JPH0334921Y2 - - Google Patents
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- JPH0334921Y2 JPH0334921Y2 JP1985073600U JP7360085U JPH0334921Y2 JP H0334921 Y2 JPH0334921 Y2 JP H0334921Y2 JP 1985073600 U JP1985073600 U JP 1985073600U JP 7360085 U JP7360085 U JP 7360085U JP H0334921 Y2 JPH0334921 Y2 JP H0334921Y2
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Description
【考案の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本考案は半導体集積回路に関し、特にデイジタ
ル集積回路に関するものである。[Detailed Description of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to semiconductor integrated circuits, and particularly to digital integrated circuits.
(従来の技術)
一般に用いられているデマルチプレクサ等のデ
イジタル集積回路は文献、管野卓雄編著「集積回
路応用ハンドブツク」(昭56−6−30)朝倉書店
P290−293に記載されている。(Prior art) Generally used digital integrated circuits such as demultiplexers are described in the literature, "Integrated Circuit Application Handbook" edited by Takuo Kanno (1986-6-30), Asakura Shoten.
It is described on pages 290-293.
第3図は1:4のデマルチプレクサの回路図で
ある。1はデータ入力端子、2はクロツク入力端
子、3〜10はデータ出力端子、11は1/4クロ
ツク出力端子、13〜22はD型フリツプフロツ
プ、23〜31はスーパバツフア回路であり、3
2の破線内は論理回路、33の破線内は出力バツ
フア回路を構成している。このデマルチプレクサ
のクロツク入力端子2にくり返し周波数2GHzの
クロツク信号を入力し動作させるためには通常
GaAsのシヨツトキゲート型電界効果トランジス
タ(以下MESFETと略す)を用いて論理回路を
形成する。またデータ出力端子3〜10および1/
4クロツク出力端子11は通常特性インピーダン
スが50Ωの伝送線路に接続させるため、その出力
インピーダンスを50Ωにしなければならない。し
かしD型フリツプフロツプ13,19〜22の出
力インピーダンスは数百Ω以上と高いので、これ
らの出力信号の電流を増幅するために、出力バツ
フア回路33が形成されている。 FIG. 3 is a circuit diagram of a 1:4 demultiplexer. 1 is a data input terminal, 2 is a clock input terminal, 3 to 10 are data output terminals, 11 is a quarter clock output terminal, 13 to 22 are D-type flip-flops, 23 to 31 are super buffer circuits;
The area within the broken line 2 constitutes a logic circuit, and the area within the broken line 33 constitutes an output buffer circuit. In order to input a clock signal with a repetition frequency of 2 GHz to the clock input terminal 2 of this demultiplexer and operate it,
A logic circuit is formed using GaAs shot gate field effect transistors (hereinafter abbreviated as MESFET). Also, data output terminals 3 to 10 and 1/
Since the 4-clock output terminal 11 is normally connected to a transmission line whose characteristic impedance is 50Ω, its output impedance must be set to 50Ω. However, since the output impedance of the D-type flip-flops 13, 19-22 is as high as several hundred ohms or more, an output buffer circuit 33 is formed to amplify the current of these output signals.
尚、ここではデイジタル集積回路としてデマル
チプレクサを例に説明したが、一般にGaAs
MESFETを用いた高速動作を行うデイジタル集
積回路は、論理回路と出力バツフア回路とから構
成される。 Although the explanation here uses a demultiplexer as an example of a digital integrated circuit, GaAs
A digital integrated circuit that operates at high speed using MESFET is composed of a logic circuit and an output buffer circuit.
