JPH02246370A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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Publication number
JPH02246370A
JPH02246370A JP1068626A JP6862689A JPH02246370A JP H02246370 A JPH02246370 A JP H02246370A JP 1068626 A JP1068626 A JP 1068626A JP 6862689 A JP6862689 A JP 6862689A JP H02246370 A JPH02246370 A JP H02246370A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
bipolar transistor
base region
region
potential
base
Prior art date
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Pending
Application number
JP1068626A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Goto
広志 後藤
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (概要〕 半導体装置、特にアバランシェ生成電流制御型のバイポ
ーラトランジスタ回路素子に関し、アバランシェ効果に
より生じたホットキャリアによる劣化が起こらず信頼性
が高いとともに、製造工程数の少ない半導体装置を提供
することを目的とし、 バイポーラトランジスタの外部ベース領域に該ベース領
域とは逆導電型の領域を形成し、あるいは前記外部ベー
ス領域上に金属電極を形成し、この逆導電型の領域ある
いは金属電極をコントロ−ルゲートとしてバイポーラト
ランジスタの前記ベース領域の電位を外部電位に一致さ
せるように制御することにより、バイポーラトランジス
タの動作状態を切り換えるよう構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体装置、特にアバランシェ生成電流制御
型のバイポーラトランジスタ回路素子に関する。
一般に、SRAMは1セル当りの素子数がDRAMに比
べて多く、記憶容量の点でDRAMに劣っているため、
比較的小容量のメモリとして用いられる。しかし、SR
AMはDRAMのようにリフレッシュパルスを必要とせ
ず、周辺回路が複雑にならないという利点を有する。か
がるSRAMの利点を考慮し、かつ、欠点を補うべくS
RAMの高密度化についての研究が行われている。
〔従来の技術〕
従来、SRAMの高密度化を実現するものとして、バイ
ポーラトランジスタの逆ベース電流効果に基づくスタテ
ィックメモリセルに関する研究報告がある(A New
 5tatic Memory Ce1l Ba5ed
 onReverse Ba5e Current(R
BC) Effect of 131polarTra
ns1stor、IEDM(Internatinal
 Electro DeviceMeeting ) 
88.1988 1EEE、P、44〜47参照)。
このスタティックメモリセルは、バイボーラド・ランジ
スタの動作時にトランジスタ内部においてアバランシェ
効果に起因して発生するホットキャリアをベース電流源
とし、このホットキャリアの発生をトランジスタの動作
および非動作に結びつけ、両動作状態を選択して論理“
1”、“0”に対応させるよう構成したものである。
このスタティックメモリセルによれば、第6図に示すよ
うに、セルCe1lは1つのバイポーラトランジスタB
JTと、このバイポーラトランジスタBJTのベース電
流を制御する1つのPMOSトランジスタMO3Tとか
ら構成されるため、高密度のSRAMを実現することが
できる。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、アバランシェ効果により生じたホール電
流をベース電流源として用いた上述のSRAMでは、ベ
ース串コレクタ空乏層内で発生したエネルギーの高いホ
ットキャリアがPMOSトランジスタのゲートの直下に
注入されることになる。このホットキャリアがゲートの
酸化膜をたたいてゲート耐圧の劣化、コンダクタンスg
mの劣化を生ぜしめPMOSトランジスタの信頼性が低
くなり、したがってSRAMの信頼性が低くなるおそれ
がある。また、製造プロセスの異なるPMOSトランジ
スタとバイポーラトランジスタとを同時に形成する必要
があるため、製造プロセスが複雑になるという問題があ
る。
本発明は、アバランシェ効果により生じたホットキャリ
アによる劣化が起こらず信頼性が高いとともに、製造工
程数の少ない半導体装置を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記課題を解決するために、本発明は、バイポーラトラ
ンジスタの外部ベース領域(12)にこのベース領域(
12)とは逆導電型の領域(13)を形成し、あるいは
前記外部ベース領域(12)上に金属電極(16)を形
成し、この逆導電型の領域(13)あるいは金属電極(
16)をコントロールゲートとしてバイポーラトランジ
スタの前記ベース領域(12)の電位を外部電位に一致
させるように制御することにより、バイポーラトランジ
スタの動作状態を切り換えるように構成する。
〔作用〕
バイポーラトランジスタのベース領域(12)の電位は
、該ベース領域(12)に形成されているベース領域と
は逆導電型の領域(13)、あるいは該ベース領域上に
