JPH01241159A - Cmos circuit element - Google Patents
Cmos circuit elementInfo
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- JPH01241159A JPH01241159A JP63068756A JP6875688A JPH01241159A JP H01241159 A JPH01241159 A JP H01241159A JP 63068756 A JP63068756 A JP 63068756A JP 6875688 A JP6875688 A JP 6875688A JP H01241159 A JPH01241159 A JP H01241159A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[目次]
概要
産業上の利用分野
従来の技術
発明が解決しようとする課題
課題を解決するための手段(1図)
作用
実施例
一実施例
拡張
発明の効果
[概要]
内部に寄生サイリスタが形成されるCMOS回路素子に
関し、
微細化してもラッチアップが生じにくくすることを目的
とし、
CMOS回路素子内に形成される寄生サイリスタの端部
領域を、該領域に隣接し該領域と極性が反対の領域のバ
ンドギャップより小さいバンドギャップを有する半導体
材料により構成する。[Detailed Description of the Invention] [Table of Contents] Overview Industrial Field of Application Conventional Technology Problems to be Solved by the Invention Means for Solving the Problems (Figure 1) Working Example 1 Extended Example Effect of the Invention [Summary] With regard to CMOS circuit elements in which parasitic thyristors are formed, the end region of the parasitic thyristor formed in the CMOS circuit element is placed adjacent to and connected to the CMOS circuit element in order to prevent latch-up from occurring even when miniaturized. The region is made of a semiconductor material having a bandgap smaller than the bandgap of the region opposite in polarity.
[産業上の利用分野]
本発明は、内°部に寄生サイリスタが形成されるCMO
S回路素子に関する。[Industrial Application Field] The present invention is directed to a CMO in which a parasitic thyristor is formed inside.
Regarding S circuit elements.
[従来の技術] 第2図は従来のCMOSインバータの断面構造を示す。[Conventional technology] FIG. 2 shows a cross-sectional structure of a conventional CMOS inverter.
図中、IOはn形Si基板、12はpウェル、14aは
n0拡散領域からなるソース、l 4 b 1.t n
”拡散領域からなるドレイン、16aはp°拡散領域
からなるソース、16bはp9拡故領域力箋らなるドレ
イン、18及び20はゲート酸化膜、22及び24はゲ
ート電極、25はpウェルIllこ電位を印加するため
のp0拡散領域、26番よn形Si基板に電位を印加す
るためのn°拡散領域である。In the figure, IO is an n-type Si substrate, 12 is a p-well, 14a is a source consisting of an n0 diffusion region, l 4 b 1. t n
16a is a source consisting of a p° diffusion region, 16b is a drain consisting of a p9 diffusion region, 18 and 20 are gate oxide films, 22 and 24 are gate electrodes, and 25 is a p well Ill. These are a p0 diffusion region for applying a potential, and an n° diffusion region for applying a potential to the n-type Si substrate No. 26.
ゲート電極22と24は共通に信号入力端子27に接続
され、ドレイン14bと16b(よ共通に信号出力端子
26に接続されている。The gate electrodes 22 and 24 are commonly connected to a signal input terminal 27, and the drains 14b and 16b are commonly connected to a signal output terminal 26.
また、30はCMOSインバータ内でソース16a1n
形Si基板lO及びpウェル12により横方向に自然形
成されるpnp形寄生トランジスタであり、32はCM
OSインバータ内でソース14a%pウェル及びn形S
i基板lOにより縦方向に自然形成されるnpn形寄生
トランジスタである。これら寄生トランジスタ30,3
2により寄生サイリスタが構成される。34および36
は寄生基板抵抗である。In addition, 30 is a source 16a1n in the CMOS inverter.
It is a pnp type parasitic transistor naturally formed in the lateral direction by the Si substrate lO and the p well 12, and 32 is a CM
Source 14a% p-well and n-type S in OS inverter
This is an npn type parasitic transistor naturally formed in the vertical direction by the i-substrate IO. These parasitic transistors 30, 3
2 constitutes a parasitic thyristor. 34 and 36
is the parasitic substrate resistance.
この寄生サイリスタは周知の如く、例えば大きなノイズ
電流がドレイン14bから記入すると、寄生トランジス
タ32がオンし、Voo端子からGND端子に電流が流
れ1、寄生トランジスタ30のベース電圧が低下し、寄
生トランジスタT、がオンになる。その結果、寄生トラ
ンジスタ30および32からなるループに正帰還がかか
ってpnpnサイリスタが低抵抗状態となり、上記ノイ
ズ電流がなくなっても定常的な大電流が流れ、いわゆる
ラッチアップが生ずる。As is well-known in this parasitic thyristor, for example, when a large noise current is applied from the drain 14b, the parasitic transistor 32 is turned on, a current flows from the Voo terminal to the GND terminal 1, the base voltage of the parasitic transistor 30 decreases, and the parasitic transistor T , is turned on. As a result, positive feedback is applied to the loop formed by the parasitic transistors 30 and 32, causing the pnpn thyristor to enter a low resistance state, and even when the noise current disappears, a steady large current flows, resulting in so-called latch-up.
