JPH0491467A - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

Info

Publication number
JPH0491467A
JPH0491467A JP2204539A JP20453990A JPH0491467A JP H0491467 A JPH0491467 A JP H0491467A JP 2204539 A JP2204539 A JP 2204539A JP 20453990 A JP20453990 A JP 20453990A JP H0491467 A JPH0491467 A JP H0491467A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
collector
region
well
transistor
pull
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.)
Pending
Application number
JP2204539A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasuhiro Sugimoto
泰博 杉本
Hiroyuki Hara
浩幸 原
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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 Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2204539A priority Critical patent/JPH0491467A/ja
Priority to KR1019910013233A priority patent/KR920005323A/ko
Priority to EP19910112949 priority patent/EP0472945A3/en
Publication of JPH0491467A publication Critical patent/JPH0491467A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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 potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • 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 potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/10Devices 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 potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a repetitive configuration
    • H01L27/118Masterslice integrated circuits
    • H01L27/11896Masterslice integrated circuits using combined field effect/bipolar technology
    • 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 potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • 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 potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/08Devices 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 potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Bipolar Transistors (AREA)
  • Logic Circuits (AREA)

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】 [発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、半導体集積回路に係り、特にBi・CMO8
(バイポーラ・相補性絶縁ゲート型)ゲート回路を有す
る半導体集積回路に関する。
(従来の技術) Bi−CMosゲート回路は、高入力インピーダンス、
高負荷駆動能力、低消費電力という特徴を持つものとし
て注目されており、従来のBi・CMOSゲートアレイ
では、例えば第5図に示すようなりi−cMosゲート
回路が基本ゲートとして用いられている。このBi争C
MOSゲート回路は、CMO8構成の論理ゲート部41
と、バイポーラトランジスタで構成されるドライバー部
42とからなる。このドライバ一部42は、VCC電源
と接地電位VSSとの間にプルアップ用の0NPN )
ランジスタQ1とプルダウン用のNPNトランジスタQ
2とが直列に接続されており、この2個のトランジスタ
の直列接続点が出力ノード43となっている。上記論理
ゲート部41は、VCC電源と前記プルアップ用トラン
ジスタ。lのベースとの間にベース電流供給用のPチャ
ネルMOS)ランジスタP1が接続され、前記プルアッ
プ用トランジスタQ1のベースと接地電位VSSとの間
に電荷引き抜き用のNチャネルMOS)うンジスタN1
が接続され、前記出力ノード43とプルダウン用トラン
ジスタQ2のベースとの間にベース電流供給用のNチャ
ネルMO3)ランジスタN2が接続され、プルダウン用
トランジスタQ2のベースと接地電位Vssとの間に電
