JPH01232742A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH01232742A
JPH01232742A JP63058851A JP5885188A JPH01232742A JP H01232742 A JPH01232742 A JP H01232742A JP 63058851 A JP63058851 A JP 63058851A JP 5885188 A JP5885188 A JP 5885188A JP H01232742 A JPH01232742 A JP H01232742A
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JP
Japan
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emitter
gate
transistor
collector
power supply
Prior art date
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Pending
Application number
JP63058851A
Other languages
English (en)
Inventor
Masashi Takase
正史 高瀬
Takeyuki Inoue
井上 健之
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.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH01232742A publication Critical patent/JPH01232742A/ja
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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】 〔概 要〕 本発明は、ECLゲートアレイの出力トランジスタ構造
に関し、 ゲート使用率を変更しても出力レベルが変動しないよう
な構造を提供することを諌題とし、エミッタが共通に接
続され九第1及び第2のトランジスタからなる差動回路
部と、前記トランジスタのコレクタに接続されたベース
を有する出力トランジスタからなるゲート回路が複数個
配設されてなるECLゲートアレイにおいて、前記出力
トランジスタの工電ツタは複数個のエミッタ領域に分割
され、前記ECLゲートアレイのゲート使用率が高くな
るにしたがい前記エミッタ領域同士を接続してゆくこと
によりエミッタ面積を大きくしてリード配線に寄生する
抵抗による電圧降下を補正し、前記出力端子の出力レベ
ルの変動を抑えることを特徴とする。
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体装置、特にゲート規模が大きいECL(
Emi tter Coupled Logic )ゲ
ートアレイの出力トランジスタ得造に関する。
〔従来の技術〕
ECLゲートアレイは、半導体チップ上にあらかじめ形
成されている多数のECLゲート回路に対し、要求され
る仕様にしたがって、これら、ECLゲート回路同士を
適当に配線することによって短期間で半導体素子を完成
することができるため近年さかんに開発されている。
第3図は、ゲートアレイに形成されている多数のECL
回路のうちの1つを取り出し、その等価回路を示したも
のでおる。第3図に示すようにECLゲート回路は、入
力端子32に接続されたベースと抵抗R1を介して第1
の電源電圧VCCに接続されたコレクタと定を流源31
を介して第2の電源電圧VIlに接続されたエミッタと
を有する第1のトランジスタQIN基単電圧端子34に
接続されたベースと抵抗R1を介して第1の電源電圧V
ccに接続されたコレクタと前記第1のトランジスタQ
、のエミッタに接続されたエミッタを有する第2のトラ
ンジスタQ1%及び前記第2のトランジスタQ、のコレ
クタに接続されたベースと第1の電源電圧VCCに接続
されたコレクタと出力端子33及び抵抗R3を介して第
2の電源電圧V、に接続されたエミッタを有する出力ト
ランジスタQ。tI?よシ購成されている。
そして、入力端子32に基準電圧より低いローレベルの
信号が印加された場合には、トランジスタQ、がオンし
、出力端子33にはローレベルの信号が出力され、逆に
基準電圧より高いハイレベルの信号が入力端子32に印
加された場合には、トランジスタQ、がオンし、出力端
子33にはハイレベルの信号が出力される。
〔発明が解決しようとする&1ffl)上記のようなE
CLゲート回路において、電源電圧Vccと前記ECL
ゲート回路とは外部リード及びボンディングワイヤー等
を通じて接続されている。
このため、電源電圧VccとECLゲート回路の間には
前記リード・ワイヤー及び配線による寄生抵抗R7が存
在する。また、電源電圧Vccから前記寄生抵抗R2を
通りECLゲートアレイに供給される電流エアは、ゲー
トの使用率に比例して大きくなる。従って、寄生抵抗に
おける電圧降下I、−R,は、ゲートの使用率に応じて
変動する。殊にゲート規模の大きなECLゲートアレイ
はど、前記電圧降下IP−もの変動量は大きくなる。
ところで、第3図に示すECLゲート回路において入力