このラッチアップの抑制対策として、pウェル12の深
さdを大とし、pウェル12とソース16aとの間隔Q
を長<シ、寄生トランジスタ30および32の電流増幅
率を低下させることが提案されている。As a measure to suppress this latch-up, the depth d of the p-well 12 is increased, and the distance Q between the p-well 12 and the source 16a is
It has been proposed to reduce the current amplification factors of the parasitic transistors 30 and 32 as long as .
他のCMOS回路素子についても上記同様である。The same applies to other CMOS circuit elements.
、 [発明が解決しようとする課題]
しかし、深さdを大とし、距離gを長くすることは、C
MOS回路素子の微細化による高集積化の要請に反する
ことになる。, [Problem to be solved by the invention] However, increasing the depth d and lengthening the distance g means C
This goes against the demand for higher integration due to miniaturization of MOS circuit elements.
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、微細化してもラブ
チアツブの生じにくいClass回路素子を一提供する
ことにある。SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned problems, an object of the present invention is to provide a class circuit element that is less likely to cause love bubbles even when miniaturized.
[課題を解決するための手段]
第1図1こ示す一実施例構成図を参照して、本発明を説
明する。[Means for Solving the Problems] The present invention will be described with reference to the configuration diagram of an embodiment shown in FIG.
図中、14a′、16&゛はCMOS回路素子内に形成
される寄生サイリスタの端部領域である。In the figure, 14a', 16&'' are end regions of parasitic thyristors formed within the CMOS circuit element.
この端部領域14a°または16a’(一方または両方
)は、該領域に隣接し該領域と極性が反対の領域12ま
たはlOのバンドギャップより小さいバンドギャップを
有する半導体材料により構成されている。This end region 14a° or 16a' (one or both) is composed of a semiconductor material having a bandgap smaller than that of the region 12 or IO adjacent to and opposite in polarity to the end region 14a° or 16a'.
[作用]
寄生サイリスタを構成する寄生トランジスタ30.32
のエミッタ注入効率が低下するため、寄生トランジスタ
30,32の電流増幅率が低下する。[Function] Parasitic transistor 30.32 forming a parasitic thyristor
Since the emitter injection efficiency of the parasitic transistors 30 and 32 decreases, the current amplification factors of the parasitic transistors 30 and 32 decrease.
したがって、ラブチアツブの発生が抑制される。Therefore, the occurrence of rubia tuberculosis is suppressed.
[実施例]
(1)−実施例
第1図は本発明の一実施例構成図であり、CMOS回路
素子の1つであるCMOSインバータの断面構造を示す
。本図において、第2図と同一構成要素には同一符号を
付してその説明を省略する。[Embodiments] (1) - Embodiment FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention, showing a cross-sectional structure of a CMOS inverter, which is one of the CMOS circuit elements. In this figure, the same components as those in FIG. 2 are given the same reference numerals, and their explanations will be omitted.
このCMOSインバータは、第2図に示すものと、pn
pn寄生サイリスタの両端部領域であるソース14a’
及び16a′の構成のみが異なっている。This CMOS inverter consists of the one shown in Figure 2 and the pn
The source 14a' which is both end regions of the pn parasitic thyristor
and 16a' are different.
すなわち、ソース14 a’は、そのバンドギャップが
、ソース14a°に隣接しこれと極性が反対のpウェル
のバンドギャップより小さい材料(ナローギャップ材)
、例えば5iGe化合物半導体をnoにして構成されて
いる。ソース14a’は、pウェル上の、第2図に示す
ソース14aに対応した位置に、気相成長法で形成され
る。同様に、ソース16a°は、そのバンドギャップが
、ソース16a。That is, the source 14 a' is made of a material (narrow gap material) whose band gap is smaller than that of the p-well adjacent to the source 14 a and having the opposite polarity.
, for example, is constructed using a 5iGe compound semiconductor. The source 14a' is formed on the p-well at a position corresponding to the source 14a shown in FIG. 2 by vapor phase growth. Similarly, the source 16a° has a bandgap equal to that of the source 16a.
に隣接しこれと極性が反対のn形Si基板IOのバンド
ギャップより小さい材料、例えば5iGe化合物半導体
をpoにして構成されており、n形シリコン基板上の、
第2図に示すソース16aに対応した位置に、気相成長
法で形成される。It is composed of a material smaller than the bandgap of the n-type Si substrate IO, which is adjacent to and has the opposite polarity, such as a 5iGe compound semiconductor.
It is formed by vapor phase growth at a position corresponding to the source 16a shown in FIG.
この構成によれば、寄生トランジスタ30.32のエミ
ッタ注入効率が低下するため、寄生トランジスタ30.
32の電流増幅率が低下する。したがって、寄生トラン
ジスタ30および32で形成されるループに正帰還がか
かりにくくなり、ラッチアップの発生が抑制される。According to this configuration, since the emitter injection efficiency of the parasitic transistors 30.32 decreases, the parasitic transistors 30.32.
