JP2845869B2 - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

Info

Publication number
JP2845869B2
JP2845869B2 JP60058325A JP5832585A JP2845869B2 JP 2845869 B2 JP2845869 B2 JP 2845869B2 JP 60058325 A JP60058325 A JP 60058325A JP 5832585 A JP5832585 A JP 5832585A JP 2845869 B2 JP2845869 B2 JP 2845869B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
type
collector
impurity concentration
buried layer
transistor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP60058325A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS61218159A (ja
Inventor
伸二 中里
英明 内田
展雄 丹場
展行 後藤
和徳 小野沢
厚 平石
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP60058325A priority Critical patent/JP2845869B2/ja
Priority to KR1019860001004A priority patent/KR940000519B1/ko
Priority to US06/843,614 priority patent/US4672416A/en
Publication of JPS61218159A publication Critical patent/JPS61218159A/ja
Priority to US07/044,202 priority patent/US4868626A/en
Priority to US07/399,952 priority patent/US5029323A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2845869B2 publication Critical patent/JP2845869B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/70Bipolar devices
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • H01L27/04Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/06Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration
    • H01L27/0611Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region
    • H01L27/0617Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region comprising components of the field-effect type
    • H01L27/0623Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region comprising components of the field-effect type in combination with bipolar transistors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S257/00Active solid-state devices, e.g. transistors, solid-state diodes
    • Y10S257/903FET configuration adapted for use as static memory cell

