JP2726454B2 - Bi−CMOS型半導体メモリ装置 - Google Patents

Bi−CMOS型半導体メモリ装置

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JP2726454B2 JP63284755A JP28475588A JP2726454B2 JP 2726454 B2 JP2726454 B2 JP 2726454B2 JP 63284755 A JP63284755 A JP 63284755A JP 28475588 A JP28475588 A JP 28475588A JP 2726454 B2 JP2726454 B2 JP 2726454B2
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B10/00Static random access memory [SRAM] devices

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  • Static Random-Access Memory (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、Bi−CMOS型半導体メモリ装置に関する。
(従来の技術) 第2図は、従来のCMOSメモリとしての抵抗負荷型スタ
ティックRAM(SRAM)における1ビット分のメモリセル
部を示す。このメモリセル部は周知の型のものであり、
よって詳しい説明は省略する。この第2図から明らかな
ように、従来は、メモリセル部にはトランジスタとして
全てnチャネルタイプのMOSトランジスタT1〜T4を用い
ている。これは、nチャネルタイプの方がpチャネルタ
イプよりも駆動力が大きいからである。
このようなCMOSメモリの半導体基板としては、第3図
に示すnタイプを用いるものと、第4図に示すnタイプ
を用いるものがある。CMOSメモリへの入力電圧として
は、第3図及び第4図に示すように、−3Vのアンダーシ
ュートが許容されている。このような入力電圧を入力部
2,22に加えると、基板1,21に、第3図および第4図に示
すように、電子が注入される。
第3図のように基板1がpタイプの場合には、注入さ
れた電子は基板1の深くまで拡散する。その拡散により
電子はメモリセル部10のトランジスタ11のn+層14,15に
達し、そこに吸い込まれる。その吸い込みにより、メモ
リセル部11に蓄えられた情報が破壊される。即ち、第2
図に示すようなメモリセル回路では、セル電流が小さく
なるように設計されている。このため、上記拡散電子が
メモリセル部10のトランジスタ11のn+層14,15(例え
ば、第2図のノードN1,N2等)に吸い込まれると、これ
らの部分の電位が変化する。この電位変化によりメモリ
セル部11に蓄えられた情報が容易に破壊される。
これに対し、第4図のように基板21がnタイプの場合
には上記のような情報の破壊は生じない。即ち、基板21
がnタイプの場合には、入力部22及びメモリセル部30
(トランジスタ31)は、共に、pウェル28,29上に形成
される。そして、pウェル28,29はp+層27,36によって電
位VSS(0V)に固定されている。このような状態におい
て、入力部22の入力端子INに先に述べたようなアンダー
シュートの許容され入力電圧を加えると、第4図に示す
ように電子が基板21内に拡散される。拡散した電子はp
ウェル29の近傍に達するが、このpウェル29は先に述べ
たように負電位に固定されているので、電子はpウェル
29内には入っていかない。このため、メモリセル部30に
蓄積された情報が破壊されることはない。
このことから、メモリセル部に蓄積された情報の破壊
を防ぐには、半導体基板をnタイプとすればよいのがわ
かる。しかしながら、Bi−CMOSではSRAMを形成する場合
は、基板をnタイプとすることはできない。それは以下
の理由による。即ち、Bi−CMOSにあっては、バイポーラ
トランジスタのコレクタの電位を個々に分離する必要が
ある。而して、バイポーラトランジスタとしては高性能
化をねらってnpnのものを用いている。つまり、分離す
べきコレクタはnタイプとなる。そのため、基板をnタ
イプとした場合には、コレクタの分離ができない。この
ため、基板をnタイプとすることはできない。