The current amplification factor of 32 decreases. Therefore, positive feedback is less likely to be applied to the loop formed by parasitic transistors 30 and 32, and the occurrence of latch-up is suppressed.
ソース14a’としてp形S iG e(G e15%
)を用い、ソース16a’としてn形S iG e(G
e15%)を用いたところ、従来2〜3v程度であっ
た寄生サイリスタの保持電圧が12〜13Vまでも高く
なり、したがって、ラブチアツブを充分に防止できた。As the source 14a', p-type S iG e (G e15%
), and the source 16a' is n-type S iG e (G
When using 15% (e15%), the holding voltage of the parasitic thyristor, which was conventionally about 2 to 3 V, increased to 12 to 13 V, and therefore love stubble could be sufficiently prevented.
これにより、従来よりも一段とCMOS回路素子の微細
化を図ることができる。Thereby, it is possible to further miniaturize the CMOS circuit element than in the past.
(2)拡張
なお、上記実施例では、寄生サイリスタの端部領域であ
るソース14a°及び16a’の両方をナローギャップ
材で構成した場合を説明したが、いずれか一方の端部領
域のみをナローギャップ材で構成してもよい。(2) Expansion Note that in the above embodiment, the case where both the sources 14a° and 16a', which are the end regions of the parasitic thyristor, are made of narrow-gap material is explained, but only one of the end regions is made of narrow-gap material. It may be composed of a gap material.
また、CMOS回路素子としてインバータを説明したが
、本発明は寄生サイリスタが形成される回路素子であれ
ばよく、他の回路素子にも本発明を適用可能であること
は勿論である。Further, although an inverter has been described as a CMOS circuit element, the present invention may be applied to any circuit element in which a parasitic thyristor is formed, and the present invention is of course applicable to other circuit elements.
また、このCMOS回路素子を低温で動作させれば、エ
ミッタ注入効率が小さくなるので、−層ラッチアップを
抑圧することができる。Furthermore, if this CMOS circuit element is operated at a low temperature, the emitter injection efficiency will be reduced, so that negative layer latch-up can be suppressed.
[発明の効果コ
以上説明したように、本発明によれば、CMO8回路素
子内に形成される寄生サイリスタの端部領域を、該領域
に隣接し該領域と極性が反対の領域のバンドギャップよ
り小さいバンドギャップを有する半導体材料により構成
しており、エミッタ注入効率が低下し、寄生サイリスタ
を構成する寄生トランジスタの電流増幅率が低下するの
で、ラッチアップの発生を抑制できるという優れた効果
を有し、CMOS回路素子の微細化、ICの高集積化に
寄与するところが大きい。[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, the end region of the parasitic thyristor formed in the CMO8 circuit element is separated from the bandgap of the region adjacent to the region and opposite in polarity to the end region of the parasitic thyristor. It is made of a semiconductor material with a small bandgap, which reduces the emitter injection efficiency and the current amplification factor of the parasitic transistor that makes up the parasitic thyristor, which has the excellent effect of suppressing the occurrence of latch-up. , it greatly contributes to the miniaturization of CMOS circuit elements and the high integration of ICs.
第1図は本発明の一実施例構成を示すCMOSインバー
タの縦断面図、
第2図は従来のCMOSインバータの縦断面図である。
10:n形St基板
12:pウェル
14a、14a′、16a116a’:ソース14b%
16bニドレイン
3G、32:寄生トランジスタFIG. 1 is a vertical cross-sectional view of a CMOS inverter showing the configuration of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of a conventional CMOS inverter. 10: N-type St substrate 12: P well 14a, 14a', 16a116a': Source 14b%
16b Nidrain 3G, 32: Parasitic transistor
Claims (1)
6a′、10、12、14a)の端部領域(14a、1
6a)を、該領域(14a′、16a′)に隣接し該領
域(14a′、16a′)と極性が反対の領域(12、
10)のバンドギャップより小さいバンドギャップを有
する半導体材料により構成したことを特徴とするCMO
S回路素子。A parasitic thyristor (1
6a', 10, 12, 14a) end regions (14a, 1
6a) adjacent to the region (14a', 16a') and having opposite polarity to the region (14a', 16a').
10) A CMO comprising a semiconductor material having a band gap smaller than the band gap of
S circuit element.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63068756A JPH01241159A (en) | 1988-03-23 | 1988-03-23 | Cmos circuit element |
US07/657,380 US5142641A (en) | 1988-03-23 | 1991-02-19 | CMOS structure for eliminating latch-up of parasitic thyristor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63068756A JPH01241159A (en) | 1988-03-23 | 1988-03-23 | Cmos circuit element |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01241159A true JPH01241159A (en) | 1989-09-26 |
Family
ID=13382917
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63068756A Pending JPH01241159A (en) | 1988-03-23 | 1988-03-23 | Cmos circuit element |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01241159A (en) |
-
1988
- 1988-03-23 JP JP63068756A patent/JPH01241159A/en active Pending
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