荷引き抜き用のNチャネルMOSトランジスタN3が接
続されている。そして、上記PチャネルトランジスタP
1とNチャネルトランジスタN1およびN2の各ゲート
が入力ノード44に接続され、Nチャネルトランジスタ
N3のゲートが前記プルアップ用トランジスタQ1のベ
ースに接続されている。
なお、前記出力ノード43の負荷容量をCLで表わして
いる。
いま、入力ノード44が“L″レベル場合、Nチャネル
トランジスタN1およびN2がそれぞれオフになり、P
チャネルトランジスタP1がオンになってプルアップ用
トランジスタQ1およびNチャネルトランジスタN3が
それぞれオンになり、プルダウン用トランジスタQ2は
オフになり、出力ノード43には“H2レベルが現われ
る。上記とは逆に、入力ノード44が“H”レベルの場
合、PチャネルトランジスタP1がオフになり、Nチャ
ネルトランジスタN1がオンになってプルアップ用トラ
ンジスタQ1およびNチャネルトランジスタN3はそれ
ぞれオフになると共にNチャネルトランジスタN2がオ
ンになってプルダウン用トランジスタQ2はオンになり
、出力ノード43には“Lルベルが現われる。
上記したようなり1−CMOSゲート回路では、出力遷
移時にかなり大きな電流が流れる。第6図は、第5図の
B1−CMOSゲート回路の入力ノード44に時刻t、
に″H″レベルが入力した場合(但し、負荷容]EI 
Ctが5pFである場合)の出力電圧voの立下り波形
とその時のプルダウン用トランジスタQ2のコレクタ電
流IC%ベース電位VBおよびベース電流供給用トラン
ジスタN2のドレイン電流IDの波形について論理的解
析を行った結果を示している。この図から、出力電圧V
。の立下り時にオーンになるプルダウン用トランジスタ
Q2のコレクタ電流ICが急激に増加し、10mA近い
電流が2ns程度流れ続けていることか分かる。通常、
Bi*CMOSゲートアレイ等の内部セルで使用される
バイポーラトランジスタのエミツタサイズ2X10μm
程度では、バイポーラトランジスタの遮断周波数fTお
よび電流増幅率hfeは、第3図(a)および(b)中
に太線で示すように、コレクタ電流1cm2mA以上で
大きく低下する。これは、大電流領域におけるベースの
広がり効果(カーク効果)によって実効的なベース幅が
広がり、このことにより′B1−CMOSゲート回路の
動作速度が制限されるという問題がある。
従って、B1−CMOSゲート回路の高速化を図るため
には、バイポーラトランジスタのコレクタ電流■。の大
電流領域で、遮断周波数fTおよび電流増幅率hfeを
いかに十分に確保し得るかがポイントとなる。
(発明が解決しようとする課題) 上記したように従来のB1−CMOSゲート回路は、バ
イポーラトランジスタのコレクタ電流の大電流領域で遮
断周波数および電流増幅率太きく低下し、動作速度が制
限されるという問題かある。
本発明は、上記問題点を解決すべくなされたちので、そ
の目的は、出力段バイポーラトランジスタのコレクタ電
流の大電流領域で遮断周波数および電流増幅率を十分確
保でき、動作速度の高速化を実現でき、しかも、プロセ
ス的に大きな負担をかけないで済むB1−CMOSゲー
ト回路を有する半導体集積回路を提供することにある。
[発明の構成コ (課題を解決するための手段) 本発明の半導体集積回路は、内蔵するBi・CMOSゲ
ート回路の出力段バイポーラトランジスタのプルアップ
側およびプルダウン側の少なくとも一方が、エミッタ直
下のコレクタ・ウェルよりも不純物濃度が濃い領域がコ
レクタ・ウェル中のベース領域境界付近に選択的にイオ
ン注入により形成された選択的イオン注入コレクタ(S
electively Ion−implanted 
Co11ector  ;5IC)構造を持つことを特
徴とする。
(作 用) SIC構造を持つバイポーラトランジスタは、コレクタ
電流の大電流領域におけるベースの広がり効果が抑制さ
れ、大電流領域での特性が改善され、遮断周波数fTお
よび電流増幅率hfeが十分確保されることが知られて
いる。従って、上記B1−CMOSゲート回路によれば
、比較的長い時間にわたって大電流が流れる出力段バイ
ポーラトランジスタのプルダウン側トランジスタとして
、上記したような特性を持つSIC構造のバイポーラト
ランジスタを用いているので、動作速度のかなりの高速
化が期待できる。しかも、SIC構造のバイポーラトラ
ンジスタの形成に際しては、通常のバイポーラトランジ
スタの形成時と比べて、マスクを1枚追加するだけ、あ
るいは、Pウェル形成時のイオン注入用マスクとの兼用
が可能であり、プロセス的に大きな負担をかけないで済
む。
(実施例) 以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明す
る。
第1図は、B1−CMOSゲートアレイに内蔵された基
本ゲートとして用いられるB1CMOSゲート回路を示
しており、第4図を参照して前述したような従来のB1
−CMOSゲート回路と回路構成は同じであるが、出力
段のプルダウン側にSIC構造を持つバイポーラトラン
ジスタQ2″が用いられている点が異なり、その他の部
分は第4図中と同一符号を付している。
第2図は、SIC構造を持つバイポーラトランジスタQ
2”の構造の一例を示しており、20はP型の半導体基
板、21はN+型の埋め込み層、22は上記埋め込み層
上に形成されたコレクタ領域用のNウェル、23はコレ
クタ間分離用のPウェル、24は素子分離用の絶縁膜、
25は前記埋め込み層に達するようにNウェルに深く形
成されたN+型のコレクタ電極領域、26および27は
前記Nウェルに形成されたP+型の外部ベース領域およ
びP型の内部ベース領域、28は上記内部ベース領域に
形成されたN+型のエミッタ領域、29は基板上の絶縁
膜、30および31および32はこの絶縁膜に形成され
たコンタクトホールを通して前記コレクタ電極領域25
および外部ベース領域26およびエミッタ領域28にコ
ンタクトするコレクタ電極およびベース電極およびエミ
ッタ電極、33はエミッタ直下のNウェル(コレクタ・
