Интегральный инвертор
Иллюстрации
Показать всеРеферат
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
<>602056
Союз Советских
Социалистических
Республик (61) Дополнительное к акт. сэид-ву— (22) Заявлено 10.01.77 (21) 2441813/18-25 с присоединением зая»впои №вЂ” (23) Пр иоритет— (43) Опубликовано 30.01.79. Бюллетень № 4 (45) Дата опубликования описания 11.03.79 (51) М.Кл. Н 01 L 27/00
Н 03 К 19/08
Гасударственный комитет (53) УДК 621.382 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения
В. Я, Кремлев, А. P Назарьян, В. Н. Кокни и А. В. Лубашевский (71) Заяьитель (54) ИНТЕГРАЛЬНЫЙ ИНВЕРТОР
Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к полупроводниковым интегральным схемам высокой степени интеграции.
Известны интегральные инверторы, содержащие полевые транзисторы в качестве нагрузочных элементов (1).
Эти инверторы конструктивно сложны и используют полупроводниковые приборы, плохо совместимые технологически.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является интегральный инвертор, содержащий в общей подложке нагрузочный и переключательный полевые транзисторы, электроды в цепи питания (2).
Однако он обладает сравнительно высоким напряжением питания и большой величиной работы переключения.
Цель изобретения — снижение напряжения питания и уменьшение работы переключения, Это достигается выполнением переключательного и нагрузочного транзисторов в виде комплементарных структур с управляющим p — n-переходом. При этом затвор и сток нагрузочного транзистора совмещены с истоком и затвором переключательного транзистора, истоком которого является подложка. Входной электрод соединен с затвором, а выходной — со стоком переключательного транзистора. Исток нагрузочного транзистора соединен с электродом цепи питания. Предпочтительным вариантом выполнения является инвертор, в одном из транзисторов которого канал расположен параллельно, а в другом — перпендикулярно поверхности подложки.
На фиг. 1 изображена структура инте10 грального инвертора, переключательный транзистор .которого имеет канал, расположенный перпендикулярно поверхности подложки, а нагрузочный транзистор — канал, расположенный параллельно поверхности
15 подложки, разрез; на фиг, 2 — структура инвертора с нагрузочным и переключательным транзисторами, имеющими каналы, перпендикулярные поверхности подложки, разрез.
Переключательный полевой транзистор инвертора имеет затвор 1, исток 2 и сток 8, причем затвор переключательного транзистора одновременно является стоком полевого нагрузочного транзистора, а исток пе25 реключательного транзистора — затвором нагрузочного. К истоку 4 нагрузочного транзистора присоединен электрод. 5 цепи питания интегральной схемы, к затвору 1 переключательного транзистора — входной электз0 род б, к стоку 3 переключательного тран602056
Предложенный инвертор характеризуется высокой плотностью компоновки, отсутствием металлизации соединения переключательного и нагрузочного транзисторов, простой физической структурой. Он может быть выполнен на безэпитаксиальной монокристаллической подложке.
Изготовляют описанные инверторы по обычной планарной технологии путем диффузии и ионной имплантации при помощи четырех фотошаблонов. Они могут быть использованы при построении логических и запоминающих интегральных схем высокой степени интеграции.
Работа переключения инвертора составляет 10 — з кДлс. зистора — выходной электрод 7. Электрод
8 цепи питания интегральной схемы заземлен. Нагрузочный и переключательный транзисторы имеют каналы 9 и 10 соответственно. 5
Инвертор работает следующим образом.
К электроду б прикладывается положительное напряжение, величина которого может составлять несколько десятков долей. вольта. При этом если электрод б «заземлен», то ток источника пита ния (на чертеже не показан) протекает через сток нагрузочного полевого транзистора к электроду 8. В этом режиме затвор переключательного транзистора находится под потенциалом, 15 равным потенциалу земли и, следовательно, канал 10 переключательного транзистор а перекрыт слоем объемного заряда. При этом переключательный транзистор закрыт для токов по цепи исток 2 — сток 8. 20
Формула изобретения
1. Интегральный инвертор, содержащий в общей подложке нагрузочный и переключательный полевые транзисторы, входной и выходной электроды и электроды цепи питания, о тл ич а ющи йс я тем, что с целью уменьшения работы переключения и напряжен|ия питания, переключательный и нагрузочный транзисторы выполнены в виде комплементарных структур с управляющим р — n-переходом, причем затвор и сток нагрузочного транзистора совмещены с истоком и затвором переключательного транзистора, истоком которого является подложка, входной электрод соединен с затвором, а выходной со стоком переключательного транзистора, при этом исток нагрузочного транзистора соединен с электродом цепи питания.
2. Инвертор по п. 1, отличающийся теМ, что в одном полевом транзисторе канал расположен параллельно, а в другом — перпендикулярно поверхности подложки.
Если на электроде б имеется положительный потенциал (или электрод б «оборван»), то ток источника питания протекает через сток нагрузочного транзистора в затвор 1 и смещает р — n-переход затвора в отпирающем направлении. Как следствие этого, толщина слоя объемного заряда р — и-перехода затвор 1 — исток 2 резко уменьшается и ка нал 10 переключательного транзистора освобождается. Переключательный полевой транзистор оказывается открытым для токов, протекающих через выходной электрод 7.
Таким образом, инвертор имеет два состояния, открытое и закрытое, и работает как .ключ для токов, протекающих через электрод 7, управляемый напряжением (током) на электроде б.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:
1. Патент Франции ¹ 2061722, кл. Н 01
L 27/00, опублик, 1974, 2.,Карр А. К. Rail. «Complementary NOS
integrated benary counter ISSCC», 1967, р. 52 — 53.
Риг. 2
Рог. /
НПО
Заказ 1145/65
ТираЖ 922 Подписное
Изд. _#_g 118
Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»
Модифицированный инвертор (см. фиг.
2) работает аналогично описанному инвертору и отличается от последнего конструктивно. Он содержит нормально закрытый 45 переключательный полевой транзистор, т. е. такой, в котором при нулевом (или близком к нулю) напряжении на затворе канал перекрыт слоем объемного заряда перехода затвора. 30