DE2047612A1 - Semiconductor device - Google Patents
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Description
SONY CORPORATION (SONY KABUSHIKIKAISHA) Tokyo / JapanSONY CORPORATION (SONY KABUSHIKIKAISHA) Tokyo / Japan
HalbleiteranordnungSemiconductor device
Die Erfindung betrifft eine Halbleiteranordnung, insbesondere eine Halbleiteranordnung mit einem Spreicherkreis, der metallisolierte Halbleiter-Transistoren (MIS-Transistoren) enthält.The invention relates to a semiconductor arrangement, in particular a semiconductor arrangement with a memory circuit, the metal-insulated semiconductor transistors (MIS transistors) contains.
Es wurden bereits verschiedene Speicherschaltungen mit MIS- oder MOS-Transistoren vorgeschlagen, beispielsweise in der US-Anmeldung Ser.No. 868 8OO vom 23·1Ο.1969· Im allgemeinen benötigt ein solcher Speicherkreis einen Taktimpuls als Zeitbasis; hierfür ist eine Taktimpuls-Zuleitung vorgesehen. Diese Zuleitung ist auf einer Isolierschicht vorgesehen, die sich auf dem Halbleitersubstrat befindet. Es entsteht infolgedessen an der Oberfläche des Substrates eine Inversschicht durch ein vom Taktsignal erzeugtes elektrisches Feld, wodurch ein Kanal entsteht. Es besteht nun die Möglichkeit, daß die Taktsignal-Zuleitung als Gate-Elektrode wirkt und damit im Substrat einen unerwünschten, parasitischen MIS-Traneistor bildet, der ein im Speicherkreis gespeichertes Signal beseitigt und damit eine falsche Punktion bewirkt. Man kann die Ausbildung einer solchen Inversschicht durch weitestmögliche Verstärkung der Isolierschicht vermeiden; dies ist jedoch herstellungstechnisch schwierig; die Stärke des Substrates ist ferner wegen eines Springens der Isolierschicht begrenzt; es vergrößert sich ferner die Möglichkeit eines Verbiegens des Substrates durch die Unterschiede im thermischen Koeffizienten zwischen der Isolierschicht undVarious memory circuits with MIS or MOS transistors have already been proposed, for example in FIG the US application Ser.No. 868 8OO of 23 January 1969 in general such a memory circuit requires a clock pulse as a time base; a clock pulse feed line is provided for this purpose. These The lead is provided on an insulating layer which is located on the semiconductor substrate. It arises as a result an inverse layer on the surface of the substrate by an electric field generated by the clock signal, creating a channel arises. There is now the possibility that the clock signal lead acts as a gate electrode and thus one in the substrate unwanted, parasitic MIS transistor transistor, which is an im Memory circuit eliminates the stored signal and thus causes a wrong puncture. One can train such Avoid the inverse layer by reinforcing the insulating layer as much as possible; However, this is difficult to manufacture; the thickness of the substrate is also limited because of cracking of the insulating layer; it also increases the possibility bending of the substrate due to the difference in thermal coefficient between the insulating layer and
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dem Substrat. Es erweist sich somit bisher als sehr schwierig, eine Halbleiteranordnung zu schaffen, die die oben erwähnten Mängel nicht aufweist.the substrate. It has thus been found to be very difficult to provide a semiconductor device such as those mentioned above Does not have defects.
Die Erfindung geht aus von einer Halbleiteranordnung mit einem Substrat eines Leitfähigkeitstyps, einer auf dem Substrat ausgebildeten Isolierschicht, einer Anzahl von im Substrat ausgebildeten, metallisolierten Halbleiter-Transistoren, die je einen Source-Bereich und einen Drain-Bereich des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps wiaer Substrat sowie eine Gate-Elektrode auf der Isolierschicht aufweisen, ferner mit einer auf der Isolierschicht vorgesehenen leitenden Schicht zur Zufuhr eines Taktimpulses zu den Transistoren.The invention is based on a semiconductor arrangement with a substrate of one conductivity type, one on the substrate formed insulating layer, a number of formed in the substrate, metal-insulated semiconductor transistors, each a source region and a drain region of the opposite one Conductivity type such as substrate and a gate electrode on the insulating layer, furthermore with a conductive layer provided on the insulating layer for supplying a clock pulse to the transistors.