形成されている金属電極(16)がコントロールゲート
として動作することにより外部電位に一致するように制
御される。
このため、バイポーラトランジスタのベース・コレクタ
空乏層内でエネルギーの高いホットキャリアがアバラン
シェ効果により発生しても、前記逆導電型の領域(13
)あるいは金属電極(16)のコントロールゲートとし
ての機能は、このホットキャリアによる影響を何ら受け
ることはなく、前記ベース領域(12)の電位制御が適
切に行なわれる信頼性の高い半導体装置を提供しうる。
〔実施例〕
以下、図面を参照しながら本発明の詳細な説明する。
第1実施例 第1図に、本発明の第1実施例を示す。第1図(A)は
断面図、(B)はその等価回路図である。
第1図において、P形基板上にはN 埋込層10、N 
コレクタ層11が形成されてコレクタ端子Cが設けられ
、N″″コレクタ層11にはP形のベース領域12が形
成されている。このベース領域12にはベース端子Bが
設けられ、ベース領域12内に形成されたN形の拡散層
14には接地されているエミッタ端子Eが設けられて、
バイポーラトランジスタQ1が構成されている。また、
P形のベース領域12には、逆導電型の領域であるN形
の拡散層13が形成され、このN膨拡散層13をゲート
とするノーマリオフ形の接合形FETQoが構成されて
いる。そして、N膨拡散層13(ゲート)にバイアスを
印加することによって、バイポーラトランジスタQ■の
ベース電位を外部電位に一致させることができる。
本発明は、上述のように構成されており、バイポーラト
ランジスタQlのベースΦコレクタ空乏層内でエネルギ
ーの高いホットキャリアAがアバランシェ効果により発
生し、N膨拡散層13(ゲート)側へ注入されても、ベ
ース電位を制御する接合形FETQoは従来のMOSト
ランジスタのようなホットキャリアAによってたたかれ
るゲート酸化膜を有していないため、劣化を起こすこと
はない。したがうて、信頼性の高いベース電位制御を行
うことができる。また、接合形FETQ。
は、ゲート酸化膜がなく、MOSトランジスタの形成に
比べて工程数が少ないため、バイポーラトランジスタ回
路素子をより簡略な工程で実現することができる。
第2実施例 第2図に本発明の第2実施例を示す。この実施例は、本
発明をSRAMに適用した例を開示する。
第2図(A)は断面図、第2図(B)は1ビツトのメモ
リセルの等価回路図である。
第2図において、P形のベース領域22には、逆導電型
の領域であるN形の拡散層23が形成され、このN膨拡
散層23にワード線24が接続され、P形のベース領域
22はN膨拡散層23を介してソース・ドレインを形成
し、N膨拡散層23をゲートとするノーマリオフ形の接
合形FETQoが構成されている。また、ベース領域2
2内に形成されたN形の拡散層25には接地されている
エミッタ端子が設けられて、バイポーラトランジスタQ
1が形成され、N 埋込層20はvo。の共通電源とし
て機能する。そして、N膨拡散層23(ゲート)にバイ
アスを印加してバイポーラトランジスタQ1のベース電
位を制御することにより、トランジスタQ1の非動作状
態、動作状態を2値状態に対応させてメモリ機能をもた
せることができる。
第3実施例 第3図に本発明の第3実施例を示す。この実施例は、本
発明をプログラマブル論理回路に適用した例である。第
3図(A)は断面図、第3図(B)はその等価回路図で
ある。
第3図において、P形のベース領域32には、逆導電型
の領域であるN形の拡散層33が形成され、このN膨拡
散層33にコントロールゲート34が接続され、P形の
ベース領域32はN膨拡散層33を介してソース・ドレ
インを形成し、N膨拡散層33をゲートとするノーマリ
オフ形の接合形FETQoが構成されている。このプロ
グラマブル論理回路は電流切換え型の差動論理であり、
差動対の片側のバイポーラトランジスタのベースに上記
の接合形FETQoを設け、外部からのコントロールゲ
ートの制御により一旦ある状態を設定して出力を固定し
てプログラム化し、その後コントロールゲートの制御に
よりプログラムをいかようにも変えることができる。
第4実施例 第4図に本発明の第4実施例を示す。この実施例は、本
発明をプログラマブル電流源回路に適用した例を開示す
る。第4図は等価回路図である。
第4図において、Q  、Q  、Q  はエミッタ面
積の異なるバイポーラトランジスタであり、各々そのベ
ースに上述のノーマリオフ形の接合形FETQoが設け
られている。そして、外部からの情報に基づいて、ゲー
トにバイアスを印加する接合形FETQoを選択し、バ
イポーラトランジスタQ、Q、Q3の非動作状態、動作
状態を変えることにより、異なる電流源をプログラマブ
ルに選択することができる。
第5実施例 本発明では、上述の接合形FETQoの他に、ノーマリ
オフ形のMESFETを用いることもできる。第5図に
、MESFETを用いた場合の本発明の原理説明図を示
す。
第5図において、P形基板上にはN 埋込層10、N 
コレクタ層11が形成されてコレクタ端子が設けられ、
N−コレクタ層11にはP形のベース領域12が形成さ
れている。このベース領域12にはベース端子が設けら
れ、ベース領域12内に形成されたN形の拡散層14に
は接地されているエミブタ端子が設けられて、バイポー
ラトランジスタQ1が構成されている。そして、P形の
ベース領域12上には金属電極16が形成され、この金
属電極16をショットキーバリアゲート電極止し、P形
のベース領域12を動作層とするノーマリオフ形のME
SFETが構成されている。そして、金属電極16に印
加するゲート電圧を変化させ、動作層内に伸びる空乏層
の深さを変えることにより、バイポーラトランジスタQ
lのベース電位を制御して非動作状態、動作状態を選択
することができる。そして、接合形FETQ。