Description

【発明の詳細な説明】 [技術分野] この発明は、半導体集積回路装置の高集積化に関す
る。 [背景技術] サイエンスフォーラム社発行「超LSIデバイスハンド
ブック」(発行日 昭和58年11月28日)305頁〜313頁に
も示されるように、VLSIメモリの開発が進められてい
る。 スタティックRAM(ランダムアクセスメモリ)等の記
憶装置の大容量化,高速化が進められ、例えばスタティ
ックRAMはCMOSを用いて64kビットの大容量製品の時代を
迎えた。 半導体記憶装置(以下半導体メモリという)の記憶容
量の大容量化(特に64kビット以上)に伴って、半導体
チップ面積も増大し、RAMのアドレス回路の信号線は大
面積の半導体チップ上で長距離にわたり配置される。こ
れにともないアドレス回路の信号線の等価分布抵抗も大
きくなる。また、微細化のためにホトリソグラフィー技
術を改良することによってアドレス回路の信号線の配線
が2μm以下となると、信号線の等価分布抵抗も一層大
きくなる。また、大容量化に伴って各回路のファンアウ
トも大きくなるので、次段MOSのゲート容量による負荷
容量も大きくなる。従って、2μmのホトリソグラフィ
ー技術を用いアドレス回路の全てがCMOSによって構成さ
れた64kビットMOSRAMにおいては、アドレスのアクセス
タイムは30nsecが限界と思われる。 そこで本出願人等は、本発明前にアクセスタイムをさ
らに高速化する技術として、バイポーラトランジスタ
と、CMOSとを混在させた記憶装置技術(以下Bi−CMOS技
術と称す)を開発した。 その概要を簡単に述べると以下のようなものである。 すなわち、半導体メモリ内のアドレス回路、タイミン
グ回路などにおいて、長距離の信号線に寄生する容量を
充電および放電する出力トランジスタ及びファンアウト
の大きな出力トランジスタはバイポーラトランジスタに
より構成され、論理処理、例えば反転,非反転,NAND,NO
R等を行なう論理回路はCMOS回路より構成されている。C
MOS回路によって構成された論理回路は低消費電力であ
り、この論理回路の出力信号は、低出力インピーダンス
のバイポーラ出力トランジスタを介して長距離の信号線
に伝達される。低出力インピーダンスであるバイポーラ
出力トランジスタを用いて出力信号を信号線に伝えるよ
うにしたことにより、信号線の浮遊容量に対する信号伝
播遅延時間の依存性を小さくすることができるという作
用によって低消費電力で高速度の半導体メモリを得ると
いうものである。 上記Bi−CMOS技術に係るスタティックRAMにおいて
は、本発明者らの開発による第6図に示されるような準
CMOSインバータが、デコーダやワード線選択駆動回路
(ワード・ドライバ)を構成するゲート回路として使用
されている。 準CMOSインバータは、MISFET(絶縁ゲート型電界効果
トランジスタ)M1,M2による準CMOSインバータとMISFET
M3,M4およびこれらによって駆動される一対のバイポー
ラ出力トランジスタT1,T2からなるトーテムポール型の
出力段とによって構成されている。 この準CMOSインバータは、出力トランジスタが低出力
インピーダンスのバイポーラトランジスタT1,T2である
ため、デコーダの信号線やワード線の負荷容量を高速で
充放電できることにより、信号の伝播遅延時間を極めて
小さくできる。 デコーダ等においては、上記のような準CMOSインバー
タがワード線の数だけ並んで形成される。そこで、上記
準CMOSインバータ内の出力トランジスタT1に着目してみ
ると、そのコレクタ端子には電源電圧Vccが印加され
る。そのため、ワード・ドライバのように上記準CMOSイ
ンバータを複数個並べて形成する場合、そのうち出力ト
ランジスタT1については、例えば第7図に示すように、
それらを同一のN+埋込層の上に形成してコクレタを共通
化することによって、集積度を高めることができると考
えられる。 本発明者らの開発したプロセス技術を用いれば、その
構造は次の様になる。P型単結晶シリコン基板のような
半導体基板1の主面に選択的にナイトライド膜を形成
し、これをマスクとしてN型不純物を基板1に導入し、
N+埋込層2aを形成する。熱酸化を行ないN+埋込層2a上に
酸化膜を成長させた後、ナイトライド膜を除去し、上記
酸化膜をマスクとしてP型不純物を導入しN+埋込層2aに
対してセルフアラインでP+埋込層2bを形成する。その上
にN-型エピタキシャル層を成長させて、上記両埋込層2
a,2bと同様な方法により、N型ウェル3及びP型ウェル
8を形成する。このN型ウェル3内にバイポーラトラン
ジスタのベース領域4,エミッタ領域5又はPチャンネル
型MOSFETのソース,ドレイン領域が形成される。一方、
P型ウェル8内にはNチャンネル型MOSFETのソース領域
9a,ドレイン領域9bが形成される。 注目すべき点は、P,N両ウェルとその上に形成された
P,N両埋込層を有しているため、それ自体でアイソレー
ションが行なわれていること、及び上記4つの層を形成
するのに1枚のマストしか用いない等のすぐれた特徴を
有していることである。さらに、P,N両埋込層があるた
め、寄生PNP,NPNトランジスタのベース濃度が高くCMOS
特有のラッチアップが発生しないようになっていること
である。 上記デバイスの構造で、ワード・ドライバに使用され
る準CMOSインバータを形成するのであるが、複数のコレ
クタ接地型の出力トランジスタT1の高集積化のために、
同一のN型ウェル3内にP型ベース領域4とN型エミッ
タ領域5を複数個形成し、また上記N型ウェル3にはN+
埋込層2aに達するようなN型のコレクタ引上げ口6を1
つだけ形成する。7は半導体基板1の主面に形成された
各素子間の分離用選択酸化膜(LOCOS)である。10は上
記MISFETのゲート電極、11は層間絶縁膜、12はチャンネ
ルストッパ層である。 上記構成のバイポーラ・トランジスタにおいては、共
通のコレクタ領域たるN+埋込層2aに対して、一つだけし
かコレクタ引上げ口6が設けられていない。そのため、
アドレス信号により複数のワード線の中から1つのワー
ド線が選択されて、対応するワードドライバの出力トラ
ンジスタT1のベースにハイレベルの信号が印加されて、
コレクタ電流により、ワード線がハイレベルとなる。こ
の出力トランジスタが、電源電圧Vccが印加されるコレ
クタ引上げ口6から最も離れたトランジスタT1′である
