JP3381281B2 - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- mos transistor
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Description
ェルが、第2の導電型の深いウェル内に形成されている
ダブルウェル構造を備え、該第1の導電型の浅いウェル
にソース/ドレイン領域が形成されている半導体装置に
関する。本発明は、例えば、第1導電型の基板にそれと
反対の第2導電型のチャネルのMOSトランジスタでソ
ースフォロワを作る構造の半導体装置として具体化する
ことができる。
ついて、図7を参照して説明する。従来、第1導電型の
基板1にそれと反対の第2導電型のチャネルのMOSト
ランジスタでソースフォロワを作るとき、基板1と同じ
第1導電型のウェル6にMOSトランジスタを形成し、
図7に示す如くこのトランジスタをソースフォロワのド
ライブ側トランジスタ4としていた。この場合、ウェル
の電位は基板バイアスと同じで固定電位である。する
と、このウェルからのバックゲート効果により、ソース
フォロワの利得が低下する。
nとすると、これは次の式(I)で与えられる。 式(I) Gain=gm/(gm+gb+gd+gd1) 但し、gm〜gd1は次を示す。 gm:ドライブトランジスタの相互コンダクタンス gb:ドライブトランジスタのバックゲート相互コンダ
クタンス gd:ドライブトランジスタのドレインコンダクタンス gd1:ロードトランジスタのドレインコンダクタンス この中で、バックゲートの相互コンダクタンスgbと、
ゲートの相互コンダクタンスgmとがソースフォロワの
利得Gainを決める大きな要因となり、結局バックゲ
ートの相互コンダクタンスgbにより定まることにな
る。
効果によるソースフォロワの利得が低下することは、式
(I)からも明らかであり、よく知られていることであ
る。
ンジスタのサイズが小さくなっている。即ち、図6
(a)に示す従来技術に比して、図6(b)では高集積
化によりチャネル長7が小さくなり、この副作用として
現れるMOSトランジスタのショートチャネル効果を抑
えるために、図6(b)に示すようにウェル10を浅く
形成するようになる。ウェル10を浅く形成するという
ことは、MOSトランジスタの表面チャネルとウェルの
空乏層深さ(幅)8が小さくなることを示しており、ウ
ェル10即ちバックゲートとチャネル11が近づくこと
になる。すると、浅いウェル10からのバックゲート効
果が大きくなり、図7の断面構造を持つソースフォロワ
回路では、前記式(I)から、バックゲートの相互コン
ダクタンスgb が大きくなり、ソースフォロワの利得が
低下する。
負荷容量を大きくするなどの不利益を生ずることなく、
利得を高めることができるダブルウェル構造の半導体装
置を提供することを目的とする。
の導電型の浅いウェルが、第2の導電型の深いウェル内
に形成されているダブルウェル構造を備え、該第1の導
電型の浅いウェルにソース/ドレイン領域が形成されて
いる半導体装置において、第1の導電型の基板に、第2
の導電型の深いウェルを形成し、該深いウェル内に2つ
の第1の導電型の浅いウェルを形成してダブルウェルと
し、一方の浅いウェル内にMOSトランジスタを作り込
んでドライブ側MOSトランジスタとし、他方の浅いウ
ェル内にMOSトランジスタを作り込んでロード側MO
Sトランジスタとし、深いウェルに電源電圧を与え、ド
ライブ側MOSトランジスタの浅いウェルを、双方のM
OSトランジスタのソース領域の出力端子に接続し、該
出力端子とドライブ側MOSトランジスタの浅いウェル
とを接続したことにより、入力と出力とが比例関係にあ
ることから、入力信号がドライブ側MOSトランジスタ
の入力と前記ドライブ側MOSトランジスタの浅いウェ
ルとに加えられたのと同等もしくは近傍となるようにし
たことを特徴とする半導体装置であって、これにより上
記目的を達成するものである。
ェルが、第2の導電型の深いウェル内に形成されている
ダブルウェル構造を備え、該第1の導電型の浅いウェル
にソース/ドレイン領域が形成されている半導体装置に
おいて、第1の導電型の基板に、第2の導電型の深いウ
ェルを形成し、該深いウェル内に第1の導電型の浅いウ
ェルを形成してダブルウェルとするとともに第1の導電
型の基板に第1の導電型の浅いウェルを形成し、深いウ
ェルに形成した浅いウェル内にMOSトランジスタを作
り込んでドライブ側MOSトランジスタとし、他方の浅
いウェル内にMOSトランジスタを作り込んでロード側
MOSトランジスタとし、深いウェルに電源電圧を与
え、ドライブ側MOSトランジスタの浅いウェルを、双
方のMOSトランジスタのソース領域の出力端子に接続
し、該出力端子とドライブ側MOSトランジスタの浅い
ウェルとを接続したことにより、入力と出力とが比例関
係にあることから、入力信号がドライブ側MOSトラン
ジスタの入力と前記ドライブ側MOSトランジスタの浅
いウェルとに加えられたのと同等もしくは近傍となるよ
うにしたことを特徴とする半導体装置であって、これに
より上記目的を達成するものである。
ド)に固定されているので、ゲートの電位をふっても、
