DE2530424A1 - Logik-glied - Google Patents

Logik-glied

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Description

Die Erfindung betrifft ein Logik-Glied, insbesondere bipolares Gatter, für LSI-Schaltung, bei dem an einem ersten Eingang eine erste Schottky-Diode in Sperrichtung mit einem Anschluß liegt, bei dem an einem zweiten Eingang eine zweite Schottky-Diode in Sperrichtung mit einem Anschluß liegt, bei dem der zweite Anschluß der ersten und zweiten Schottky-Diode mit einem ersten Anschluß eines ersten Widerstandes und mit der Basis eines Transistors verbunden sind und bei dem der zweite Anschluß des ersten Widerstandes auf einem Bezugspotential liegt, nach Patent *. (Patentanmeldung
P 25 24 579.8).
Ein bekanntes, schnelles und bipolares Gatter für LSI-Schaltungen verwendet unterschiedliche Schottky-Dioden, die jeweils am Basisanschluß eines als Stromquelle dienenden pnp-Transistors und eines Schottky-Transistors liegen (Electronics, Dezember 1974, Seiten 36 und 38). Die Herstellung die's -x
ses sogenannten C^L-Gatters (C^L = Complementary Constant Current Logic) ist insofern schwierig, als zwei technologisch verschiedene Schottky-Diodentypen und ein pnp-Transistor verwendet v/erden müssen. Die verschiedenen Schottky-Diodentypen führen nämlich einerseits hinsichtlich der Ausbeute und Kompatibilität zu einem komplexen Herstellungsprozeß. Andererseits stellt der als Stromquelle dienende pnp-Transistor höhere Ansprüche an alle Prozeßschritte, die zu diesem Bauele-
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ment führen, was eine kleinere Ausbeute bedingt. Weiterhin bedeutet der pnp-Transistor eine zusätzliche Kapazität und bei schlechter Verstärkung, große Basisströme, die am Umschalten nicht beteiligt sind. Durch den pnp-Transistor tritt also ein Schaltzeit- und Leistungsverlust auf.
Um ein schnelles bipolares Gatter mit einfachem Herstellungsprozeß hoher Packungsdichte und guter Verstärkung anzugeben, wird im Hauptpatent ein Logik-Glied, insbesondere bipolares Gatter, für LSI-Schaltung mit wenigstens zwei, unterschiedliche Funktionen erfüllenden Schottky-Dioden in einem Halbleiterkörper vorgeschlagen, wobei die Schottky-Dioden eine unterschiedliche wirksame Fläche und/oder unterschiedliche Dotierungen des Halbleiterkörpers unter den Schottky-Kontakten zur Veränderung der Einsatzspannung aufweisen.
Dieses bereits vorgeschlagene bipolare Gatter zeichnet sich dadurch aus, daß an einem ersten Eingang eine erste Schottky-Diode in Sperrichtung mit einem ersten Anschluß liegt, daß an einem zweiten Eingang eine zweite Schottky-Diode in Sperrichtung mit einem ersten Anschluß liegt, daß der zweite Anschluß der ersten und zweiten Schottky-Diode mit einem ersten Anschluß eines Widerstandes, mit einem Anschluß einer dritten Schottky-Diode und mit der Basis eines Transistors verbunden sind, daß der zweite Anschluß des Widerstandes auf einem Bezugspotential liegt, daß der zweite Anschluß der dritten Schottky-Diode einerseits mit einem Ausgang und andererseits mit dem Kollektor des Transistors verbunden ist, und daß die erste und die zweite Schottky-Diode gegenüber der dritten Schottky-Diode eine andere Fläche der Schottky-Kontakte oder eine unterschiedliche Dotierung des Halbleiterkörpers unter den Schottky-Kontakten aufweisen.