場合に、このトランジスタT1′のベース端子にのみハイ
レベルの電圧(Vcc)が印加されてコレクタ電流が流さ
れたとき、N+埋込層2aの持つ拡散抵抗Rcsによって、N+
埋込層2aの電位が局部的に降下する。これによって、P
型ベース領域4とN+埋込層2aおよびP型半導体基板1と
の間に存在する寄生のPNPトランジスタTsが導通され
て、基板の電位が浮き上がるおそれがある。その結果、
第7図に示すように、このトランジスタの近傍に設けら
れている例えばNチャンネル形MISFETのソース領域(9
a)とPウェル領域8と上記N+埋込層2aとよび半導体基
板1との間に存在する寄生のサイリスタが導通されて、
ラッチアップ現象が生じるという不都合があることが本
発明者によって明らかにされた。 さらに、特徴的なことは、1つの準CMOSインバータの
ような基本ゲート回路内のコレクタ接地バイポーラ出力
トランジスタT1とソースが接地となるNMISFETM2,M4
の間で起きる特殊なラッチアップ現象である。 上記のような基本ゲート回路内のラッチアップ現象を
防止し、信頼性を向上するためには、コレクタ接地型ト
ランジスタは各々個別の埋込層に形成する必要があるの
で、その占有面積(レイアウト面積)は縮小できない。
高集積化された半導体メモリ装置、ゲートアレイ等に
は、同種の基本ゲート回路や基本セルが反復して使用さ
れるため、それらの占有面積を縮小できなければ、全体
のチップ面積が増加してしまうという不都合も生じてし
まうことがわかった。 [発明の目的] この発明の目的は、複数のコレクタ接地型トランジス
タの高集積化を保ちつつ半導体集積回路装置の信頼性を
向上できる半導体技術を提供することにある。 この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴
については、本明細書の記述および添附図面から明らか
になるであろう。 [発明の概要] 本願において開示される発明のうち代表的なものの概
要を説明すれば、下記のとおりである。 同一の埋込層の上に複数個のコレクタ接地型バイポー
ラ・トランジスタを形成して高集積化する際に、共通の
埋込層に達するコレクタ引上げ口を少なくともそれらの
トランジスタの中央に一つさらに望ましくは各トランジ
スタ(ベース領域)間にそれぞれ設け高集積化を計る。 上記のようにコレクタ引上げ口を設けたことによりコ
レクタ抵抗を下げることができ、それらの高集積化され
たトランジスタのうち一にのみコレクタ電流が流された
としても、埋込層の電位が局部的に大きく低下しないよ
うにして、寄生トランジスタによる半導体基板の電位の
浮き上がりを防止し、ラッチアップ強度を高くするとい
う上記目的を達成するものである。 ちなわち、本発明の代表的実施形態は、 複数の行および複数の列に配置された複数のメモリセ
ルを含むメモリマット(M−MAT1〜M−MAT4)と、 アドレス信号(A0〜A15)に応答して上記メモリマッ
トの上記複数のメモリセルを選択する選択回路(X−AD
B1,X−ADB2,Y−ADB1,Y−ADB2,X−DEC1、X−DEC2,Y−DE
C1〜Y−DEC4)とを半導体基板の主表面上に具備してな
り、 上記選択回路(X−ADB1,X−ADB2,Y−ADB1,Y−ADB2,X
−DEC1、X−DEC2,Y−DEC1〜Y−DEC4)は、上記メモリ
マットの上記複数の行から所定の行を選択する行選択回
路(X−DEC1、X−DEC2)と、上記メモリマットの上記
複数の列から所定の列を選択する列選択回路(Y−DEC1
〜Y−DEC4)とを含み、 上記行選択回路(X−DEC1、X−DEC2)は複数のゲー
ト回路を含んでなる半導体集積回路装置であって、 上記行選択回路の上記複数のゲート回路のそれぞれ
は、入力部はCMOSトランジスタを含み、出力部はエミッ
タが上記複数の行の対応する行を駆動するコレクタ接地
型バイポーラトランジスタを含んでなるBi−CMOSゲート
回路により構成されてなり、 上記行選択回路の上記複数のゲート回路の複数のコレ
クタ接地型バイポーラトランジスタ(T11,T12)は、P
型半導体基板(1)上の同一の高不純物濃度N型埋込層
(2a)の上に形成されたN型ウェル層(3)内部に形成
された複数のP型ベース領域(4)と、該複数のP型ベ
ース領域(4)のそれぞれの内部に形成されたN型エミ
ッタ領域(5)により形成され、 上記複数のコレクタ接地型バイポーラトランジスタ
(T11,T12)の上記複数のP型ベース領域(4)の間に
は上記半導体基板の上記主表面から上記同一の高不純物
濃度N型埋込層(2a)に直接接触するように形成された
コレクタ引き出し口である共通の高不純物濃度N型半導
体領域(6)を具備してなり、 上記共通の高不純物濃度N型半導体領域(6)と上記
同一の高不純物濃度N型埋込層(2a)とを介して上記複
数のコレクタ接地型バイポーラトランジスタ(T11
T12)のコレクタとしての上記N型ウェル層(3)に動
作電位(Vcc)が供給され、 上記共通の高不純物濃度N型半導体領域(6)と上記
同一の高不純物濃度N型埋込層(2a)との抵抗値(Rc
s)は、上記P型ベース領域(4)と上記N型ウェル層
(3)および上記同一の高不純物濃度N型埋込層(2a)
と上記P型半導体基板(1)との間に存在する寄生PNP
トランジスタの導通によるラッチアップを防止する如く
設定されてなることを特徴とする。 〔作用〕 複数のメモリセルを含むメモリマットと選択回路とを
含む半導体集積回路装置において、もし、選択回路を構
成するコレクタ接地型バイポーラトランジスタのコレク
タ抵抗が高く、選択回路に寄生サイリスタ導通によるラ
ッチアップが生じたとすると、寄生サイリスタ導通によ
る不所望な電流がメモリマットのメモリセルにも流れ
て、このメモリセルの不所望な情報反転を生じる危険が
有る。 これに対して、上述の本発明の代表的実施形態による
半導体集積回路装置によれば、複数の行および複数の列
に配置された複数のメモリセルを含むメモリマットと選
択回路とを含む半導体集積回路装置において、特に同一
の高不純物濃度N型埋込層(2a)に直接接触するように
形成されたコレクタ引き出し口である共通の高不純物濃
度N型半導体領域(6)を具備することによって、チッ
プ占有面積を小さく保ちながら、選択回路を構成する複
数のコレクタ接地型バイポーラトランジスタのコレクタ