信号がローレベルの時の出力レベルV。U、は、VoL
、T=Vcc−(T、−4+i−i’t、+v□) −
−=0であられされ、通常Vcc=OVであるのでVo
u?=CIF ・FLp + I 41 +Vex )
 =”OL □=■となる。また、入力信号がハイレベ
ルの時、電流は、Vcc −4p R+ −Q +→V
、の経路で流れるのでI=0であり、出力レベル■。U
、は、はぼV5UT=  (5*u、+v、、 +==
v。、  −−−■である。
前述のように寄生抵抗R2における電圧降下は、ゲート
の使用率によυ変動するので、出力レベルもゲートの使
用率によシ変動してしまう。また、この変動量はゲート
規模が大きいゲートアレイはど大きくなる。
例えば、出力レベルの規格がV。)I=−0,74乃至
−0,90V、VOL=−1,62乃至−1,95V 
fあルトし、それぞれの中央値、すなわち■。□=−0
,82V。
Voz=−1,7’JVをあるゲート使用率における出
力レベルとして設定したとする。ゲート使用率が一定で
あれば、出力レベルは規格に対しそれぞれv。、 o場
合o、osv、voL(7)場合’0.17Vo余裕を
持っていることに危るが、ゲート使用率を変更してそれ
にしたがって1.・R1が0.05V変動したとすると
、出力レベルの規格に対する余裕はそれぞれVouノ場
合0.03v、VoLO4合0.12VK縮1ツテしま
う。このように規格に対する余裕が小さい場合に、外部
からノイズ等が侵入すると、出力レベルは規格から外れ
、ゲート・アレイが誤動作する原因となってしlう〇 本発明は、ECLゲートアレイにおいて、ゲート使用率
を変更しても出力レベルが変動しないような構造を提供
することをfIAmとする。
〔問題点を解決するための手段〕
上記問題点は、ゲートの使用率によって寄生抵抗R,に
おける電圧降下I、−R,が変動するのが原因である。
そこで本発明は、ゲートの使用率を変更する時、前記電
圧降下I、・R2の変動を相殺するように出力トランジ
スタQ。0?のエミッタ面積を変え、■1.を変化させ
ることにより上記問題点を解決した。
すなわち本発明は、エミッタが共通に接続された第1及
び第2のトランジスタからなる並動回路部ト、前記トラ
ンジスタのコレクタに接続されたベースを有する出力ト
ランジスタからなるゲート回路が(I数個配設されてな
るECLゲートアレイにおいて、前記出力トランジスタ
のエミッタは複数個の工きツタ領域に分割され、前記E
CLゲートアレイのゲート使用率が高くなるにしたがい
前記エミッタ領域同士を接続してゆくことにょシェミッ
タ面積を大きくしてリード・配線・ワイヤーに存在する
寄生抵抗による電圧降下を補正し、前記出力端子の出力
レベルの変動を抑えることを特徴とする。
〔作 用〕
上記のように、ECLゲート回路の出力レベルは、 Vou、=−(Ip争 Rt+I −Rt +Vll 
)  =  ・・■で表わされる。本発明によれば、ゲ
ートの使用率が高く、したがって寄生械抗における電圧
降下I、−R,が大きくなる場合には出力トランジスタ
のエミッタ面積を大きく、すなわち■61を小さくし、
ゲートの使用率が低く、したがって寄生抵抗における電
圧降下I、・R2が小さくなる場合には出力トランジス
タのエミッタ面積を小さく、すなわちv■を大きくする
ので、■、・R1とV□の変動分は互いに相殺し、ゲー
トの使用率の変更による出力端子の出力レベルの変動を
抑えることができる。
〔実施例〕
第1囚は本発明を説明する半導体装置の平面図及び断面
図を示しており、第1図(a)はECLゲート回路の出
力トランジスタの平面図、第1図(b)は第1図(a)
のA−A’断面図である。以下第1図を用いて本発明の
実施例について説明する。
第1図に示すように出力トランジスタのエミッタは、ベ
ース層22内に独立に複数個設けられている。
この出力トランジスタは、第1図(b)に示すようにま
ずP型基板26の所定領域上に砒素等の不純物イオンを
注入したのちアニールを行ないN+埋込み層25を形成
する工程、前記P型基板26上にN型のエピタキシャル
層24を形成する工程、窒化シリコン膜(図示せず)を
マスクとして表面を熱酸化し絶縁層28を形成する工程
、N型不純物を注入したのちアニールを行ない表面から
N埋込み層25に至るコレクタコンタクト層21t−形
成する工程、表面所定領域にホウ素等の不純物イオンを
注入してベース層22を形成する工程、前記ベース層内
に選択的にN型不純物を注入し、互いに独立した複数個
のエミツタ層23を形成する工程、コレクタ電極・ベー
ス電極・エミッタ電極をそれぞれ形成する工程を経て製
造される。
上記製造工程のうち、コレクタ電極・ベース電極・エミ
ッタ電極及び配線を形成する際、ゲートの使用率により
出力レベルを補正するのに必要なエミッタ領域の数を決
定し、その決定した数のエミッタ領域を配線し、残りの
エミッタ領域は配線しない。例えば、ゲートの使用率が
高く寄生抵抗を流れる電源電流I、が大きい場合は、寄
生抵抗の電圧降下が大きいので、出力トランジスタのエ
ミッタ面積を大きく、すなわちエミッタ・ベース間電圧
vl1mを小さくするために、エミッタ領域E1・R2
・R3全てを配線・接続する。これにょシ、ゲートの使
用率が高くなったことによる出力レベルの変動を抑える
ことができる。逆に、ゲートの使用率が小さく寄生抵抗
を流れる電源電流工、が小さい場合は、寄生抵抗の電圧