ウェル)中のベース領域境界付近に選択的にイオン注入
により形成され、コレクタ・ウェルよりも不純物濃度が
濃いN+型のSIC領域である。
上記したようなSIC構造を持つバイポーラトランジス
タは、コレクタ電流の大電流領域におけるベースの広が
り効果(カーク効果)が抑制され、大電流領域での特性
が改善され、第3図(a)および(b)中に細線で示す
ように、遮断周波数fTおよび電流増幅率hfeが十分
確保されることが知られている。
従って、上記実施例のB1−CMOSゲート回路によれ
ば、比較的長い時間にわたって大電流が流れる出力段バ
イポーラトランジスタのプルダウン側トランジスタとし
て、上記したような特性を持つSIC構造のバイポーラ
トランジスタQ2”を用いているので、動作速度のかな
りの高速化が期待できる。
しかも、SIC構造のバイポーラトランジスタQ2”の
形成に際しては、通常のバイポーラトランジスタの形成
時と比べて、マスクを1枚追加するだけ、あるいは、P
ウェル形成時のイオン注入用マスクとの兼用が可能であ
り、プロセス的に大きな負担をかけないで済む。
第4図は、上記実施例によるB1−CMOSゲート回路
の負荷容ff1CL依存性のシミュレーション結果を示
しており、SIC構造のバイポーラトランジスタを用い
ない従来のB1−CMOSゲート回路の特性と比べて、
負荷容量CLが5pFの場合でゲート遅延時間が約25
%改善されたことが分かる。
なお、上記実施例は、出力段バイポーラトランジスタの
プルダウン側のトランジスタとしてSIC構造のバイポ
ーラトランジスタQ2″ヲ用いたが、出力段バイポーラ
トランジスタのプルアップ側およびプルダウン側の少な
くとも一方のトランジスタとしてSIC構造のバイポー
ラトランジスタを用いれば有効である。
また、本発明は、上記実施例のB1−CMOSゲートア
レイに限らず、その他のBi−CMO8型O8回路にも
一般的に適用できる。
[発明の効果コ 上述したように本発明の半導体集積回路によれば、内蔵
するB1−CMOSゲート回路の出力段バイポーラトラ
ンジスタのコレクタ電流の大電流領域で遮断周波数およ
び電流増幅率を十分確保でき、動作速度の高速化を実現
できる。しかも、プロセス的に大きな負担をかけないで
済むので、特にコストアップが問題視される半導体集積
回路のB1−CMOSゲート回路の高速化に際して極め
て有効である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の半導体集積回路の一実施例に係るB1
−CMOSゲートアレイに内蔵された基本ゲートとして
用いられるB1−CMOSゲート回路の一例を示す回路
図、第2図はSIC構造を持つバイポーラトランジスタ
の構造の一例を示す断面図、第3図(a)および(b)
はSIC構造を持つバイポーラトランジスタのコレクタ
電流の大電流領域における遮断周波数fTおよび電流増
幅率hfeが改善される様子を示す特性図、第4図は第
1図のB1−CMOSゲート回路の負荷容量依存性のシ
ミュレーション結果を示す図、第5図は従来のB1−C
MOSゲート回路の一例を示す回路図、第6図は第5図
のB1−CMOSゲート回路の動作の論理的解析を行っ
た結果の各部の電位および電流の波形を示す図である。 20・・・P型の半導体基板、21・・・N+型の埋め
込み層、22・・・コレクタ領域用のNウェル、23・
・・コレクタ間分離用のPウェル、24・・・素子分離
用の絶縁膜、25・・・深く形成されたN+型のコレク
タ電極領域、26・・・P+型の外部ベース領域、27
・・・P型の内部ベース領域、28・・・N+型のエミ
ッタ領域、29・・・絶縁膜、30・・・コレクタ電極
、31・・・ベース電極、32・・・エミッタ電極、3
3・・・SIC領域、43・・・出力ノード、44・・
・入力ノード、Ql・・・プルアップ用のNPN トラ
ンジスタ、Q2”・・・SIC構造を有するプルダウン
用のNPN )ランジスタ、Pl・・・ベース電流供給
用のPチャネルMOSトランジスタ、N1・・・電荷引
き抜き用のNチャネルMO8)ランジスタ、N2・・・
ベース電流供給用のNチャネルMO8I−ランジスタ、
N3・・・電荷引き抜き用のNチャネルMOSトランジ
スタ、CL・・・負荷容量。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 Vss 第 図 第 図 (a) (b) 第3 図 負荷容量cL (1)F) 第4図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】  バイポーラ・相補性絶縁ゲート型ゲート回路を有する
    半導体集積回路において、 上記バイポーラ・相補性絶縁ゲート型ゲート回路の出力
    段バイポーラトランジスタのプルアップ側およびプルダ
    ウン側の少なくとも一方のトランジスタが、エミッタ直
    下のコレクタ・ウェルよりも不純物濃度が濃い領域がコ
    レクタ・ウェル中のベース領域境界付近に選択的にイオ
    ン注入により形成された選択的イオン注入コレクタ構造
    を持つことを特徴とする半導体集積回路。
JP2204539A 1990-08-01 1990-08-01 半導体集積回路 Pending JPH0491467A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2204539A JPH0491467A (ja) 1990-08-01 1990-08-01 半導体集積回路
KR1019910013233A KR920005323A (ko) 1990-08-01 1991-07-31 반도체 집적회로
EP19910112949 EP0472945A3 (en) 1990-08-01 1991-08-01 Semiconductor integrated circuit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2204539A JPH0491467A (ja) 1990-08-01 1990-08-01 半導体集積回路