抵抗を下げることができ、寄生サイリスタ導通によるラ
ッチアップを防止することができる。 以下この発明を実施例とともに詳細に説明する。 [実施例] 本発明の実施例の説明に先立ち、本発明の特徴を簡単
に説明する。 複数のコレクタ接地型のバイポーラトランジスタを同
一の埋込層上に高集積化して形成する場合、上記埋込層
上に形成した各トランジスタのベース領域間に、埋込層
に達するように各々コレクタ引出し口を設ける様にす
る。 このコレクタ引出し口は、埋込層に寄生するシリーズ
抵抗(拡散抵抗)Rcsを低減するように働き、それらの
トランジスタの内の一つのトランジスタが動作状態にな
っても、埋込層の電位が局部的に低下せず、そのトラン
ジスタのベースとコレクタが逆バイアス状態にならない
ので、基板の電位の浮上がりやそれに起因するラッチア
ップ現象が発生せず信頼性を向上する。 実際には、第1図(A),(B)、第2図(A),
(B),(C)に示されるような構造となり、各ベース
領域4間に複数のコレクタ引出し口6が設けられる。 この構造においては、従来必要であった各トランジス
タのベース領域間の素子分離用酸化膜7が不必要とな
り、その部分にコレクタ引出し口を設けられるため、従
来と同程度、あるいはそれ以上に高集積化してそのトラ
ンジスタを形成できる利点がある。また、NMISFETとバ
イポーラのラッチアップを考慮せずにレイアウトできる
ので、レイアウト設計が簡単にできる。 しかも、上記の様にコレクタ引出し口を形成すること
により、コレクタ接地型トランジスタを有するゲート回
路(基本セル)自体のチップにしめる占有面積を減少さ
せることができ、半導体メモリ装置の如く、同種のゲー
ト回路が多数個使用される半導体集積回路のチップ面積
を少なくできる。 さらにまた、第5図に示される様に、1つの基本セル
内に複数のバイポーラトランジスタやバイポーラトラン
ジスタの電極を短絡させて形成されたダイオード等があ
る場合に、ラッチアップに関係しないバイポーラトラン
ジスタやダイオードであっても本発明のコレクタ引出し
口構造にすれば、基本セルの占有面積がさらに低減でき
る。 以下、本発明者らが開発したBi−CMOSスタティックRA
Mのレイアウトを説明しながら、図面を用いて本発明の
実施例を詳細に説明する。 第3図には、本発明をBi−CMOS型のスタティックRAM
に適用した場合のチップ全体のレイアウトの一実施例を
示されている。図中鎖線Aで囲まれた各回路ブロック
は、半導体集積回路技術によって単結晶シリコン基板の
ような一個の半導体チップ上において形成される。 本実施例のスタティックRAMは、メモリアレイ部が4
つのメモリマットM−MAT1〜M−MAT4に分割され、各メ
モリマットM−MAT1〜M−MAT4内には、公知の高抵抗負
荷形のメモリセルが例えば128行×128列のようなマトリ
ックス上に配設されている。 上記メモリマットM−MAT1とM−MAT2との間およびメ
モリマットM−MAT3とM−MAT4との間には、両側にワー
ド線選択駆動回路X−DR1とX−DR2とを有するXデコー
ダX−DEC1と、両側にワード線選択駆動回路X−DR3と
X−DR4を有するXデコーダX−DEC2とがそれぞれ配設
されている。 また、各メモリマットM−MAT1〜M−MAT4の一側(図
では下側)には、各マット内に配設されたデータ線対
を、コモンデータ線対に接続させるためのカラムスイッ
チ群Y−SW1〜Y−SW4と、これらのカラムスイッチ群内
のアドレス信号A7〜A15に対応する一対のカラムスイッ
チを選択的にオン状態にさせるYデコーダY−DEC1〜Y
−DEC4およびセンスアンプ,書込みドライバ列SA,WD1〜
SA,WD4が配設されている。 さらに、上記メモリマットM−MAT1〜M−MAT4の両側
方には、外部から供給されるアドレス信号A0〜A15に基
づいて、上記XデコーダX−DEC1,X−DEC4やYデコーダ
Y−DEC1〜Y−DEC4に対する内部アドレス信号を形成す
るXアドレスバッファ回路X−ADB1,X−ADB2およびYア
ドレスバッファ回路Y−ADB1,Y−ADB2が配設されてい
る。アドレスバッファ回路X−ADB1〜Y−ADB2は、特に
制限されないが、それぞれプリデコード機能をも有して
いる。 上記Yアドレスバッファ回路Y−ADB2の下方には、入
力バッファ回路DIBと出力バッファ回路DOBおよび外部か
ら供給される制御信号CSやWEに基づいて適当な内部制御
信号を形成するタイミング発生回路TG1,TG2等が配設さ
れている。 そして、この実施例では、第1図に示すごとく、半導
体チップAの左右両側縁に沿って、アドレス信号A0〜A
15や制御信号CS,WEおよび回路の電源電圧Vccおよび接地
電位GNDが印加されるパッドP1〜P24が、ピン配置に対応
した所定の順序で配列、形成されている。しかも、この
実施例では、上記パッドP1〜P24のうち、電源電圧Vccに
対応するパッドと接地電位GNDに対応するパッドがそれ
ぞれ2つずつ形成され、そこに印加された電圧が電源電
圧Vcc1とVcc2および接地電位GND1,GND2としてチップ内
部に供給されるようにされている。 また、特に制限されないが、上記パッドP1〜P24のう
ちP14の両側方(図では上下)には、データ出力バッフ
ァ回路DOBの最終段のプッシュ・プル方出力段を構成す
る比較的サイズの大きなPチャンネル型MISFETT59とN
チャンネル型MISFETT60とが配設されている。そして、
上記パッドP17に印加された接地電位GND2が、配線L1
よって上記MISFETT60にのみ供給され、またパッドP5
印加された電源電圧Vcc2が、半導体チップAの周縁のパ
ッドP1〜P24よりも外側の縁部に沿って形成された電源
ラインL2によって、上記MISFETT59にのみ供給されるよ
うにされている。 一方、パッドP6およびP18に印加された電源電圧Vcc1
と接地電位GND1は、チップ縁部の上記パッドP1〜P24
よび上記電源ラインL2よりも内側の一に形成された電源
ラインL3,L4によって、前記アドレスバッファX−ADB
1,ADB2,Y−ADB1,Y−ADB2やデコーダX−DEC1,X−DEC2,Y
−DEC1〜Y−DEC4等、上記出力バッファ回路DOBの最終
段(MISFETT59,T60)以外の回路に供給されるようにさ
れている。 第1図(A)には、上記デコーダX−DEC1〜Y−DEC4
