JPH03214659A - 電界効果形半導体装置の電源電圧設定部 - Google Patents

電界効果形半導体装置の電源電圧設定部

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JPH03214659A
JPH03214659A JP1085190A JP1085190A JPH03214659A JP H03214659 A JPH03214659 A JP H03214659A JP 1085190 A JP1085190 A JP 1085190A JP 1085190 A JP1085190 A JP 1085190A JP H03214659 A JPH03214659 A JP H03214659A
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JP
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supply voltage
power supply
semiconductor device
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JP1085190A
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English (en)
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Yutaka Arita
有田 豊
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • H01L23/522Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
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    • H01L23/5286Arrangements of power or ground buses
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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】 [産業上の利用分野] この発明は電界効果形トランジスタを駆動するための電
源電圧設定部に関し、特に外部電源より印加される電圧
を電界効果形トランジスタの適正な動作レベルに降下さ
せる電界効果形半導体装置の電源電圧設定部に関する。
[従来の技術] 従来、TTLの動作レベルが5vであることから、電界
効果形トランジスタを集積したメモリや論理回路の動作
レベルも5Vが基準とされていた。
このため電源回路も5Vのみで賄うことができた。
しかし、最近ではメモリや論理回路の集積度の向上およ
び高速化のためにゲート長が0.5μm以下のMOSF
ETが開発され、このゲート長の短いMOSFETを集
積したLSIが実用化されている。但し、このゲート長
が短いMOSFETの適正な動作レベルは3vであるこ
とから、電源電圧を5Vから3Vに下げる必要がある。
第7図は電界効果形半導体装置に外部電源を接続したブ
ロック図である。
同図を参照して、外部電源1は5vの電源電圧を生成し
、これを電源電圧設定回路2およびCPUなどの他の回
路に供給する。上記電源電圧設定回路2は外部電源から
与えられる5■を3Vに降下させて電界効果形半導体装
置3に与える。基板4上には上記電界効果形半導体装置
が形成されており、基板4の周囲には電源端子5や外部
回路(たとえばCPU)とデータをやり取りするための
入力端子6などが配設される。上記電源端子5と、メモ
リセルアレイ9、デコーダ8、および制御部7との間に
は、電源ラインUが配設されており、電源端子5からの
3Vの電圧が電源ライン見を介して、メモリセルアレイ
9、デコーダ8、および制御部7に供給される。上記入
出力端子6には、制御部7が接続され、制御部7はデー
タの入出力制御を行なう。基板中央部に設けられるデコ
ーダ8は、制御部7からの命令を解読し、メモリセルア
レイ9のうちの所定のアドレス位置にあるメモリからデ
ータを読出したり、データを書込んだりする。
[発明が解決しようとする課題] 上記のように、5V電源以外に3Vに降下させるための
電源電圧設定回路を別途設けることにより、電界効果形
半導体装置を適正レベルで駆動することかできる。
しかしながら、電源電圧設定回路を別途設けることは電
界効果形半導体装置を組込むプリント基板の面積を拡大
するという欠点があり、不経済でもある。
また、基板3内に電源ラインを張り巡らすと、ラインの
長さが不均一となることから、制御部7、デコーダ8、
メモリセルアレイ9に印加される電圧が場所によって不
均一となる。したがって、安定した動作を行なえないお
それがある。
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、電源電
圧設定回路を別途設ける必要のない電界効果形半導体装
置の電源設定部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コ 上記目的を達成するための本発明に係る電界効果形半導
体装置の電源電圧設定部は、 同じ基板上に 電界効果形トランジスタを含む集積回路と、外部電源に
接続するための電源端子と、この電源端子を通して供給
される電源電圧を電界効果形1・ランジスタの適正な動
作レベルに降下させる複数の電圧降下手段と、 が形成されてあり、 上記電圧降下手段は上記集積回路の周囲に分散されて配