Damit wird ein Logik-Glied, insbesondere ein bipolares Gatter, für LSI-Schaltungen ermöglicht, das einfach herstellbar ist und bei hoher Packungsdichte ein schnelles Schaltverhal-
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ten zeigt. Die technologisch unterschiedlichen Schottky-Dioden werden entweder durch flächeiiunterschiedliche Schottky-Dioden mit niedriger Einsatζspannung "bei gleicher Technologie der Metallisierung oder bei Veränderung der Einsatzspannung durch verschiedene Dotierung des Halbleiterkörpers mit Hilfe der Ionenimplantation gebildet. Weiterhin ist der pnp-Transistor beim CrL-Gatter durch einen Widerstand ersetzt, wodurch das Schaltverhalten noch weiter verbessert wird.
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Versuche haben gezeigt, daß bei dem bekannten C^L-Gatter und dem im Hauptpatent vorgeschlagenen Gatter, das auch als S TL-Gatter(= Small Swing Schottky Transistor Logic) bezeichnet wird, der logische Hub wenig variierbar und somit die Störsicherheit festgelegt ist. Weiterhin stellen auch Schottky-Dioden, insbesondere mit verschiedenen Einsatzspannungen, ein bestimmtes Ausbeuterisiko dar.
Es ist daher Aufgäbe der Erfindung, ein Gatter der eingangs genannten Art anzugeben, das eine gute Einstellbarkeit des logischen Hubes ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen dein Kollektor des Transistors und dem zweiten Anschluß der ersten und der zweiten Schottky-Diode ein zweiter Widerstand liegt.
Durch den Ersatz der dritten Schottky-Diode des vorgeschlagenen S^TL-Gatters durch den zweiten Widerstand wird eine bessere Einstellbarkeit des logischen Hubes mit Hilfe des Widerstandsverhältnisses zwischen dem ersten und zweiten Widerstand, der Versorgungsspannung oder des Versorgungsstromes erzielt. Weiterhin können Temperatureinflüsse und Abweichungen bei der Fertigung (Herstellungstoleranzen) durch Einstellung des Widerstandsverhältnisses oder Speisung mit angepaßter Stromquelle erzielt werden.
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Es ist vorteilhaft, daß zwischen dem zweiten Anschluß der ersten und der zweiten Schottky-Diode und dem ersten Widerstand die Kollektor-Emitter-Strecke eines zweiten Transistors liegt.
Nachfolgend wird die Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein erstes bipolares NAND-Gatter mit zwei Eingängen, Fig. 2 ein zweites bipolares NAND-Gatter mit zwei Eingängen, Fig. 3 die elektrische Ersatzschaltung eines bipolaren Gatters,
Fig. 4 eine Draufsicht auf den durch eine Strichlinie umgebenen Teil der in der Fig. 3 gezeigten Schaltung, und Fig. 5 einen Schnitt V-V durch die Schaltung der Fig. 4.
In der Fig. 1 ist an einem ersten Eingang 1 ein erster Anschluß einer ersten Schottky-Diode 2 in Sperrichtung vorgesehen. An einem zweiten Eingang 3 liegt ein erster Eingang einer zweiten Schottky-Diode 4, die ebenfalls in Sperrichtung zum Eingang 3 gepolt ist. Der zweite Anschluß der ersten Schottky-Diode 2 ist mit einem ersten Anschluß eines Widerstandes 5, mit dem ersten Anschluß eines (Rückkopplungs-)Widerstandes 6, mit dem Basisanschluß eines Transistors 7 und mit dem zweiten Anschluß der zweiten Schottky-Diode 4 verbunden. Der zweite Anschluß des Widerstandes 5 liegt auf einem Bezugspotential IL·,« oder auf Masse. Der zweite Anschluß des Widerstandes 6 ist mit dem Kollektor des Transistors 7 und mit einem Ausgang 8 verbunden.
An den Eingängen 1 und 3 liegt eine Eingangsspannung Ug. Am Emitter des Transistors 7 liegt eine Bezugsspannung UEE beziehungsweise Masse. Schließlich liegt noch am Ausgang 8 eine
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Ausgangsspannung U^. Der Emitter des Transistors 7 kann auch über die Kollektor-Emitter-Strecke eines gleich aufgebauten Transistors mit einem Widerstand verbunden sein. Bei einem Einsatz als CrL-Gatter ist vorzugsweise, wie in der Fig. 2 dargestellt, zwischen dem Verbindungspunkt zwischen den Dioden 2 und 4 und dem Widerstand 6 einerseits und dem Widerstand 5 andererseits noch die Emitter-Kollektor-Strecke eines Transistors 9 vorgesehen, an dessen Basis eine Versorgungsspannung Ugg liegt.