Bei einer solchen Halbleiteranordnung besteht die Erfindung darin," daß im Substrat ein Diffusionsbereich des entgegen-In the case of such a semiconductor arrangement, the invention consists in "that in the substrate a diffusion region of the opposite
gesetzten Leitfähigkeitstyps wider Subs die leitende Schicht angeschlossen ist.set conductivity type against subs the conductive layer is connected.
gesetzten Leitfähigkeitstyps wider Substrat ausgebildet und anSet conductivity type against the substrate and formed
Bei der erfindungsgemäßen Halbleiteranordnung kann daher die Isolierschicht unter der Taktsignal-Zuleitung so dünn wie möglich ausgebildet werden. Dies erleichtert die Herstellung der Halbleiteranordnung und verringert die Gefahr einer falschen Betriebsweise.In the semiconductor arrangement according to the invention can therefore the insulating layer under the clock signal feed line can be made as thin as possible. This makes manufacturing easier the semiconductor device and reduces the risk of incorrect operation.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung veranschaulicht. Es zeigenAn embodiment of the invention is illustrated in the drawing. Show it
Pig.l ein Schaltbild eines aus MIS-Transistoren bestehenden Flip-Flop-Kreises, der einen Teil einer Speicherschaltung bildet;Pig.l is a circuit diagram of one consisting of MIS transistors Flip-flop circuit forming part of a memory circuit;
Fig.2 eine Anzahl von Diagrammen zur Erläuterung2 shows a number of diagrams for explanation
der Wirkungsweise der Schaltung gemäß Fig.l;the operation of the circuit according to Fig.l;
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Pig.3 eine schematische Aufsicht auf eine übliche HalbleiteranordnungjPig.3 a schematic plan view of a usual Semiconductor device j
Fig.il einen Schnitt längs der Linie IV-IV der Fig. 3; Fig.5 ein Ersatzschaltbild der Anordnung gemäß Fig.4;Fig.il a section along the line IV-IV of Fig. 3; FIG. 5 shows an equivalent circuit diagram of the arrangement according to FIG. 4;
Fig.6 einen Schnitt entsprechend Fig. 4 durch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Halbleiteranordnung; 6 shows a section corresponding to FIG. 4 through an exemplary embodiment the semiconductor device according to the invention;
Fig.7 ein Schaltbild zur Erläuterung der Erfindung.7 shows a circuit diagram to explain the invention.
Fig.l zeigt ein Ausführungsbeispiel der erwähnte, früher bereits vorgeschlagenen Schaltung in ihrer Anwendung bei einem Flip-Flop-Kreis, der einen Teil eines Speicherkreises bildet.Fig.l shows an embodiment of the mentioned earlier already proposed circuit in its application in a flip-flop circuit, which forms part of a memory circuit.
Die Schaltung enthält MIS-Transistoren M. bis Mg, die beim dargestellten Ausführungsbeispiel durch Enhancement-Typ-N-Kanal-Transistoren mit isoliertem Gate ausgebildet sind. Das Gate des Transistors M1 ist mit dem Eingangsanschluß t* verbunden. Die Drain-Elektrode ist an den Verbindungspunkt X1 von Drain des Transistors M? und Source des Transistors M, angeschlossen. Die Source-Elektrode von M^ ist mit einem ersten Taktimpuls-Eingangsanschluß t1 verbunden. Gate und Source des Transistors Mp sind an den Eingangsanschluß t1 angeschlossen; das Gate des Transistors M, ist mit einem zweiten Taktimpuls-Eingangsanschluß tp verbunden.The circuit contains MIS transistors M. to Mg, which in the illustrated embodiment are formed by enhancement-type N-channel transistors with an insulated gate. The gate of the transistor M 1 is connected to the input terminal t * . The drain electrode is connected to the connection point X 1 of the drain of the transistor M ? and source of transistor M, connected. The source electrode of M ^ is connected to a first clock pulse input terminal t 1 . The gate and source of the transistor Mp are connected to the input terminal t 1 ; the gate of the transistor M is connected to a second clock pulse input terminal tp.