設されることを特徴とする。
[作用] 以上の構成の本発明であれば、外部電源から高い電位の
直流電圧が入力されても、電界効果形半導体装置内に組
込んだ電源電圧設定部が電界効果形トランジスタの適正
な動作レベルまで電源電圧を降下させることにより、電
界効果形トランジス夕を正確に駆動することができる。
そして、複数の電源電圧設定部を集積回路の周囲に分散
することにより、配線長さの不均一による各部の電位が
不均一になるのを防止することができる。
[実施例コ 以下、添付図面を参照して本発明を詳細に説明する。
第1図は本発明に係る電界効果形半導体装置の電源電圧
設定部の一実施例を示すブロック図であ5 る。同図を参照して、外部電源]、基板4、電源端子5
、入出力端子6、制御部7、デコーダ8、メモリセルア
レイ9については第7図に示したちのと同様である。
本実施例の特徴は基板3上であって上記制御部7、デコ
ーダ8、メモリセルアレイ9などの集積回路の周辺に分
散して配設される電圧降下回路10にある。この電圧降
下回路10は、電源端子5を通して供給される5Vの電
圧を、ゲート長が0.5μm以下のMOSFETの動作
レベルである約3Vに降下させる。この電圧(3v)は
制御部7、デコーダ8、メモリセルアレイ9に与えられ
る。
制御部7はCPUなど(図示しない)からの信号に応じ
てデコーダ8やメモリセルアレイ9を制御したり、入出
力端子6を通してデータの入出力制御をしたりする。デ
コーダ8は制御部7を通して入力される命令を解読し、
所定のアドレスのメモリセルにデータを書込んだり、読
出したりする。
第2図は、上記メモリセルアレイ9の周辺と電圧降下回
路10との接続関係を示す図である。
6 同図を参照して、電源端子5には、電源ライン廷を介し
てNPN型のトランジスタ10aのベースがP型MOS
FET10bのソースに接続されている。このP型MO
SFET10bのソースには、N型MOSFET10c
が直列に接続される。
したがって、トランジスタ10aのベースには、NWM
OSFETのスレッショルド電圧×N型MOSFET1
0cの個数で決定される基準電圧が与えられる。NPN
型トランジスタ10aは5Vの電圧を約基準電圧の電位
に降下させる。但し、トランジスタ10a自信のスレッ
ショルド電位が約0,7vであるから、出力電圧を3V
にするには、基準電圧を約3.7vに設定するのが望ま
しい。
なお、NPN型トランジスタ10aに代えて、N型のM
OSFETを形成してもよい。但し、N型MOSFET
だと負荷(メモリセルなど)による消費電流の変化に伴
って、出力電圧V。−vGレイン電流、βは相互コンダ
クタンスvGはゲート電圧、VTHはスレッショルド電
圧である。
またメモリセル9aはそれぞれ0.  5μmのゲート
長のN型MOSFETなとで構成され、ワード線WLと
ビット線対BL,BLとの交点に接続されている。C−
MOSFET8a,および多入力アンドゲート8bは、
デコーダ8の一部であり、所定のワード線WLに書込信
号・読出信号を出力し、ワード線WL上のメモリセル9
aを立上げる。
立上がったメモリセル9aはビット線対BL,BLから
のデータを書込んだり、ビット線対BLBLにデータを
出力する。
第3図は上記第2図のうち破線で囲む部分の断面構造図
である。なお同図はスタティックRAMを例にする。同
図を参照して、電圧降下回路10のNPN}ランジスタ
10aSP型MOSFET10b,N型MOSFET1
0cは、メモリセルアレイ9などを形成するときに同時
に作られる。
たとえば、スタティックRAMのN型MOSFETを作
る場合には、N型のサブストレート3にまずP型wel
l領域を拡散形成し、このP型well上に2つのN領
域を形成し、このN領域間に絶縁物を介して0.  5
μmのゲート電極を配設する。また、P型MOSFET
はN型サブストレート上に2つのP領域を形成し、この
P領域間にゲート電極を配設する。上記P型well形
成と同時に、NPNトランジスタ10aを作るためのP
型well領域を拡散形成し、上記N領域(ソースドレ
イン)を作るときに同時にエミッタ領域を形成する。ま
た、P型MOSFETのP領域を作るときに、同時にべ
−ス領域を形成する。そして、N型のサブストレート3
をコレクタとする。また、P型MOSFET10b,N
型MOSFET].OcはC −MOSFET8aを作
るときに同時に形成できる。なお、上記NPN}ランジ
スタ10aとC−MOSFET8aおよびP型MOSF
ET10bとのラッチアップを防止するために1・ラン
ジスタ10aとC−MOSFET8aとの間、およびト
ランジスタ10aとP型MOSFET10bとの間には
N+のガードバンドが施され、ガードバンドとCMOS
FET8a,およびP型MOSFETI9 0bとの間にそれぞれ距離dをとる。
以上のごとく、NPN トランジスタ10a,P型MO
SFET10bSN型MOSFET10cは、メモリセ
ル9などと並行して形成することができる。また、電圧
降下回路10を分散配設することにより、配線長さの不
均一が是正され、制御部7、デコーダ8、メモリセル9
の各部に与える電源電圧が等しくなり、誤動作などする
可能性を防止することができる。なお、メモリセル9な
どの周辺の空きスペースにトランジスタ10aなどを作
り込む基板4の面積を拡張しなくて済む。
第4図(イ)は電界効果形半導体装置として論理回路を
例にした場合の回路図であり、第4図(口)はその等価
回路図である。
同図を参照して、論理回路]1はそれぞれ0.5μm以
下のゲート長のP型MOSFET,N型MOSFET,
およびP型MOSFETとN型MOSFETからなるC
−MOSFETを集積した回路である。電圧降下回路1