降下が小さいので、1t17]トランジスタのエミッタ
面積を小さく、すなわち■1を大きくするために、エミ
ッタ領域E1・E2・E3のうちElのみを配線し、E
2・E3は配線し危いようにすれば良い。
第2図は、本発明の第2の実施例を示している。
この実施例において、エミッタ領域3はマトリックス状
に配置されている。第2図(a)は、ゲートの使用率が
低いとき、すなわちエミッタ面積を小さくシタトきのエ
ミッタ領域の配線状態を示す出力トランジスタの平面図
、第2図(b)は、ゲートの使用率が高いとき、すなわ
ちエミッタ面積を大きくしたときのエミッタ領域の配線
状態を示す出力トランジスタの平面図を示している。こ
のほかエミッタ領域としてElのみを用いる場合、El
、E2及びE3を用いる場合等が考えられる。また、第
2図(C)は第2図(a)に示す出力トランジスタのB
−EV断面図を示している。第1図(b)と同様エミツ
タ層23はベース層22内に独立して複数個設けられて
いる。
このほか、エミッタ領域の配置方法は種々考えられるが
、いずれにしても、出力トランジスタのエミッタ領域が
独立して複数個配設され、ゲートの使用率によってエミ
ッタ領域の数を適宜選択・配線することができるもので
あればどのようなものでも良い。
また、以上は、第3図に示すECLゲート回路の等価回
路図に基いて説明し丸ものであるが、このほか例えばト
ランジスタQ、のコレクタと出力トランジスタQ。U?
のベースとが接続され九NOT回路の場合等にも本発明
を適用することができる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、ECLゲートアレイにおいてゲートの
使用率の変更による出力レベルの変動を出力トランジス
タのエミッタ面積を変えることで抑えることができる。
従って、出力レベルの規格に対する余裕はいずれのゲー
ト使用率であっても一定値を保つことができ、誤動作の
少ないECLゲートアレイを提供することができる。
尚、本発明は、リード等の外部セルに寄生する抵抗及び
配線等の内部セルに寄生する抵抗のどちらに対しても有
効であるが、前者の抵抗値は後者よりも通常大きいので
本発明は、外部セルに寄生する抵抗に対してより効果が
大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明を説明する半導体装置の平面図及び断
面図、 第2因は、本発明の第2の実施例を説明する半導体装置
の平面図及び断面図、 第3図は、ECLゲート回路の等価回路回をそれぞれ示
している。 また、1はコレクタ領域、2はベース領域、3はエミッ
タ領域、11はコレクタ電極、12はベース電極、13
はエミッタ電極、21はコレクタコンタクト層、22は
ベース層、23はエミツタ層、24はエピタキシャル層
、25はN+埋込み層、26はP型基板、27・28は
絶縁層、31は定電流源、32は入力端子、33は出力
端子、34は基準電圧端子、35は他のECLゲートを
それぞれ示している。 寡発′−呂と立兄岨■ろ手耳ル翔置eルマ面図及び断面
図率 1 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  エミッタが共通に接続された第1及び第2のトランジ
    スタから構成され、前記第1のトランジスタのコレクタ
    は第1の電源電圧線に接続され、前記第2のトランジス
    タのコレクタは第1の抵抗を介して前記第1の電源電圧
    線に接続され、前記第1及び第2のトランジスタのエミ
    ッタは定電流源を介して第2の電源電圧線に接続された
    差動回路部と、前記第2のトランジスタのコレクタに接
    続されたベースと前記第1の電源電圧線に接続されたコ
    レクタと、出力端子に接続されたエミッタとを有する出
    力トランジスタからなるゲート回路が複数個配設されて
    なるECLゲートアレイにおいて、前記出力トランジス
    タのエミッタは複数個のエミッタ領域に分割され、前記
    ECLゲートアレイのゲート使用率が高くなるにしたが
    い前記エミッタ領域同士を接続してゆくことによりエミ
    ッタ面積を大きくして前記ゲートアレイに寄生する抵抗
    による電圧降下を補正したことを特徴とする半導体装置
    。
JP63058851A 1988-03-11 1988-03-11 半導体装置 Pending JPH01232742A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5637910A (en) * 1994-02-02 1997-06-10 Rohm Co., Ltd. Multi-emitter or a multi-base transistor
US5723897A (en) * 1995-06-07 1998-03-03 Vtc Inc. Segmented emitter low noise transistor

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6420723A (en) * 1987-07-15 1989-01-24 Nec Corp Semiconductor integrated circuit

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