Eine Schaltung, die ein Gegenstück zu der aus den Transistoren M1 bis M, bestehenden Schaltung bildet, enthält die Transistoren Mj, bis M^. Das Gate des Transistors Mj. ist an die Drain-Elektrode des Transistors M_ angeschlossen (vgl. Xp)· Die Drain-Elektrode von M^. ist an den Verbindungspunkt X, von Drain des Transistors M- und Source des Transistors MrA circuit, which forms a counterpart to the circuit consisting of the transistors M 1 to M, contains the transistors Mj, to M ^. The gate of transistor Mj. is connected to the drain electrode of the transistor M_ (cf. Xp) · The drain electrode of M ^. is at the connection point X, of the drain of the transistor M- and the source of the transistor Mr
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angeschlossen. Die Source-Elektrode des Transistors Mh istconnected. The source of transistor Mh is
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mit dem Eingangsanschluß tp verbunden. Gate und Source des Transistors ML sind mit dem Eingangsanschluß T? verbunden; die Gate-Elektrode des Transistors Mg ist mit dem Eingangsanschluß t* und die Drain-Elektrode von Mg mit einem Ausgangsanschluß T2 verbunden. Die Transistoren M. bis Mg sind < auf einem gemeinsamen, an Masse liegenden Halbleitersubstrat ausgebildet.connected to the input terminal tp. The gate and source of the transistor ML are connected to the input terminal T ? tied together; the gate electrode of the transistor Mg is connected to the input terminal t * and the drain electrode of Mg is connected to an output terminal T 2 . Transistors M. and Mg are formed on a common, grounded semiconductor substrate <.
Der Eingangsanschluß t^ wird mit einem ersten Taktimpuls CP. (vgl. Pig.2A) gespeist, während dem Eingangsanschluß t2 ein zweiter Taktimpuls CPp (vgl.Pig.2B) zugeführt wird, der gegenüber dem ersten Taktimpuls CP1 einen vorbestimmten Phasenwinkel versetzt ist. Das gewählte Ausführungsbeispiel wird im folgenden mit Hilfe der positiven Logik erläutert, wobei das höhere Niveau von zwei Werten als"l" und das niedrigere Niveau als "O" bezeichnet wird.The input terminal t ^ is with a first clock pulse CP. (see Pig.2A), while the input terminal t 2 is supplied with a second clock pulse CPp (see Pig.2B) which is offset by a predetermined phase angle with respect to the first clock pulse CP 1. The selected embodiment is explained in the following with the aid of positive logic, the higher level of two values being denoted as "1" and the lower level as "O".
Der Eingangsanschluß T1 wird mit einem Eingangsimpuls S1 (vgl.Fig.2C) gespeist, der mit dem Taktimpuls CP1 synchronisiert ist. Besitzt der Eingangsimpuls S1 den Wert "1", so befindet sich der Transistor M1 im leitenden Zustand. Besitzt der Eingangsimpuls S1 den Wert "0", so ist der Transistor M1 im nichtleitenden Schaltzustand.The input connection T 1 is fed with an input pulse S 1 (see Fig. 2C) which is synchronized with the clock pulse CP 1. If the input pulse S 1 has the value "1", the transistor M 1 is in the conductive state. If the input pulse S 1 has the value "0", the transistor M 1 is in the non-conductive switching state.
Wird der erste Taktimpuls CP. dem Eingangsanschluß t1 zugeführt, so gelangt er zum Gate des Transistors M„; der Transistor M_ wird infolgedessen leitend, wenn der Taktimpuls CP1 den Wert "1" besitzt. Der Taktimpuls CP1 gelangt auch zur Source-Elektrode des Transistors M ; wird der Tran-If the first clock pulse CP. fed to the input terminal t 1 , it arrives at the gate of the transistor M n; the transistor M_ is consequently conductive when the clock pulse CP 1 has the value "1". The clock pulse CP 1 also reaches the source electrode of the transistor M; will the tran-
2 sistor M1 durch den Eingangsimpuls S1 im nichtleitenden Schaltzustand gehalten, so wird das Potential am Verbindungspunkt X1 durch den Taktimpuls CP1 auf "1" angehoben; gleichzeitig wird eine Kapazität zwischen dem Verbindungspunkt X1 und dem Halbleitersubstrat durch den Taktimpuls CP1 des Wertes "1" aufgeladen; demgemäß wird der Verbindungspunkt X1 durch die Ladung auf den Wert "1" gehalten.2 sistor M 1 held in the non-conductive switching state by the input pulse S 1 , the potential at the connection point X 1 is raised to "1" by the clock pulse CP 1; at the same time, a capacitance between the connection point X 1 and the semiconductor substrate is charged by the clock pulse CP 1 of the value "1"; accordingly, the connection point X 1 is held at the value "1" by the charge.