やワード線選択駆動回路X−DR1〜X−DR4に使用される
第6図に示すような準CMOSインバータ内のバイポーラ出
力トランジスタT1のデバイス構造の一実施例が示されて
いる。この実施例では、複数個の準CMOSインバータを並
べて高集積化して形成する場合に、同一の電源電圧Vcc
がコレクタ端子に印加されるコレクタ接地出力トランジ
スタT11,T12,T13を複数個同一のN+埋込層2aのN型ウ
ェル層3内に形成するとともに、各トランジスタのベー
ス領域4,4間にそれぞれN+埋込層2aに達するようなコレ
クタ引上げ口となるN型半導体領域6を形成するもので
ある。第1図(B)には、その場合の平面的なレイアウ
トが示されている。 これによって、同一のN+埋込層2a上に複数個の出力ト
ランジスタT11,T12,T13を形成しても、コレクタ引上
げ口となるN型半導体領域6の拡散抵抗RcsはN+埋込層2
aの拡散抵抗Rcsよりも小さいので、N+埋込層2a上のいず
れか一つのトランジスタにのみコレクタ電流が流された
ときにも、N+埋込層2aの電位が局部的に大きく下がって
しまうことがない。その結果、Vccレベルの入力電圧が
印加されたP型ベース領域4とN+埋込層2aとの間のPN接
合が順方向にバイアスされて、基板1との間に存在する
寄生のPNPトランジスタが導通状態にされるおそれがな
い。これによって、第7図に示したような構造のトラン
ジスタを有するBi−CMOSスタティックRAMに比べてラッ
チアップが起きにくくなるという利点がある。 また、ラッチアップの発生を防止するためだけなら、
別々のN+埋込層(2a)上に各々のトランジスタを形成す
ればよい。しかし、このように各トランジスタを別々の
N+埋込層上に形成すると、第2図(A)において斜線E
で示すような箇所に分離用の選択酸化膜(7)が必要
で、かつその下にチャンネルストッパ層を形成する必要
がある。そのため、回路全体の占有面積が大きくなり、
高集積化でない。さらに、ワードドライバ部分において
は、メモリセルの巾しかレイアウト面積がないため、レ
イアウトが困難になってくる。 しかしながら、上記実施例では、複数個のコレクタ引
上げ口6が必要であるものの、同一N+埋込層上に複数個
のトランジスタを形成しているので、別々のN+埋込層上
に形成する場合に比べて集積度が高くでき、回路全体の
占有面積もあまり増大しない。 しかも、第7図の構造では、分離用選択酸化膜7が形
成されていた部分(ベース領域4,4の間)に、選択酸化
膜7を形成しないで、代わりに第1図(A)のようにそ
こにコレクタ引上げ口6を形成するので、第7図の構造
のトランジスタを用いた回路に比べて占有面積が縮小で
きる。 さらに、第2図(A)に示すものと同じレイアウトを
とり、かつこのトランジスタを同一のN+埋込層上に形成
して、斜線Eで示す部分に、各々のコレクタ引上げ口6
a,6bとは別個の共通のコレクタ引上げ口6cを形成してや
ることによって高集積化できる。注目すべきは、埋込層
分離型のトランジスタと同程度の占有面積しるとして
も、コレクタ抵抗Rcsの値を比較すると、第2図(A)
では共通コレクタ引出し口6cがあるため、コレクタ抵抗
Rcsを大幅に引き下げてやることができる。 第2図(B)は、第2図(A)のIIIb−IIIb′に沿う
断面図である。 第2図(C)は、他の一実施例を示す。この実施例
は、トランジスタT11,T12のベース領域4,4の間に1つ
だけコレクタ引上し口6が設けられたもので、高集積化
には優れている。 注目すべきは、上記如き構造とすれば、トランジスタ
T11,T12のレイアウト面積の低減が可能となり高集積化
できるとともに、ラッチアップ耐量の高いレイアウトが
可能となる。特に、ワード線ドライバX−DR1,X−DR2,X
−DR3,X−DR4部分は、ワード線の数だけ第6図の準CMOS
インバータが配置されるが、各準CMOSインバータのレイ
アウト面積は、メモリセルの巾により制限されているの
で、高集積化が可能な、しかもラッチアップが行なにく
い準CMOSインバータのレイアウトが必要となってくる。 しかし、出力トランジスタT11,T12を第2図(A),
(C)の如きレイアウトとすればメモリセルの巾に出力
トランジスタT11,T12をレイアウトすることが可能とな
る。実際のレイアウト図を第2図(D)に示す。このよ
うに2つの準CMOSインバータINV1,INV2を単位として配
置され、コレクタ接地トランジスタT11,T12は、第2図
(C)の形でコレクタ引出し口6を高集積化する。
M11,M12は、PMISFET,M21,M22は、第6図のNMISFETT2
に対応するNMISFET、M3に対応するMISFETTはM31,M32
M4に対応するMISFETTはM41,M42、T1に対応するのは
T21,T22である。 このように、コレクタ接地トランジスタT11,T12を高
集積化できるのでa−b間の距離を小さくでき、ワード
線ドライバをラッチアップの発生をおさえつつ高集積化
できる。 第4図は、Xアドレスバッファ回路X−ADB等に使用
される準CMOS・3入力NAND回路を示している。 準CMOS・3入力NAND回路は、PチャンネルMISFETM8
M11により構成された入力論理処理部と、NPNバイポーラ
出力トランジスタT3,T4により構成された出力部とを含
む。MISFETM11は、T4のベース蓄積電荷を放電するため
のスイッチ用MISFETとして動作する。 3つの入力端子IN1〜IN3の全てにハイレベルの入力信
号が印加されると、M5〜M7がオフとなり、M8〜M10がオ
ンとなる。すると、出力部では、T3はオフとなり、出力
端子OUTがハイレベルにあるときはM8〜M10を介してT4
ベース電流が供給され、M4がオンとなる。出力端子OUT
の容量性負荷C1の電荷は、T4のコレクタ・エミッタ経路
を介して接地電位点に高速で放電されるとともに、容量
性負荷C1,ダイオードD1,MISFETM8〜M10,T4のベース
・エミッタ接合のルートにも放電々流が流れる。この時
のダイオードD1の両端の間の電圧降下によって、T3は確
実にオフに制御される。 3つの入力端子INI1〜IN3の少なくともいずれかひと
つにロウレベルの入力信号が印加されると、ノードN7
ハイレベルとなり、T3はオンとなって、容量性負荷C1
T3のコレクタ・エミッタ経路を介して高速で充電され