また、エレクトロン注入電流は、上記入力部からのみ
ならず、CMOSのn−MOSのホットエレクトロンに起因す
る基板電流によっても発生する。このような注入電流
も、上記と同様に、素子に大きな影響を与える。その影
響は、素子の微細化に伴って大きなものとなる。
(発明が解決しようとする課題) このように、従来のCMOS型半導体メモリ装置、より詳
しくは、Bi−CMOS型半導体メモリ装置には、アンダーシ
ュートの許された入力電圧が加えられるとメモリセル部
に蓄積された情報が破壊されるという難点があった。
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的
は、アンダーシュートの許された入力電圧が加えられて
も、メモリセル部に蓄積された情報が破壊されることの
ないBi−CMOS型半導体メモリ装置を提供することにあ
る。
〔発明の構成〕
(課題を解決するための手段) 本発明のBi−CMOS型半導体メモリ装置は、半導体基板
上にバイポーラトランジスタとMOSトランジスタとを混
載し、前記MOSトランジスタにより複数のメモリセル部
をマトリクス状に構成し、それらのメモリセル部のいず
れかをアドレス指定によって選択可能とし、さらに前記
MOSトランジスタに対しての入力電圧が加えられるnチ
ャネル型MOSトランジスタである入力部を前記基板に直
接的に形成し、 前記半導体基板としてp型のものを用い、そのp型の
半導体基板に、正電位電源が接続されることにより前記
入力部から前記半導体基板に注入される注入電子を引き
つけるn+層を有する、複数のnウェルを構成し、前記n
ウェルのあるものにp層を形成し、そのp層にn層を形
成することによって前記バイポーラトランジスタをnpn
型のものとして構成し、さらに前記nウェルの他のもの
に、前記正電位電源よりも低電位の正電位が接続されて
前記注入電子の引きつけを行なわず前記n+層に行わせる
一対のp層をチャネルの間隔をおいて形成することによ
り、前記MOSトランジスタをpチャネル型MOSトランジス
タとして構成したことを特徴とするものとして構成され
る。
(作 用) 本発明のBi−CMOS型半導体メモリ装置においては、n
ウェルのn+層には正電位電源が接続され、p型の半導体
基板には負電位電源が接続される。この状態において、
入力部にアンダーシュートのある入力電圧が加えられ
て、半導体基板に電子が注入されても、注入された電子
はnウェルに吸い込まれた後特にn+を通って正電位電源
に流出する。これにより、入力部にアンダーシュートの
ある入力電圧が加えられても、nウェルに形成されたp
チャネルMOSトランジスタには影響が及ぼされることは
なく、メモリセル部の蓄積情報の破壊は生じない。
また、半導体基板をp型としてあるので、npn型のバ
イポーラトランジスタのコレクタ(nタイプ)は個々に
分離され、正常に動作する。
(実施例) 第1図は本発明の一実施例としてのBi−CMOS半導体装
置の要部を示すものである。同図において、Pタイプの
半導体基板41に入力部42、バイポーラトランジスタ43及
びメモリセル部44が形成されている。メモリセル部44の
MOSトランジスタ60はpチャネル型として形成されてい
る。
入力部42は、n+層46,47、ゲート酸化膜48及びゲート
ポリシリコン49を備え、n+層46に入力端子INが接続され
ている。
バイポーラトランジスタ43は、埋込みN+層51、nウェ
ル52及びディープN+層53よりコレクタを形成し、p層54
及びp+層55によりベースを形成し、n+層56によりエミッ
タを形成している。
メモリセル部44は、埋込みN+層58及びnウェル59を備
え、そのnウェル59に形成したディープN+層65を有す
る。このnウェル59にMOSトランジスタ60が形成され
る。即ち、MOSトランジスタ60は、nウェル59の表面近
傍のp+層(拡散層)61,62、nウェル59上のゲート酸化
膜63及びゲートポリシリコン64によって形成される。
上記第1図からわかるように基板41としてはpタイプ
を用いており、バイポーラトランジスタ43のコレクタは
基板41から電気的に分離されている。また、メモリセル
部44のMOSトランジスタは図で示したトランジスタ60以
外のものもすべてpチャネルタイプで形成する。また、
Bi−CMOSプロセスでバイポーラ形成の必要性から埋込み