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Wird dagegen der Transistor M1 durch den Eingangsimpuls S1 in den leitenden Schaltzustand gebracht, so fließt die zwischen dem Verbindungspunkt X1 und dem Halbleitersubstrat gespeicherte Ladung über den Transistor M1 ab; das Potential am Verbindungspunkt X1 steigt daher jedesmal dann auf "1" an, wenn der Taktimpuls CP1 den Wert "1" annimmt.If, on the other hand, the transistor M 1 is brought into the conductive switching state by the input pulse S 1 , the charge stored between the connection point X 1 and the semiconductor substrate flows off via the transistor M 1 ; the potential at the connection point X 1 therefore rises to "1" each time the clock pulse CP 1 assumes the value "1".
Besitzt der Taktimpuls CP1 den Wert "0", so ist das Potential des Verbindungspunktes X1 unabhängig vom Schaltzustand des Transistors M1 gleich "0". Infolgedessen erhält man bei einem Eingangsimpuls S1 einen Ausgangsimpuls S2 am Verbindungspunkt X1, wie in Fig. 2D dargestellt. 1 has the clock pulse CP is "0", the potential of the connection point X 1 independently of the switching state of the transistor M 1 is equal to "0". As a result, given an input pulse S 1, an output pulse S 2 is obtained at the connection point X 1 , as shown in FIG. 2D.
Der Ausgangsimpuls Sp und der Taktimpuls CPp werden dem Transistor M, zugeführt, der in den leitenden Schaltzustand geht, wenn sich der Taktimpuls CP2 auf dem Wert "1" befindet. Besitzt daher der Ausgangsimpuls S2 den Wert "1" und ist der Transistor M, durch den Taktimpuls CP2 in den leitenden Schaltzustand geführt, so wird die Kapazität zwischen dem Verbindungspunkt X2 und dem Halbleitersubstrat durch den Ausgangsimpuls S2 des Wertes "1" aufgeladen; demgemäß wird der Verbindungspunkt X2 durch die Ladung auf dem Wert "1" gehalten. Die so gespeicherte Ladung wird über den Transistor M, geladen, der durch den Taktimpuls CP2 in den leitenden Schaltzustand geführt wird, wenn sich der Ausgangsimpuls S2 auf dem Wert "0" befindet. Besitzt also der Ausgangsimpuls S2 den Wert "0", so sinkt das Potential am Verbindungspunkt X2 auf "0" ab, wenn der Taktimpuls CP2 auf den Wert "1" ansteigt. Es ergibt sich also am Verbindungspunkt X2 ein Ausgangsimpuls S,, wie in Fig. 2E dargestellt, der die entgegengesetzte Phase zum Eingangsimpuls S1 besitzt und um die Phasendifferenz zwischen den Taktimpulsen CP1 und CP2 gegenüber dem Eingangsimpuls S1 nacheilt.The output pulse Sp and the clock pulse CPp are fed to the transistor M, which goes into the conductive switching state when the clock pulse CP 2 is at the value "1". Therefore, if the output pulse S 2 has the value "1" and the transistor M is switched to the conductive switching state by the clock pulse CP 2 , the capacitance between the connection point X 2 and the semiconductor substrate is reduced by the output pulse S 2 of the value "1"charged; accordingly, the connection point X 2 is held at the value "1" by the charge. The charge stored in this way is charged via the transistor M, which is switched to the conductive switching state by the clock pulse CP 2 when the output pulse S 2 is at the value "0". If the output pulse S 2 has the value "0", then the potential at the connection point X 2 drops to "0" when the clock pulse CP 2 rises to the value "1". At the connection point X 2 there is an output pulse S ,, as shown in FIG. 2E, which has the opposite phase to the input pulse S 1 and lags behind the input pulse S 1 by the phase difference between the clock pulses CP 1 and CP 2.