(考案が解決しようとする問題点)
しかしながら、前記構成のデイジタル集積回路
では、出力バツフア回路は、例えば第4図に示す
ようなスーパーバツフア回路が用いられるが、信
号出力端子42において論理振幅0.8〜1Vでかつ
出力インピーダンス50Ωにするには、ノーマリオ
フのGaAs MESFETQ3およびQ4のゲート幅
を各々400μmまたノーマリオフのGaAs
MESFETQ2およびノーマリオンのGaAs
MESFETQ1のゲート幅をそれぞれ150μmと75μ
mとしなければならない。一方論理回路内部のD
型フリツプフロツプ13〜22(第3図参照)を
構成するGaAs MESFETのゲート幅は20μm以
下とすることができる。そこで、第2図に示すよ
うな論理回路32はウエハ上で0.4mm2の領域で形
成できるのに対し、出力バツフア回路33だけで
0.4mm2の領域を占有する。(Problems to be Solved by the Invention) However, in the digital integrated circuit having the above configuration, the output buffer circuit is a super buffer circuit as shown in FIG. 4, but the logic amplitude at the signal output terminal 42 is 0.8. ~1V and an output impedance of 50Ω, the gate width of normally-off GaAs MESFETs Q3 and Q4 should be set to 400 μm each, and the normally-off GaAs MESFETs Q3 and Q4 should be
MESFETQ2 and normally-on GaAs
The gate width of MESFETQ1 is 150μm and 75μm respectively.
Must be m. On the other hand, D inside the logic circuit
The gate width of the GaAs MESFETs constituting the type flip-flops 13 to 22 (see FIG. 3) can be 20 μm or less. Therefore, while the logic circuit 32 shown in Fig. 2 can be formed in an area of 0.4 mm 2 on the wafer, only the output buffer circuit 33 can be formed.
Occupies an area of 0.4mm 2 .
以上述べたように、GaAsのデジタル集積回路
においてその出力インピーダンスを下げようとす
ると、出力バツフア部のパターン面積が大きくな
る欠点があつた。そこでこの考案は、出力バツフ
ア回路の縮小化を計り、外部負荷の駆動能力の優
れたデイジタル集積回路を提供することを目的と
する。 As described above, when attempting to lower the output impedance of a GaAs digital integrated circuit, the pattern area of the output buffer section becomes large. Therefore, the object of this invention is to reduce the size of the output buffer circuit and provide a digital integrated circuit with excellent ability to drive external loads.
(問題点を解決するための手段)
この考案は半導体集積回路において、Si半導体
基板と、このSi基板に形成されたバイポーラトラ
ンジスタを用いた出力バツフア回路と、この出力
バツフア回路が形成された領域を除くこのSi基板
上に積層されたGaAs単結晶層と、このGaAs単
結晶層に形成された電界効果トランジスタを用い
た論理回路と、これらの論理回路と出力バツフア
回路とを接続する低抵抗体とを備えてなるもので
ある。(Means for solving the problem) This idea is based on a semiconductor integrated circuit that includes a Si semiconductor substrate, an output buffer circuit using bipolar transistors formed on the Si substrate, and a region in which the output buffer circuit is formed. A GaAs single crystal layer stacked on this Si substrate, a logic circuit using a field effect transistor formed on this GaAs single crystal layer, and a low resistance body connecting these logic circuits and an output buffer circuit. It is equipped with the following.
(作 用)
以上のようにこの考案では、半導体集積回路に
おいて、論理回路には高速動作が可能なGaAs
FETを用い、且つ出力バツフア回路には小面積
で低インピーダンスのSiバイポーラトランジスタ
を用いたので、小型で外部負荷の駆動能力に優れ
たデイジタル集積回路を得ることができる。(Function) As described above, this idea uses GaAs, which can operate at high speed, for logic circuits in semiconductor integrated circuits.
Since FETs are used and Si bipolar transistors with a small area and low impedance are used in the output buffer circuit, it is possible to obtain a digital integrated circuit that is small and has excellent ability to drive external loads.