制御はゼロとその電位との平均でしか効いて来ないのに
対し、本発明では、浅いウェルをゲートの電位に近づけ
たので、バックゲートによる上記問題が避けられ、高い
利得で制御を良好に行うことが可能となる。
て説明する。なお当然のことではあるが、本発明は実施
例により限定を受けるものではない。
した半導体装置として具体化したものである。即ち、図
6(b)に示した微細構造をとるもので、利得の問題が
生じ得る構造である。
電型のウェル3が、第2の導電型の深いウェル2内に形
成されているダブルウェル構造を備え、該第1の導電型
の浅いウェル3にソース/ドレイン領域42,43が形
成されている半導体装置において、前記第1の導電型の
浅いウェル3をゲートの電位と同等もしくは近傍の電位
にしたものである。
形成されたソース領域43を浅いウェル3と接続したも
のである。
第2の導電型の深いウェル2内に2領域3,3形成され
ているダブルウェル構造を備え、該第1の導電型の浅い
ウェル3,3の各領域にソース/ドレイン領域42,4
3,52,53が形成されることにより各々ドライブ側
トランジスタ4とロード側トランジスタ5が構成されて
いる半導体装置において、前記ドライブ側トランジスタ
4のソース領域43を浅いウェル3と接続したものであ
る。
うなウェルのバックゲート効果によるソースフォロワの
利得低下を抑えるために、次のように構成した。図1に
示すように、構造としては、第1導電型(ここではP
型)の基板1に、第2導電型の深いウェル2と、第1導
電型の浅いウェル3を形成し、ダブルウェルとし、浅い
ウェル3の中にMOSトランジスタ4,5を作り込む。
次に、動作バイアスとして、深いウェル2に電源電圧V
DD、ロード側MOSトランジスタ5の浅いウェル3に
は接地電圧GNDを与える。ドライブ側MOSトランジ
スタ4を深いウェル2と絶縁分離する浅いウェル3を、
ソースフォロワ回路の出力端子に接続する。図4に、従
来技術と本実施例の等価回路を対比して示す。
ンジスタ4を深いウェル2と絶縁分離する浅いウェル3
の電位が、ソースフォロワ回路の出力端子OUTの電圧
と同じになる。この結果、バックゲートの電位(浅いウ
ェル3の電位)が、ソースフォロワの入力端子INと同
期して変化する。
ワの利得を考えた場合、式(I)において、バックゲー
トの相互コンダクタンスgb が無視できるほど小さくな
る。具体的に、通常のMOSトランジスタではgb がg
m の約1/10〜1/5の大きさであったのに対して、
本構成例の場合は、回路動作上1/100〜1/50程
度に減少し、ソースフォロワの利得が1に近づく。
路及びその入出力特性を図5に示す。ソースフォロワの
動作原理上、入力INに対して出力OUTは比例関係に
ある。この特性を生かし、本構成例ではドライブ側トラ
ンジスタ4のバックゲート(Pウェル)を出力OUTに
接続する。すると、おおまかな動作を考えると、入力信
号がドライブ側トランジスタ4のゲートINとバックゲ
ート(Pウェル)の両方に加えられたのと同じになる
(式(I)でgb が近似的に無視できる)。しかし、入
力の負荷はドライブ側トランジスタ4のゲートINだけ
である。この結果、入力の負荷容量を大きくすることな
く、入出力特性(ソースフォロワの利得)を図5(b)
に示すように1.0に近づけることができた。
得を低下させるMOSトランジスタのバックゲート効果
を取り除くため、第1導電型の基板に第2導電型の基板
表面より深いウェルと第1導電型の浅いウェルを形成
し、浅いウェルの中にMOSトランジスタを作り込むダ
ブルウェル構造とし、このMOSトランジスタをソース
フォロワのドライブ側トランジスタ4として使い、第1
導電型の浅いウェルをソースフォロワの出力端子に接続
する。よって、第1導電型の浅いウェルが出力端子の電
位と同じになり、ドライブ側MOSトランジスタ4のバ
ックゲート効果を相殺し、利得を高めることができたも
のである。
きくすることなく、ソースフォロワの利得を高める効果
が得られる。また更に、十分高い利得を保持したままソ
ースフォロワのMOSトランジスタをシュリンクしIC
の高集積化を行うことができる。
CやMOS,CCD撮像素子において、ソースフォロワ
回路の利得を向上し、更に十分高い利得を保持したまま
ソースフォロワのMOSトランジスタのサイズを小さく
して、ICを高集積化することができるようになった。
ち第1導電型の基板1に第2導電型の基板表面より深い
ウェル2と第1導電型の浅いウェル3を形成しダブルウ
ェルとし、浅いウェル3の中にドライブ側MOSトラン
ジスタ4を作り込む。
浅いウェル12を形成し、その中にロード側MOSトラ
ンジスタ5を作り込む。即ち、ドライブ側MOSトラン
ジスタ4はダブルウェル構造を取り、ロード側MOSト
ランジスタは通常のシングルウェル構造になる。この例
は、ロード側MOSトランジスタ5に深いウェル2を使
わない分だけ、ウェルを含めたトランジスタの大きさを
小さくできる利点がある。
る。図に示す破線部分は、結線してもよいことを示す。
図3に示す符号は前記各例と対応したものである。
するなどの不利益をもたらすことなく、利得を高めるこ
とができるダブルウェル構造の半導体装置を提供するこ
とができた。
Claims (2)