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Der Ausgangsimpuls S, wird der auf die Transistoren M1 bis M, folgenden Schaltung zugeführt, die die Transistoren M^ bis Mg in der gleichen Weise wie die vorhergehende Stufe enthält. Die Taktimpulse CP1 und CP2 in der zweiten Stufe entsprechen somit den Taktimpulsen CP2 und CP. in der vorhergehenden Schaltungsstufe. Man erhält daher am Verbindungspunkt X, einen Ausgang3impuls S^ (vgl. Fig.2F), der dem Ausgangsimpuls S2 entspricht, während am Ausgangsanschluß T2 ein Ausgangsimpuls (vgl. Fig. 2G) vorhanden ist, der entgegengesetzte Phase gegenüber dem Ausgangsimpuls S, besitzt und gegenüber diesem um den Phasenunterschied zwi» sehen den Impulsen CP2 und CP. nacheilt, d.h. einen Ausgangsimpuls Sc, der gegenüber dem Eingangsimpuls CP1 um einen Zyklus, d.h. um ein Zeit-Bit, verzögert ist.The output pulse S i is applied to the circuit following the transistors M 1 to M i, which includes the transistors M 1 to M i in the same way as the previous stage. The clock pulses CP 1 and CP 2 in the second stage thus correspond to the clock pulses CP 2 and CP. in the previous circuit stage. Is therefore obtained at the connection point X, a Ausgang3impuls S ^ (see. Figure 2f) corresponding to the output pulse S 2, while an output pulse (see. Fig. 2G) is present at the output terminal T 2, the opposite phase compared to the output pulse S , possesses and compared to this about the phase difference between the pulses CP 2 and CP. lags, ie an output pulse Sc which is delayed by one cycle, ie by one time bit, with respect to the input pulse CP 1.
Die Schaltung gemäß Fig.l stellt somit eine Verzögerungs-Flip-Flop-Schaltung dar. Es ist verständlich, daß aus einer Anzahl solcher Schaltungen eine Speicherschaltung aufgebaut werden kann.The circuit according to Fig.l thus represents a delay flip-flop circuit It will be understood that a memory circuit can be constructed from a number of such circuits can be.
Um eine Speicherschaltung aus solchen Flip-Flop-Kreisen aufzubauen, werden beispielsweise vier Schaltungen der in Fig.l dargestellten Art auf einem einzigen Halbleitersubstrat 2 hergestellt, wie dies in Fig.3 mit la, Ib, Ic und Id angedeutet ist. Die Flip-Flop-Kreise la bis Id werden mit den Taktimpulsen CP1 und CP2 über gemeinsame Leitungen 3a und 3b versorgt. Wenn die Transistoren M, der Flip-Flop-Kreise Ib und Ic, die unterschiedliche Funktionen erfüllen, dicht nebeneinander im Substrat 2 ausgebildet sind, wie es Fig.^ zeigt, 30 wird ein parasitischer MIS-Transistoi· gebildet.To build a memory circuit from such flip-flop circuits, for example four circuits of the type shown in Fig.l are produced on a single semiconductor substrate 2, as indicated in Fig.3 with la, Ib, Ic and Id. The flip-flop circuits la to Id are supplied with the clock pulses CP 1 and CP 2 via common lines 3a and 3b. If the transistors M, the flip-flop circuits Ib and Ic, which fulfill different functions, are formed close to one another in the substrate 2, as shown in FIG. 1, a parasitic MIS transistor is formed.
Wie Fig.4 zeigt, werden die Drain- und Source-Elektrode Db bzw. Sb des Transistors M, des Flip-Flop-Kreises Ib mit P-Typ-Halbleiterschichten im N-Halbleitersubstrat 2 ausge-As Figure 4 shows, the drain and source electrodes Db or Sb of the transistor M, of the flip-flop circuit Ib with P-type semiconductor layers in the N-semiconductor substrate 2.
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bildet; eine Isolierschicht Cb aus einem verhältnismäßig dünnen Oxydfilm ist über den Elektroden Db und Sb vorgesehen; eine Gate-Elektrode Gb ist auf der Isolierschicht Cb ausgebildet und vervollständigt den Transistor M, des Flip-Flop-Kreises Ib.forms; an insulating layer Cb made of a relatively thin oxide film is provided over the electrodes Db and Sb; a gate electrode Gb is formed on the insulating layer Cb and completes the transistor M, des Flip-flop circle Ib.
In gleicher Weise enthält auch der Transistor M, des Flip-Flop-Kreises Ic eine Source-Elektrode Sc und eine Drain-Elektrode Dc, eine Isolierschicht Cc und ein Gate Gc. In diesem Falle befindet sich eine verhältnismäßig dicke Isolierschicht Cp auf dem Substrat 2 im Bereich zwischen den Isolierschichten Cb und Cc; eine innere Verbindungsleitung 3b auf der Isolierschicht C~ verbindet die Gate-Elektroden Gb und Gc. Die Leitung 3b wird vom Anschluß tp (in Fig.k nicht dargestellt) mit dem Taktimpuls CPp versorgt.In the same way, the transistor M of the flip-flop circuit Ic also contains a source electrode Sc and a drain electrode Dc, an insulating layer Cc and a gate Gc. In this case there is a relatively thick insulating layer Cp on the substrate 2 in the area between the insulating layers Cb and Cc; an inner connection line 3b on the insulating layer C ~ connects the gate electrodes Gb and Gc. The line 3b is supplied with the clock pulse CPp from the connection tp ( not shown in FIG. K).