(実施例)
第1図は本考案の1実施例を説明するためのデ
イジタル集積回路の断面構造図であり、以下図面
に沿つて説明する。Si基板50中にSiバイポーラ
トランジスタおよび抵抗の構成領域51にイオン
注入および拡散によつてSiバイポーラトランジス
タのエミツタ、コレクタ、ベースおよび抵抗の領
域51を構成する。次にSi基板50上にGaAsの
エピタキシヤル層53を1μmの厚さにMOCVD
法またはMBE法によつて形成し、エピタキシヤ
ル層53内であつて領域51と離間した領域に
GaAsのMESFETの動作層をイオン注入によつ
て形成する。次にSiバイポーラトランジスタおよ
び抵抗の構成領域51上のGaAsのエピタキシヤ
ル層を除去し、Si基板50の領域51上にSiバイ
ポーラトランジスタおよび抵抗の電極52を形成
し、更にGaAs MESFETの電極および第1層配
線54を形成する。そして、層間絶縁膜55を形
成したのち、この絶縁膜55に選択的に開口を設
け、第2層配線56の形成を行なえばGaAs
MESFETとSiバイポーラトランジスタの混在し
たデイジタル集積回路が形成される。(Embodiment) FIG. 1 is a cross-sectional structural diagram of a digital integrated circuit for explaining one embodiment of the present invention, which will be explained below with reference to the drawings. The emitter, collector, base, and resistor regions 51 of the Si bipolar transistor are formed in the Si substrate 50 by ion implantation and diffusion. Next, a GaAs epitaxial layer 53 is MOCVDed to a thickness of 1 μm on the Si substrate 50.
or MBE method, and is formed in a region within the epitaxial layer 53 and separated from the region 51.
The active layer of the GaAs MESFET is formed by ion implantation. Next, the GaAs epitaxial layer on the region 51 of the Si bipolar transistor and resistor is removed, and the electrode 52 of the Si bipolar transistor and resistor is formed on the region 51 of the Si substrate 50, and the electrode of the GaAs MESFET and the first Layer wiring 54 is formed. After forming the interlayer insulating film 55, openings are selectively formed in this insulating film 55 and the second layer wiring 56 is formed.
A digital integrated circuit with a mixture of MESFET and Si bipolar transistors is formed.
また、第2図は、前記実施例のSiバイポーラト
ランジスタを用いて形成された、出力バツフア回
路を構成するエミツタホロワ回路の等価回路図で
あり、43および44は電源端子、Q5はSiバイ
ポーラトランジスタ、45は抵抗である。第2図
において抵抗45を50Ωとし出力端子42と定電
位電源端子44の間に0.8〜1Vの電圧振幅を出力
するのに必要なSiバイポーラトランジスタQ5の
エミツタ長は150μmであり、出力バツフア回路
33(第3図参照)の面積は0.15mm2に形成するこ
とができる。 FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of an emitter follower circuit forming an output buffer circuit formed using the Si bipolar transistor of the above embodiment, 43 and 44 are power supply terminals, Q5 is a Si bipolar transistor, 45 is resistance. In FIG. 2, the resistor 45 is set to 50Ω, and the emitter length of the Si bipolar transistor Q5 required to output a voltage amplitude of 0.8 to 1V between the output terminal 42 and the constant potential power supply terminal 44 is 150 μm, and the output buffer circuit 33 (See Figure 3) can be formed with an area of 0.15 mm 2 .
尚、前記GaAs MESFETおよびSiバイポーラ
トランジスタは通常の方法を用いて形成すること
ができる。 Note that the GaAs MESFET and Si bipolar transistor can be formed using a conventional method.
(考案の効果)
以上、詳細に説明したように、本考案によれ
ば、論理回路に高速動作可能なGaAs MESFET
を用い、出力バツフア回路にGaAs MESFETよ
り小面積で低インピーダンスの素子であるSiバイ
ポーラトランジスタを用いたので、より小さい面
積で外部負荷の駆動能力に優れた半導体集積回路
を得ることができる。(Effects of the invention) As explained in detail above, according to the invention, a GaAs MESFET capable of high-speed operation is used in a logic circuit.
By using a Si bipolar transistor, which is a smaller area and lower impedance element than a GaAs MESFET, in the output buffer circuit, it is possible to obtain a semiconductor integrated circuit with a smaller area and excellent ability to drive external loads.