- 【請求項1】第1の導電型の浅いウェルが、第2の導電
型の深いウェル内に形成されているダブルウェル構造を
備え、該第1の導電型の浅いウェルにソース/ドレイン
領域が形成されている半導体装置において、第1の導電型の基板に、第2の導電型の深いウェルを形
成し、該深いウェル内に2つの第1の導電型の浅いウェ
ルを形成してダブルウェルとし、一方の浅いウェル内に
MOSトランジスタを作り込んでドライブ側MOSトラ
ンジスタとし、他方の浅いウェル内にMOSトランジス
タを作り込んでロード側MOSトランジスタとし、深い
ウェルに電源電圧を与え、ドライブ側MOSトランジス
タの浅いウェルを、双方のMOSトランジスタのソース
領域の出力端子に接続し、該出力端子とドライブ側MO
Sトランジスタの浅いウェルとを接続したことにより、
入力と出力とが比例関係にあることから、入力信号がド
ライブ側MOSトランジスタの入力と前記ドライブ側M
OSトランジスタの浅いウェルとに加えられたのと同等
もしくは近傍となるように したことを特徴とする半導体
装置。 - 【請求項2】第1の導電型の浅いウェルが、第2の導電
型の深いウェル内に形成されているダブルウェル構造を
備え、該第1の導電型の浅いウェルにソース/ドレイン
領域が形成されている半導体装置において、第1の導電型の基板に、第2の導電型の深いウェルを形
成し、該深いウェル内に第1の導電型の浅いウェルを形
成してダブルウェルとするとともに第1の導電型の基板
に第1の導電型の浅いウェルを形成し、深いウェルに形
成した浅いウェル内にMOSトランジスタを作り込んで
ドライブ側MOSトランジスタとし、他方の浅いウェル
内にMOSトランジスタを作り込んでロード側MOSト
ランジスタとし、深いウェルに電源電圧を与え、ドライ
ブ側MOSトランジスタの浅いウェルを、双方のMOS
トランジスタのソース領域の出力端子に接続し、該出力
端子とドライブ側MOSトランジスタの浅いウェルとを
接続したことにより、入力と出力とが比例関係にあるこ
とから、入力信号がドライブ側MOSトランジスタの入
力と前記ドライブ側MOSトランジスタの浅いウェルと
に加えられたのと同 等もしくは近傍となるように したこ
とを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31607992A JP3381281B2 (ja) | 1992-10-31 | 1992-10-31 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31607992A JP3381281B2 (ja) | 1992-10-31 | 1992-10-31 | 半導体装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06151734A JPH06151734A (ja) | 1994-05-31 |
JP3381281B2 true JP3381281B2 (ja) | 2003-02-24 |
Family
ID=18073022
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP31607992A Expired - Lifetime JP3381281B2 (ja) | 1992-10-31 | 1992-10-31 | 半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3381281B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
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JPH1022462A (ja) | 1996-06-28 | 1998-01-23 | Sharp Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
JPH10163342A (ja) * | 1996-12-04 | 1998-06-19 | Sharp Corp | 半導体装置 |
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US7186609B2 (en) * | 1999-12-30 | 2007-03-06 | Siliconix Incorporated | Method of fabricating trench junction barrier rectifier |
JP5564918B2 (ja) * | 2009-12-03 | 2014-08-06 | ソニー株式会社 | 撮像素子およびカメラシステム |
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-
1992
- 1992-10-31 JP JP31607992A patent/JP3381281B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06151734A (ja) | 1994-05-31 |
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