Infolgedessen wird ein parasitischer MIS-Transistor M mit den Elektroden Sb und Sc, der Isolierschicht C_ und der inneren Leitung 3b gebildet. Flg.5 zeigt ein Ersatzschaltbild der in den Fig.3 und 4 dargestellten Halbleiteranordnung; ein an die Source-Elektrode des Transistors M, des Flip-Flop-Kreises Ib angeschlossener Punkt Xb und ein an die Source-Elektrode des Transistors M^ des Flip-Flop-Kreises Ic angeschlossener Punkt Xc sind über Drain und Source des parasitischen Transistors M verbunden; das Gate des parasitischen Transistors M ist mit dem Anschluß 1? verbunden. Wenn infolgedessen der Wert des der Leitung 3b über den Eingangsanschluß tp zugeführten Taktimpulses CP? eine durch die Isolierschicht C2 bestimmte Schwellwertspannung übersteigt, so wird in der Oberfläche des Halbleitersubstrates 2 unter der Isolierschicht C2 eine Inversschicht gebildet, so daß ein Kanal zwischen den Elektroden Sb und Sc entsteht. Ist daher der Wert des Taktimpulses CPp höher als die Schwell-As a result, a parasitic MIS transistor M is formed with the electrodes Sb and Sc, the insulating layer C_ and the inner lead 3b. FIG. 5 shows an equivalent circuit diagram of the semiconductor arrangement shown in FIGS. 3 and 4; a point Xb connected to the source electrode of the transistor M, of the flip-flop circuit Ib and a point Xc connected to the source electrode of the transistor M ^ of the flip-flop circuit Ic are connected via the drain and source of the parasitic transistor M tied together; the gate of the parasitic transistor M is connected to the terminal 1 ? tied together. As a result, when the value of the clock pulse CP ? a defined by the insulating layer C exceeds threshold 2, so is formed in the surface of the semiconductor substrate 2 under the insulating layer 2 C an inverse layer, so that a channel between the electrodes Sb and Sc is produced. Therefore, if the value of the clock pulse CPp is higher than the threshold
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wertspannung des parasitischen Transistors M, wenn das Potential an einem der Verbindungspunkte Xb, Xc den Wert "1" und das Potential am anderen Verbindungspunkt den Wert "0" besitzt, so wird die bei dem Wert "1" gespeicherte Ladung Über den parasitischen Transistor M entladen; ein auszuwertendes Signal geht also verloren, was eine falsche Punktion des Flip-Flop-Kreises zur Folge hat.value voltage of the parasitic transistor M when the potential at one of the connection points Xb, Xc has the value "1" and the potential at the other connection point has the value "0", so the charge stored at the value "1" is discharged via the parasitic transistor M; one to be evaluated Signal is therefore lost, which results in incorrect puncture of the flip-flop circle.
Anhand von Fig.6 sei nun ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Halbleiters beschrieben, der so ausgebildet 1st, daß ein aus Feld-Effekt-Transistoren mit isoliertem Gate aufgebauter Speicherkreis keine falsche Funktion durch einen parasitischen Transistor erhält. In Fig.6 sind Elemente, die denen in Fig.4 entsprechen, mit denselben Bezugszeichen versehen. An exemplary embodiment of the invention is now based on FIG Semiconductor described, which is formed so that a field-effect transistors with insulated gate built-up memory circuit does not receive any incorrect function due to a parasitic transistor. In Fig.6 are elements that correspond to those in Figure 4, provided with the same reference numerals.