第1図は本考案の1実施例を説明するためのデ
イジタル集積回路の断面構造図、第2図は出力バ
ツフア回路を構成するエミツタホロワ回路の等価
回路図、第3図は一般のデマルチプレクサの回路
図、第4図はスーパーバツフア回路の等価回路図
である。
1……データ入力端子、2……クロツク入力端
子、3〜10……データ出力端子、11……1/4
クロツク出力端子、13〜22……D型フリツプ
フロツプ、23〜31……スーパーバツフア回
路、32……論理回路、33……出力バツフア回
路、40,43,44……定電位電源端子、41
……入力端子、42……出力端子、45……抵
抗、50……Si基板、51……Siバイポーラトラ
ンジスタおよび抵抗の構成領域、52……Si基板
上電極、54……GaAs層上電極、55……絶縁
膜、56……配線。
Fig. 1 is a cross-sectional structural diagram of a digital integrated circuit for explaining one embodiment of the present invention, Fig. 2 is an equivalent circuit diagram of an emitter follower circuit constituting an output buffer circuit, and Fig. 3 is a circuit of a general demultiplexer. 4 are equivalent circuit diagrams of the super buffer circuit. 1...Data input terminal, 2...Clock input terminal, 3-10...Data output terminal, 11...1/4
Clock output terminal, 13-22...D flip-flop, 23-31...super buffer circuit, 32...logic circuit, 33...output buffer circuit, 40, 43, 44...constant potential power supply terminal, 41
... Input terminal, 42 ... Output terminal, 45 ... Resistor, 50 ... Si substrate, 51 ... Constituent region of Si bipolar transistor and resistor, 52 ... Electrode on Si substrate, 54 ... Electrode on GaAs layer, 55... Insulating film, 56... Wiring.
Claims (1)
ジスタを用いた出力バツフア回路と、 該出力バツフア回路が形成された領域を除く前
記Si基板上に積層されたGaAs単結晶層と、 該GaAs単結晶層に形成された電界効果トラン
ジスタを用いた論理回路と、 該論理回路と前記出力バツフア回路とを接続す
る低抵抗体とを備えてなることを特徴とする半導
体集積回路。[Claims for Utility Model Registration] An Si semiconductor substrate, an output buffer circuit using bipolar transistors formed on the Si semiconductor substrate, and an output buffer circuit laminated on the Si substrate excluding the area where the output buffer circuit is formed. It is characterized by comprising a GaAs single crystal layer, a logic circuit using a field effect transistor formed in the GaAs single crystal layer, and a low resistance element connecting the logic circuit and the output buffer circuit. Semiconductor integrated circuit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1985073600U JPH0334921Y2 (en) | 1985-05-20 | 1985-05-20 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1985073600U JPH0334921Y2 (en) | 1985-05-20 | 1985-05-20 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61190152U JPS61190152U (en) | 1986-11-27 |
| JPH0334921Y2 true JPH0334921Y2 (en) | 1991-07-24 |
Family
ID=30613121
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1985073600U Expired JPH0334921Y2 (en) | 1985-05-20 | 1985-05-20 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0334921Y2 (en) |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55105376A (en) * | 1979-01-12 | 1980-08-12 | Fujitsu Ltd | Manufacture process of semiconductor device |
| JPS5939830B2 (en) * | 1979-07-18 | 1984-09-26 | 株式会社ユニバ−サル | Microcomputer data writing/reading method |
| JPS5795660A (en) * | 1980-12-03 | 1982-06-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Semiconductor device |
| JPS583048U (en) * | 1981-06-29 | 1983-01-10 | 日本電気株式会社 | GaAs semiconductor integrated circuit |
| JPS58145235A (en) * | 1982-02-22 | 1983-08-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Semiconductor integrated circuit device |
-
1985
- 1985-05-20 JP JP1985073600U patent/JPH0334921Y2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61190152U (en) | 1986-11-27 |
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