US5572058A (en) * | 1995-07-17 | 1996-11-05 | Honeywell Inc. | Hall effect device formed in an epitaxial layer of silicon for sensing magnetic fields parallel to the epitaxial layer |
-
1994
- 1994-01-14 RU RU9494000985A patent/RU2072590C1/ru active
-
1995
- 1995-01-05 US US08/676,182 patent/US5742080A/en not_active Expired - Fee Related
- 1995-01-05 EP EP95908397A patent/EP0741422B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-01-05 AT AT95908397T patent/ATE217121T1/de not_active IP Right Cessation
- 1995-01-05 WO PCT/RU1995/000001 patent/WO1995019648A1/ru active IP Right Grant
- 1995-01-05 DE DE69526571T patent/DE69526571T2/de not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Р.Маллер, Т.Кеймине, Элементы интегральных схем М., Мир, 1989, с.66-68. 2. Патент США N 3816766, H 01V 5/00, 1974. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE69526571D1 (de) | 2002-06-06 |
WO1995019648A1 (fr) | 1995-07-20 |
US5742080A (en) | 1998-04-21 |
EP0741422A1 (en) | 1996-11-06 |
EP0741422B1 (en) | 2002-05-02 |
EP0741422A4 (en) | 1997-02-28 |
DE69526571T2 (de) | 2003-01-09 |
ATE217121T1 (de) | 2002-05-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3720848A (en) | Solid-state relay | |
KR890001278A (ko) | 차동 증폭기와 전류 감지 회로 및 집적 회로 | |
KR920010900A (ko) | 반도체지연회로 | |
US6307234B1 (en) | Complementary MOS semiconductor device | |
KR970067910A (ko) | 실리콘 온 인슐레이터(soi)구조를 갖는 입력/출력 보호회로 | |
GB1584056A (en) | Logic circuit using cmos transistors | |
US20080150522A1 (en) | Semiconductor magnetic sensor | |
US7403060B2 (en) | Forward biasing protection circuit | |
KR940017202A (ko) | 정류성 전송 게이트와 그 응용회로 | |
RU2072590C1 (ru) | Магнитоуправляемая логическая ячейка | |
KR970013167A (ko) | 절연 게이트 전계 효과 트랜지스터의 평가 소자와 그를 이용한 평가 회로 및 평가방법 | |
KR870007570A (ko) | 영속성 메모리 셀 및 그 회로 | |
US4198580A (en) | MOSFET switching device with charge cancellation | |
JPS5980973A (ja) | ゲ−ト保護回路 | |
US7053449B2 (en) | Double gate transistor for low power circuits | |
JPH11284500A (ja) | 論理回路 | |
JPS6120895B2 (ru) | ||
JPS61256819A (ja) | 電圧検出回路 | |
SU1202048A1 (ru) | Ключевой элемент | |
SU1624524A1 (ru) | Элемент пам ти | |
SU1513513A1 (ru) | Усилитель считывани на КМДП-транзисторах дл статических запоминающих устройств | |
RU2122258C1 (ru) | Сенсор вектора магнитного поля | |
JPS6286880A (ja) | 磁電変換素子 | |
JPS6190388A (ja) | 半導体装置 | |
JPS6092654A (ja) | 半導体ic入力回路 |