Erfindungsgemäß wird die P-Typ-Halbleiterschicht 5 etwa in der Mitte zwischen der Source-Elektrode Sb des Transistors M, des Flip-Flop-Kreises Ib und der Source-Elektrode Sc des Transistors M, des Flip-Flop-Kreises Ic im N-Typ-Halbleitersubstrat 2 ausgebildet, so daß eine PN-Grenzschicht zwischen der P-Typ-Halbleiterschicht 5 und dem N-Typ-Halbleitersubstrat 2 entsteht. Die P-Typ-Halbleiterschicht 5 wird beispielsweise gleichzeitig mit der Herstellung der Source- und Drain-Elektroden Jedes Transistors ausgebildet. Auf der P-Typ-Halbleiterschicht 5 ist ferner eine Elektrode 4 vorgesehen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die innere Leitung 3b zur Zuführung des Taktimpulses CPp an die Elektrode 1J angeschlossen und verbindet damit die P-Typ-Halbleiterschicht 5 mit den Source-Elektroden Sb und Sc der Transistoren M,.According to the invention, the P-type semiconductor layer 5 is approximately in the middle between the source electrode Sb of the transistor M, the flip-flop circuit Ib and the source electrode Sc of the transistor M, the flip-flop circuit Ic in the N- Type semiconductor substrate 2 is formed so that a PN junction between the P-type semiconductor layer 5 and the N-type semiconductor substrate 2 is formed. For example, the P-type semiconductor layer 5 is formed simultaneously with the formation of the source and drain electrodes of each transistor. An electrode 4 is further provided on the P-type semiconductor layer 5. In the exemplary embodiment shown, the inner line 3b for supplying the clock pulse CPp is connected to the electrode 1J and thus connects the P-type semiconductor layer 5 to the source electrodes Sb and Sc of the transistors M 1.
Bei einer solchen Anordnung wird der Taktimpuls CPp. der P-Typ-Halbleiterschicht 5 über die innere Leitung 3b zugeführt; überschreitet der Wert des Taktimpuses CPp die Schwellwertspannung, die durch die Isolierschichten C?h undWith such an arrangement, the clock pulse CPp. supplied to the P-type semiconductor layer 5 via the inner lead 3b; If the value of the clock pulse CPp exceeds the threshold voltage that is passed through the insulating layers C ? h and
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C0 bestimmt ist. so entstehen im Halbleitersubstrat 2 unter 2cC 0 is determined. thus arise in the semiconductor substrate 2 under 2c
den Isolierschichten Cp. und Cp Kanäle, d.h. zwischen der Elektrode Sb und der Halbleiterschicht 5 sowie zwischen der Halbleiterschicht 5 der Elektrode Sc. Selbst wenn jedoch das Potential am Verbindungspunkt Xb oder Xc den Wert "1" besitzt, so übersteigt die Spannung am Verbindungspunkt Xb oder Xc, d.h. an der Elektrode Sb oder Sc, nie den Wert des Taktimpulses CP3. Im Zeitpunkt der Zuführung des Taktimpulses CP„ werden somit die an den Verbindungspunkten Xb und Xc gespeicherten Ladungen nicht durch die Kanäle in die Halbleiterschicht 5 entladen; dadurch wird die Möglichkeit ausgeschlossen, daß die Potentiale an den Verbindungspunkten Xb und Xc, die den Wert "1" besitzen sollen, fehlerhaft den Wert "O" annehmen.the insulating layers Cp. and Cp channels, ie between the electrode Sb and the semiconductor layer 5 and between the semiconductor layer 5 of the electrode Sc. However, even if the potential at the connection point Xb or Xc is "1", the voltage at the connection point Xb or Xc, that is, at the electrode Sb or Sc, never exceeds the value of the clock pulse CP 3 . At the time when the clock pulse CP ″ is supplied, the charges stored at the connection points Xb and Xc are therefore not discharged through the channels into the semiconductor layer 5; this eliminates the possibility that the potentials at the connection points Xb and Xc, which should have the value "1", incorrectly assume the value "O".
Es besteht auf der anderen Seite keine Möglichkeit, daß dann, wenn das Potential am Verbindungspunkt Xb oder Xc den Wert "0" besitzt, es durch die von der Halbleiterschicht 5 abgenommene Spannung auf den Wert "1" angehoben wird. In Fig.7 sind die Ersatzschaltbilder der parasitischen MlS-Transistoren Mb und Mc dargestellt, die in Verbindung mit den Isolierschichten C2. und C2 und den Transistoren M, der Flip-Flop-Kreise Ib und Ic gebildet werden; die Drain-Elektrode des Transistors M^ ist dabei an den Verbindungspunkt Xb (Xc) angeschlossen; der Verbindungspunkt Xb (Xc) ist mit der Elektrode 4 über Drain und Source des parasitischen Transistors Mb (Mc) und das Gate des Transistors Mb (Mc) ist mit der Elektrode 1I verbunden.On the other hand, there is no possibility that when the potential at the connection point Xb or Xc is "0", it is raised to "1" by the voltage taken from the semiconductor layer 5. FIG. 7 shows the equivalent circuit diagrams of the parasitic MIS transistors Mb and Mc, which in connection with the insulating layers C 2 . and C 2 and the transistors M, the flip-flop circuits Ib and Ic are formed; the drain electrode of the transistor M ^ is connected to the connection point Xb (Xc); the connection point Xb (Xc) is connected to the electrode 4 through the drain and source of the parasitic transistor Mb (Mc) and the gate of transistor Mb (Mc) is connected to the electrode 1 I.