Die in der Fig. 1 und 2 gezeigten Gatter erfüllen zwei logische Funktionen:
Der Widerstand 5 und die beiden Schottky-Dioden 2 und 4 bilden eine UND-Diοdenverknüpfung. Der Transistor 7 und der Widerstand 6 bilden einen Inverter mit Verhinderung der Sättigung.
In der Fig. 3 ist die elektrische Schaltung des in der Fig. dargestellten bipolaren Gatters gezeigt. An einem Eingang 13 liegt eine Schottky-Diode 24 in Sperrichtung. Weiterhin sind am Ausgang 8 zwei Schottky-Dioden 25, 26 in Sperrichtung vorgesehen, die jeweils die erste Schottky-Diode (entsprechend der Schottky-Diode 24) eines Folgegatters bilden. Die Schottky-Dioden 25, 26 haben jeweils Anschlüsse 35, 36. Die Schottky-Dioden 24, 25 und 26 sind gleich aufgebaut.
Die Fig. 4 zeigt die wesentlichen Bauelemente des durch eine Strichlinie 38 umgebenen Teiles der Schaltung der Fig. 3 in Draufsicht, _ j
Die Fig. 5 zeigt einen Schnitt V-V durch die Fig. 4. In einem p-leitenden Halbleiterkörper 40 ist eine η -leitende Zone (Buried-Layer) 41 vorgesehen. Auf der Zone 41 liegen Zonen
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und 43, die n"-leitend sind. Weiterhin sind n+-leitende Zonen 44 und 45 und p-leitende Zonen 46, 47 vorgesehen, Zur Isolation benachbarter Bauelemente dienen Oxidschichten 50. Die Schottky-Diode 26 besteht aus einem Titan-Schottky-Kontakt 36 und der Zone 43. Der Y/iderstand 6 besteht aus einer Leiterbahn 53, der Zone 47 und einer Leiterbahn 52. Der Transistor 7 hat als Emitter die mit einer Leiterbahn 51 verbundene Zone 44, als Basis die Zone 46 und als Kollektor die Zone 42. Der Kollektor des Transistors 7 ist über die Zone 41 mit der Zone 45 verbunden, die durch die Leiterbahn 53 kontaktiert wird.
Das erfindungsgemäße Logik-Glied eignet sich besonders als schnelles bipolares Gatter (LSI-Schaltungen). Hierzu können dann mehrere Schaltungen, wie sie in den Fig. 1 oder 2 gezeigt sind, in Reihe geschaltet werden, wobei der Ausgang 8 und der mit der Spannung U-g.™ beaufschlagte Emitter des Transistors 7 den Eingang für das nächste Glied bilden.
2 Patentansprüche
5 Figuren
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Claims (2)

  1. Patentansprüche
    Logik-Glied, insbesondere bipolares Gatter, für LSI-Schaltung, bei dem an einem ersten Eingang eine erste Schottky-Diode in Sperrichtung mit einem Anschluß liegt, bei dem an einem zweiten Eingang eine zweite Schottky-Diode in Sperrrichtung mit einem Anschluß liegt, bei dem der zweite Anschluß der ersten und zweiten Schottky-Diode mit einem ersten Anschluß eines ersten Widerstandes und mit der Basis eines Transistors verbunden sind und bei dem der zweite Anschluß des ersten Widerstandes auf einem Bezugspotential
    liegt, nach Patent .. „ * (Patentanmeldung
    P 25 24 579*8), dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kollektor des Transistors (7) und dem zweiten Anschluß der ersten und der zweiten Schottky-Diode ein zweiter Widerstand (6) liegt.
  2. 2. Logik-Glied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß zv/isehen dem zweiten Anschluß der ersten und der zweiten Schottky-Diode und dem ersten Widerstand die Kollektor-Emitter-Strecke eines zweiten Transistors liegt.
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