N+層が形成されるので、nウェル52,59の下には埋込みN
+層51,58が結果的に設けれているが、この埋込み層N+5
1,58は必ずしもなくてもよい。
このような装置においては、バイポーラトランジスタ
43のディープN+層53等とメモリセル部44のディープN+
65等は電位VDD(+5V)とされ、基板41は電位VSS(0V)
とされる。
この状態において入力部42の入力端子INに−3Vのアン
ダーシュートの許された入力電圧が加えられると、第1
図に示すように、基板41内に電子が注入される。注入さ
れた電子は同図に示すように拡散する。拡散によりメモ
リセル部44に達した電子は、電位VDDにある埋込みN+層5
8及びnウェル59に吸い込まれる。吸い込まれた電子の
大部分は、ディープN+層65を通じてVDD電源に流れ込
む。これにより、MOSトランジスタ60には電子は到達し
ない。極く僅かの電子はMOSトランジスタ60に達する
が、拡散層61,62はp+層で形成され、nウェルの電位(5
V)よりも低いので、電子はp+層61,62へは入っていかな
い。よって、基板電子電流によってメモリセル情報が破
壊されることはない。
これにより、Bi−CMOSで信頼性の高いメモリを構成す
ることができる。
〔発明の効果〕
本発明のBi−CMOS型半導体メモリ装置によれば、半導
体基板としてn型のものを用いたので、npn型のバイポ
ーラトランジスタにおけるn型のコレクタを個々に分離
して、そのバイポーラトランジスタを迅速に動作させる
ことを確保できる。さらに、MOSトランジスタをnウェ
ルに形成し、そのnウェルに正電位電源が接続され、そ
のnウェル中に形成されたソース・ドレインとしてのP
層にその正電位電源よりも低電位の正電位が接続される
ようにしたので、入力部にアンダーシュートのある入力
電圧が加れられた際に基板に電子が注入されても、その
電子はMOSトランジスタが形成されたnウェルが正電位
にあることからここに流入し、外部の正電位電源へと流
出する。このとき、このnウェル中に形成されたMOSト
ランジスタにおけるソース・ドレインとしてのP層は、
前記正電位電源よりも低電位であることから、前記入力
部から注入された電子がnウェルを介してそのP層に流
入することはなく、これにより、その電子の影響がMOS
トランジスタ(メモリセル部)に及ぶのが阻止され、メ
モリセル部に蓄積された情報の破壊を防ぐことができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の要部断面図、第2図は半導
体メモリ装置の一部を示す回路図、第3図及び第4図は
従来の半導体メモリ装置の要部断面図である。 41……半導体基板、43……バイポーラトランジスタ、44
……メモリセル部、52,59……nウェル、60……MOSトラ
ンジスタ。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体基板上にバイポーラトランジスタと
    MOSトランジスタとを混載し、前記MOSトランジスタによ
    り複数のメモリセル部をマトリクス状に構成し、それら
    のメモリセル部のいずれかをアドレス指定によって選択
    可能とし、さらに前記MOSトランジスタに対しての入力
    電圧が加えられるnチャネル型MOSトランジスタである
    入力部を前記基板に直接的に形成し、 前記半導体基板としてp型のものを用い、そのp型の半
    導体基板に、正電位電源が接続されることにより前記入
    力部から前記半導体基板に注入される注入電子を引きつ
    けるn+層を有する、複数のnウェルを構成し、前記nウ
    ェルのあるものにp層を形成し、そのp層にn層を形成
    することによって前記バイポーラトランジスタをnpn型
    のものとして構成し、さらに前記nウェルの他のもの
    に、前記正電位電源よりも低電位の正電位が接続されて
    前記注入電子の引きつけを行なわず前記n+層に行わせる
    一対のp層をチャネルの間隔をおいて形成することによ
    り、前記MOSトランジスタをpチャネル型MOSトランジス
    タとして構成したことを特徴とするBi−CMOS型半導体メ
    モリ装置。
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