In diesem Falle ist die Isolierschicht C2b (Cp ) zur Isolation des Gate des parasitischen Transistors Mb (Mc) dicker ausgebildet als zur Isolation des Gates des Transistors M1; die Steilheit des parasitischen Transistors Mb (Mc) ist daher kleiner als die des Transistors M..In this case, the insulating layer C 2b (Cp) for insulating the gate of the parasitic transistor Mb (Mc) is made thicker than for insulating the gate of the transistor M 1 ; the steepness of the parasitic transistor Mb (Mc) is therefore smaller than that of the transistor M ..
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Selbst wenn daher der Taktimpuls CPp über den Anschluß t2 an die Elektrode H gelangt, wird die Spannung des Taktimpulses CPp durch die Transistoren Mb (Mc) und M1 geteilt, so daß am Verbindungspunkt Xb (Xc) nur eine sehr kleine Spannung vorhanden Ist. Selbst wenn also der Wert des Taktimpulses CP2 höher als die Schwellwertspannungen der parasitischen Transistoren Mb und Mc ist, wird der Wert "O" der Potentiale an den Verbindungspunkten Xb und Xc durch eine falsche Betätigung nicht auf den Wert "1" ansteigen.Therefore, even if the clock pulse CPp reaches the electrode H via the terminal t 2 , the voltage of the clock pulse CPp is divided by the transistors Mb (Mc) and M 1 , so that only a very small voltage is present at the connection point Xb (Xc) . Thus, even if the value of the clock pulse CP 2 is higher than the threshold voltages of the parasitic transistors Mb and Mc, the value "O" of the potentials at the connection points Xb and Xc will not increase to the value "1" by an incorrect operation.
Vorzugsweise wird also die P-Typ-Halbleiterschicht im Zentrum des Bereiches ausgebildet, in dem sich der parasitI-" sehe Transistor bildet.Preferably, therefore, the P-type semiconductor layer is im Center of the area in which the parasitic " see transistor forms.
Die P-Typ-Halbleiterschlcht ist vorzugsweise kleiner als die Source- und Drain-Bereiche des MIS-Transistors, da sie den Integrationsgrad der Schaltungen vergrößert und die Abmessungen der inneren Leitung für die Taktimpulszufuhr verkleinert. The P-type semiconductor thickness is preferably smaller than the source and drain regions of the MIS transistor as they increases the degree of integration of the circuits and reduces the dimensions of the inner line for the clock pulse supply.
Durch die Erfindung wird somit ein unerwünschter Einfluß, insbesondere eine falsche Punktion durch den parasitischen MIS-Transistor vermieden, der unter der inneren Leitung für die Taktimpulszufuhr in der Halbleiteranordnung gebildet k wird, in der beispielsweise eine Vielzahl von Flip-Flop-Kreisen mit MIS-Transistoren auf einem Halbleitersubstrat unter Bildung eines Speicherkreises vorgesehen sind. Erfindungsgemäß kann somit die Stärke der Isolierschicht unter der inneren Leitung für die Taktimpulszufuhr unabhängig von der Spannung des Taktimpulses gewählt werden. The invention provides an undesirable influence, in particular a false puncture through the parasitic MIS transistor is thus avoided, which is k formed by the inner conduit for the clock pulse supply in the semiconductor device, in the example a plurality of flip-flop circuits with MIS Transistors are provided on a semiconductor substrate to form a memory circuit. According to the invention, the thickness of the insulating layer under the inner line for the clock pulse supply can thus be selected independently of the voltage of the clock pulse .
Bei dem vorstehenden Beispiel kann man natürlich Drain und Source des MIS-Transistors gegeneinander vertauschen. In the above example, of course, the drain and source of the MIS transistor can be interchanged.
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