る。ノードN7がハイレベルとなることにより、M11のド
レイン・ソース経路を介て高速で放電され、T4のターン
オフ速度を向上することができる。 このように第4図の準CMOS・3入力NAND回路の出力部
はバイポーラ・トランジスタT3,T4により構成されるた
め、容量性負荷C1の充電・放電が高速度で実行される。 第5図は、第4図の準CMOS・3入力NAND回路2個をレ
イアウトした場合の基本セル61(a,b,c,dで囲まれた範
囲)を示している。 コレクタ接地形出力トランジスタT3,T3′は本発明に
より高集積化され、かつコレクタ引出し口60を同図の如
く形成してラッチアップ耐量を高める。さらに、ラッチ
アップに関係するNMISFETM11,M11′とT3,T3′を設定
的に許す範囲内で遠く離して配置することにより、基本
セル61内で発生する可能性のあるラッチアップを防止す
る。 しかも、ラッチアップに関係しないダイオードD1(NP
Nトランジスタのベース・コレクタを短絡)と出力トラ
ンジスタT4をも本発明のコレクタ引出し構造62,62′と
し、高集積化をはかり、基本セルのa−b(C−D)間
の距離を縮小して、第4図の準CMOS・3入力NAND回路の
占有面積を小さくする。特に半導体メモリ装置やゲート
アレイの如く、同種の回路を多数使用する半導体装置で
は、基本セルの面積で半導体チップの面積が決定されて
しまうが、基本セル自体の面積を縮小できるので、半導
体チップの面積が縮小できる。 尚、基本セルはチップ全体のレイアウト設定時に単位
となるものであり、設計時は、例えば第6図のように基
本セル61のa−b辺に基本セル6″のc″−d″辺が隣
接して配置され、c−d辺には基本セル61のa′−b′
辺が隣接して配置される。 なお、上記実施例では、同一基板上に2個または3個
のバイポーラ・トランジスタが形成されているが、トラ
ンジスタの数は2個あるいは3個に限定されず、4個以
上であつてもよい。 また、本実施例の適用の対象となったBi−CMOS型スタ
ティックRAMでは、XデコーダX−DEC1とYデコーダY
−DEC1、Y−DEC1に囲まれた部分およびX−DEC2とY−
DEC3、Y−DEC4に囲まれた部分に、それぞれ回路を構成
する素子の形成されない空白領域E1,E2が生じる(第1
図参照)ので、この空白領域E1,E2を利用して、そこに
品質検査用のバイポーラトランジスタ素子およびMISFET
を形成してある。さらに、この他に、耐圧検査用のMOS
キャパシタやバイポーラ連続トランジスタ、しきい値電
圧のばらつき検査用のMOS連続トランジスタ、シート抵
抗検査用のポリシリコン抵抗等の素子を空白領域E1,E2
に形成するようにしてもよい。これによって、Bi−CMOS
回路に使用されるすべての素子の特性検査が可能とな
り、製品の品質向上が図れる。 [効果] 同一の埋込層の上に複数個のバイポーラ・トランジス
タを形成して高集積化する際に、上記埋込層に達するコ
レクタ引上げ口を少なくともその中央に一つもしくは各
ベース領域間にそれぞれ設けてなるので、各トランジス
タのコレクタ抵抗のうち一つにのみコレクタ電流が流さ
れたとしても、埋込層の電位が局部的に大きく低下しな
い、これによって、寄生トランジスタによる半導体基板
の電位の浮き上がりが防止され、ラッチアップ強度が向
上でき、半導体集積回路の信頼性が向上されるという効
果がある。 以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき
具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。例えば、前記第2図の
実施例では、各コレクタ引上げ口6とベース領域4との
間に選択酸化膜7が形成されていない構造のものが示さ
れているが、各コレクタ引上げ口6とベース領域4との
間に選択酸化膜7を形成するようにしてもよいことはい
うまでもない。 [利用分野] 以上の説明では主として本発明者によってなされた発
明をその背景となった利用分野であるBi−CMOS型スタテ
ィックRAMに適用したものについて説明したが、この発
明はそれに限定されるものでなく、マイクロコンピュー
タやゲートアレイなど複数のメモリセルを含むメモリマ
ットと選択回路とを含むBi−CMOS型の半導体集積回路装
置一般に利用することができる。
【図面の簡単な説明】 第1図(A)は、本発明に係るバイポーラ・トランジス
タの構造の一実施例を示す断面図、 第1図(B)は、その平面図、 第2図(A)は、本発明の他の実施例を示す平面図、 第2図(B)は、その断面図、 第2図(C)は、本発明のさらに他の実施例を示す平面
図、 第2図(D)は、本発明によるワード線ドライバのレイ
アウトを示す平面図、 第3図は、本発明の適用の対象となるBi−CMOS型スタテ
ィックRAMの一構成例を示す説明図、 第4図は、本発明に係るBi−CMOSスタティックRAMに使
用される準CMOS・3入力NAND回路図、 第5図は、本発明を適用した第4図の準CMOS・3入力NA
ND回路のレイアウト(基本セル)平面図、 第6図は、本発明に係るBi−CMOS型スタティックRAMに
使用される準CMOSインバータの一例を示す回路図、 第7図は、従来の同一埋込層上複数のバイポーラ・トラ
ンジスタを形成する場合の一般的な構造を示す断面図で
ある。 M−MAT1〜M−MAT4…メモリマット、X−DEC1,X−DEC2
…Xデコーダ、X−DR1〜X−DR4…ワード線選択駆動回
路、Y−DEC1〜Y−DEC4…Yデコーダ、1…半導体基
板、2a…N+埋込層、2b…P+埋込層、3…エピタキシャル
層、4…ベース領域、5…エミッタ領域、6,6a〜6c…コ
レクタ引上げ口、7…選択酸化膜、8…Pウェル領域、
9a,9b…ソース,ドレイン領域、10…ゲート電極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 後藤 展行 高崎市西横手町111番地 株式会社日立 製作所高崎工場内 (72)発明者 小野沢 和徳 高崎市西横手町111番地 株式会社日立 製作所高崎工場内 (72)発明者 平石 厚 日立市久慈町4026番地 株式会社日立製 作所日立研究所内 (56)参考文献 特開 昭59−84541(JP,A) 特開 昭60−38857(JP,A) 特開 昭59−78554(JP,A) 実開 昭59−98656(JP,U)