の場合と同様に、バイポーラトランジスタQ1のベース
・コレクタ空乏層内でエネルギーの高いホットキャリア
Aがアバランシェ効果により発生し、金属電極16(ゲ
ート)側へ注入されても、MESFETはホットキャリ
アAによってたたがれるゲート酸化膜を有していないた
め、従来のMOS)ランジスタのような劣化を起こすこ
とはなく、またゲート酸化膜がなく、かつ金属電極の形
成が容易なためMOS)ランジスタの形成に比べて工程
数が少なく、バイポーラトランジスタ回路素子をより簡
略な工程で実現することができる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、バイポーラトランジスタのベース・コ
レクタ空乏層内でエネルギーの高いホットキャリアがア
バランシェ効果により発生しても、このホットキャリア
による影響を受けるゲート酸化膜が存在しないため、ゲ
ート耐圧の劣化、コンダクタンスgmの劣化を生じるこ
とはなく、外部コントロール信号でバイポーラトランジ
スタのベース領域の電位制御を行ない動作状態を良好に
制御しうる信頼性の高いバイポーラトランジスタ回路素
子が可能であるとともに、ゲート酸化膜がなくMOSト
ランジスタの形成に比べて工程数が少ないため、半導体
装置をより簡略な工程で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(A)は本発明の第1実施例の断面図、第1図(
B)は第1実施例の等価回路図、第2図(A)は本発明
をSRAMに適用した第2実施例の断面図、 第2図(B)は第2実施例の1ビツトのメモリセルの等
価回路図、 第3図(A)は本発明をプログラマブル論理回路に適用
した第3実施例の断面図、 第3図(B)は第3実施例の等価回路図、第4図は本発
明をプログラマブル電流源回路に適用した第4実施例の
等価回路図、 第5図はMESFETを用いた第5実施例の断面図、 第6図は従来のスタティックメモリセルの等価回路図で
ある。 10.20.30・・・N 埋込層 11.21.31・・・N コレクタ層12.22.3
2・・・ベース領域 13.23.33・・・逆帯電型の領域(N形の拡散層
) 14・・・N形の拡散層 16・・・金属電極 A・・・ホットキャリア 4−尤BJJεSバAMI’::鏑用した石2大、iヒ
イ列の断面a(A) ご“・9ト東変 1g28H!fl’l v/j’yトメモリ′t:Lf
) ”4 fa DBr12J(l) 第 2 ロ 芋e吉影ナフシニ°スタ Nな1 本発明のJ’J/宍虎イ列/)I!J′r面図(A) 第1実施91jO亭価回1各回 (δ) 第  l 図 本発明とアaグクマ7″/L論理回1h l:m # 
Li! icy 3 %)ie、Wすr>marH(A
) 第3索jf!例O苓櫃回蹟図 (β〕 本発明をグログ°ヲマフシしミツし原乱随に適用した第
4尖、汁例の辱イ山回鰐m 、弔 図 ME5FET1=Mvた第、f夾杷fグツのぼ/1ff
1図 ^ 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、バイポーラトランジスタの外部ベース領域(12)
    に該ベース領域(12)とは逆導電型の領域(13)を
    形成し、あるいは前記外部ベース領域(12)上に金属
    電極(16)を形成し、この逆導電型の領域(13)あ
    るいは金属電極(16)をコントロールゲートとしてバ
    イポーラトランジスタの前記ベース領域(12)の電位
    を外部電位に一致させるように制御することにより一バ
    イポーラトランジスタの動作状態を切り換えることを特
    徴とする半導体装置。 2、請求項1記載の半導体装置において、バイポーラト
    ランジスタの非動作状態、動作状態を2値状態に対応さ
    せたことを特徴とする半導体装置。 3、請求項1記載の半導体装置において、バイポーラト
    ランジスタの非動作状態、動作状態を外部信号で制御す
    ることを特徴とする半導体装置。 4、請求項1記載の半導体装置において、バイポーラト
    ランジスタの動作状態を定電流源として用いることを特
    徴とする半導体装置。
JP1068626A 1989-03-20 1989-03-20 半導体装置 Pending JPH02246370A (ja)

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JP1068626A JPH02246370A (ja) 1989-03-20 1989-03-20 半導体装置

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JP1068626A JPH02246370A (ja) 1989-03-20 1989-03-20 半導体装置

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05251670A (ja) * 1991-12-16 1993-09-28 Philips Gloeilampenfab:Nv 半導体装置
JP2008523628A (ja) * 2004-12-08 2008-07-03 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション ホット・キャリアにより誘起されるバイポーラ・デバイスの劣化を回復させるための方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05251670A (ja) * 1991-12-16 1993-09-28 Philips Gloeilampenfab:Nv 半導体装置
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