0はこの論理回路]1のP型MOSFET,N型MOS
FETととも10 に同じ基板上に同一工程で形成される。また、論理回路
11と電圧降下回路10との間にはガードバンド(図示
しない)が施され、ガードバンドと論理回路11とは集
積度に影響を与えない範囲で距離dが設けられる。
なお、同図においては論理回路11は1つであるが基板
上に複数個形成されるものであり、この複数個形成され
る論理回路11の周囲に電圧降下回路10が分散して形
成される。
第5図(イ)は他の実施例を示す断面構造図であり、第
5図(口)はその等価回路図である。
上記第1図の実施例との相違は、トランジスタ10a1
、10a2、10a3をダーリントン接続した点である
。これらの3段のトランジスタ10al、コOa2、1
0a3も前述のごとくメモリセルアレイ9や論理回路1
1などを形成するときに同時に形成されるものである。
このように複数段にすることにより、電流容量を大きく
することができ、安定した電圧でMOSFETを駆動す
ることができる。但し、3段のダーリントン接続11 する関係上、0.7X3ボルト程度の電圧降下を見込ん
で基準電圧は0.7XBV分高くする。なお、本実施例
では3段のダーリントン回路を示したが、2段あるいは
4段以上のダーリントン回路にすることも可能である。
第6図は電界効果形半導体装置としてダイナミックRA
Mを例にした断面構造図である。同図を参照して、ダイ
ナミックRAMの場合には、P型MOSFETを形成す
るときに、P型のサブストレートにN型wellを拡散
形成し、このN型well領域にP領域を形成し、これ
をドレインとソースとし、チャンネル上にゲー1・電極
を配設する。さらに上記N型wellの上にP一を拡散
形成し、このP一領域の上にN領域を形成して、これを
コレクタとする。すなわち、前述のスタティックRAM
形成と相違してNPNトランジスタ10aを作るための
P一領域を形成する工程が追加される。
以上のごとくすることによりダイナミックRAMの場合
にも電圧降下回路10のトランジスタ10aなどを形成
することができる。
12 [発明の効果コ 以上の本発明であれば、同し基板上に電界効果形トラン
ジスタからなる記憶回路や論理回路とともに、電圧降下
回路を形成することにより、電界効果形トランジスタを
駆動するために別途電源電圧設定回路を設ける必要がな
くなるので従来のごとくプリント基板を拡大する必要が
なくなり、経済性も向上する。また、電圧降下回路を分
散させることにより、電圧降下回路と負荷間の配線の長
さをほぼ均一にすることができ、配線長さの相違による
電圧降下の影響を防止して電界効果形トランジスタを安
定に動作させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る電界効果形半導体装置の電源電圧
設定部の一実施例を示すブロック図、第2図はメモリセ
ルアレイの周辺と電圧降下回路との接続関係を示す図、
第3図は上記第2図のうち主要部の断面構造図、第4図
(イ)は電界効果形半導体装置として論理回路を例にし
た場合の回路図、S4図(口)は第4図(イ)の等価回
路、第13 5図(イ)は他の実施例を示す断面構造図、第5図(口
)は第5図(イ)の等価回路図、第6図は電界効果形半
導体装置としてダイナミックRAMを例にした断面構造
図、第7図は従来例を示すブロック図である。 図において、3は電界効果形半導体装置、4は基板、5
は電源端子、10は電圧降下回路、10aはNPN}ラ
ンジスタ、10bはP型MOSFET,10cはN型M
OSFET,11は電界効果形半導体装置としての論理
回路である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 同じ基板上に 電界効果形トランジスタを含む集積回路と、外部電源に
    接続するための電源端子と、 この電源端子を通して供給される電源電圧を電界効果形
    トランジスタの適正な動作レベルに降下させる複数の電
    圧降下手段と、 が形成されてあり、 上記電圧降下手段は上記集積回路の周囲に分散されて配
    設されることを特徴とする電界効果形半導体装置の電源
    電圧設定部。
JP1085190A 1990-01-18 1990-01-18 電界効果形半導体装置の電源電圧設定部 Pending JPH03214659A (ja)

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GB9101041A GB2241845B (en) 1990-01-18 1991-01-17 Supply voltage adjusting circuit of a field effect type semiconductor device
DE19914101419 DE4101419C2 (de) 1990-01-18 1991-01-18 Integrierte FET-Halbleiterschaltung mit einer Mehrzahl gleich aufgebauter Betriebsspannungserzeugungsschaltungen

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DE4101419C2 (de) 1994-12-22
GB2241845B (en) 1994-09-07
GB2241845A (en) 1991-09-11
DE4101419A1 (de) 1991-07-25
GB9101041D0 (en) 1991-02-27

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