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.複数の行および複数の列に配置された複数のメモリ
    セルを含むメモリマットと、 アドレス信号に応答して上記メモリマットの上記複数の
    メモリセルを選択する選択回路とを半導体基板の主表面
    上に具備してなり、 上記選択回路は、上記メモリマットの上記複数の列から
    所定の行を選択する行選択回路と、上記メモリマットの
    上記複数の列から所定の列を選択する列選択回路とを含
    み、 上記行選択回路は複数のゲート回路を含んでなる半導体
    集積回路装置であって、 上記行選択回路の上記複数のゲート回路のそれぞれは、
    入力部はCMOSトランジスタを含み、出力部はエミッタが
    上記複数の行の対応する行を駆動するコレクタ接地型バ
    イポーラトランジスタを含んでなるBi−CMOSゲート回路
    により構成されてなり、 上記行選択回路の上記複数のゲート回路の複数のコレク
    タ接地型バイポーラトランジスタは、P型半導体基体上
    の同一の高不純物濃度N型埋込層の上に形成されたN型
    ウェル層内部に形成された複数のP型ベース領域と、該
    複数のP型ベース領域のそれぞれの内部に形成されたN
    型エミッタ領域により形成され、 上記複数のコレクタ接地型バイポーラトランジスタの上
    記複数のP型ベース領域の間には上記半導体基板の上記
    主表面から上記同一の高不純物濃度N型埋込層に直接接
    触するように形成されたコレクタ引き出し口である共通
    の高不純物濃度N型半導体領域を具備してなり、 上記共通の高不純物濃度N型半導体領域と上記同一の高
    不純物濃度N型埋込層とを介して上記複数のコレクタ接
    地型バイポーラトランジスタのコレクタとしての上記N
    型ウェル層に動作電位が供給され、 上記共通の高不純物濃度N型半導体領域と上記同一の高
    不純物濃度N型埋込層との抵抗値は、上記P型ベース領
    域と上記N型ウェル層および上記同一の高不純物濃度N
    型埋込層と上記P型半導体基体との間に存在する寄生PN
    Pトランジスタの導通によるラッチアップを防止する如
    く設定されてなることを特徴とする半導体集積回路装
    置。 2.上記行選択回路の上記複数のゲート回路の上記複数
    のコレクタ接地型バイポーラトランジスタは各エミッタ
    は各出力の負荷容量を上記動作電位に向かって充電する
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の半導体
    集積回路装置。
JP60058325A 1985-03-25 1985-03-25 半導体集積回路装置 Expired - Lifetime JP2845869B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60058325A JP2845869B2 (ja) 1985-03-25 1985-03-25 半導体集積回路装置
KR1019860001004A KR940000519B1 (ko) 1985-03-25 1986-02-13 반도체 장치
US06/843,614 US4672416A (en) 1985-03-25 1986-03-25 Semiconductor device
US07/044,202 US4868626A (en) 1985-03-25 1987-04-30 Semiconductor device
US07/399,952 US5029323A (en) 1985-03-25 1989-08-29 Semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60058325A JP2845869B2 (ja) 1985-03-25 1985-03-25 半導体集積回路装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS61218159A JPS61218159A (ja) 1986-09-27
JP2845869B2 true JP2845869B2 (ja) 1999-01-13

Family

ID=13081137

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60058325A Expired - Lifetime JP2845869B2 (ja) 1985-03-25 1985-03-25 半導体集積回路装置

Country Status (3)

Country Link
US (3) US4672416A (ja)
JP (1) JP2845869B2 (ja)
KR (1) KR940000519B1 (ja)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2845869B2 (ja) * 1985-03-25 1999-01-13 株式会社日立製作所 半導体集積回路装置
JPS62119936A (ja) * 1985-11-19 1987-06-01 Fujitsu Ltd コンプリメンタリ−lsiチツプ
JPH01256149A (ja) * 1988-04-06 1989-10-12 Hitachi Ltd ゲートアレイ集積回路
JP2632420B2 (ja) * 1989-02-23 1997-07-23 三菱電機株式会社 半導体集積回路
US5116777A (en) * 1990-04-30 1992-05-26 Sgs-Thomson Microelectronics, Inc. Method for fabricating semiconductor devices by use of an N+ buried layer for complete isolation
JPH0567753A (ja) * 1991-04-17 1993-03-19 Mitsubishi Electric Corp 二重構造ウエルを有する半導体装置およびその製造方法
US5227657A (en) * 1991-12-20 1993-07-13 Intel Corporation Base-emitter reverse bias protection for bicmos ic
JPH06151859A (ja) * 1992-09-15 1994-05-31 Canon Inc 半導体装置
DE69320033T2 (de) * 1993-06-10 1998-12-03 Cons Ric Microelettronica Monolitisch integrierte Struktur eines vertikalen Bipolar- und eines vertikalen MOSFET-Transistors
JPH0795015A (ja) * 1993-09-24 1995-04-07 Mitsubishi Electric Corp 半導体集積回路
US5591655A (en) * 1995-02-28 1997-01-07 Sgs-Thomson Microelectronics, Inc. Process for manufacturing a vertical switched-emitter structure with improved lateral isolation
JP2001060668A (ja) * 1999-07-01 2001-03-06 Intersil Corp 抵抗温度係数の小さい抵抗器(TCRL)による改善されたBiCMOSプロセス
US6798024B1 (en) * 1999-07-01 2004-09-28 Intersil Americas Inc. BiCMOS process with low temperature coefficient resistor (TCRL)
JP2002170888A (ja) * 2000-11-30 2002-06-14 Hitachi Ltd 半導体集積回路装置およびその製造方法
US6768183B2 (en) * 2001-04-20 2004-07-27 Denso Corporation Semiconductor device having bipolar transistors
US7800184B2 (en) 2006-01-09 2010-09-21 International Business Machines Corporation Integrated circuit structures with silicon germanium film incorporated as local interconnect and/or contact

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2523370B1 (fr) * 1982-03-12 1985-12-13 Thomson Csf Transistor pnp fort courant faisant partie d'un circuit integre monolithique
JPS5978554A (ja) * 1982-10-27 1984-05-07 Hitachi Ltd 半導体集積回路装置及び単一チップマイクロコンピュータ
JPS5984541A (ja) * 1982-11-08 1984-05-16 Hitachi Micro Comput Eng Ltd 半導体装置
JPS5998656U (ja) * 1982-12-22 1984-07-04 株式会社日立製作所 半導体集積回路装置
JPH0669142B2 (ja) * 1983-04-15 1994-08-31 株式会社日立製作所 半導体集積回路装置
SE433787B (sv) * 1983-07-15 1984-06-12 Ericsson Telefon Ab L M Multipel transistor med gemensam emitter och sparata kollektorer
JP2845869B2 (ja) * 1985-03-25 1999-01-13 株式会社日立製作所 半導体集積回路装置

Also Published As

Publication number Publication date
US4868626A (en) 1989-09-19
KR860007750A (ko) 1986-10-17
KR940000519B1 (ko) 1994-01-21
US5029323A (en) 1991-07-02
JPS61218159A (ja) 1986-09-27
US4672416A (en) 1987-06-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2845869B2 (ja) 半導体集積回路装置
JP2912174B2 (ja) ライブラリ群及びそれを用いた半導体集積回路
US6208010B1 (en) Semiconductor memory device
US4733288A (en) Gate-array chip
EP0528956B1 (en) BASIC CELL FOR BiCMOS GATE ARRAY
US6740958B2 (en) Semiconductor memory device
US6359472B2 (en) Semiconductor integrated circuit and its fabrication method
US5148255A (en) Semiconductor memory device
JP2507164B2 (ja) 半導体記憶装置
US5378941A (en) Bipolar transistor MOS transistor hybrid semiconductor integrated circuit device
JPH03165061A (ja) 半導体集積回路装置
JPH0434309B2 (ja)
US5140550A (en) Semiconductor memory device
EP0329152B1 (en) Semiconductor device with gate array
JPH02290070A (ja) 半導体集積回路
US4725745A (en) Bi-MOS PLA
US5629537A (en) Semiconductor device
JP2625415B2 (ja) 記憶装置
JPH0546104B2 (ja)
JPH0653450A (ja) マスタースライス方式の半導体集積回路装置
JPH0457297A (ja) 半導体記憶装置
JPS61218153A (ja) 半導体集積回路装置
JPH0210865A (ja) 半導体集積回路装置及びその製造方法
JPS6226691A (ja) 半導体集積回路装置
JPH0828486B2 (ja) マスタスライス型半導体集積回路装置

Legal Events

Date Code Title Description
EXPY Cancellation because of completion of term