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0491467A true JPH0491467A (ja) 1992-03-24

Family

ID=16492208

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2204539A Pending JPH0491467A (ja) 1990-08-01 1990-08-01 半導体集積回路

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP0472945A3 (ja)
JP (1) JPH0491467A (ja)
KR (1) KR920005323A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0969580A (ja) * 1995-08-30 1997-03-11 Nec Corp Bi−CMOS半導体装置およびその製造方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3361832D1 (en) * 1982-04-19 1986-02-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor ic and method of making the same
JPH01244660A (ja) * 1988-03-26 1989-09-29 Nec Corp Bi−CMOS半導体装置の製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0969580A (ja) * 1995-08-30 1997-03-11 Nec Corp Bi−CMOS半導体装置およびその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP0472945A3 (en) 1992-06-17
KR920005323A (ko) 1992-03-28
EP0472945A2 (en) 1992-03-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4719373A (en) Gate circuit of combined field-effect and bipolar transistors
EP0145004B1 (en) Bipolar transistor-field effect transistor composite circuit
JPS626369B2 (ja)
JPS6027227A (ja) 半導体集積回路装置
JPH0616585B2 (ja) バツフア回路
JPH05259874A (ja) Cmos出力バッファ回路
JPS62272620A (ja) 論理回路
JPH03190426A (ja) 集積BiCMOS回路
JPS62254460A (ja) Bi−CMOS論理回路
JP2661318B2 (ja) 半導体装置
JPH0491467A (ja) 半導体集積回路
JPS5919435A (ja) 半導体集積回路装置
JPS6232722A (ja) プツシユプル出力回路
JP3547906B2 (ja) 半導体集積回路装置
JPH0535927B2 (ja)
US5239212A (en) Gate circuit of combined field-effect and bipolar transistors with an improved discharge arrangement
JPS5944782B2 (ja) 半導体集積回路
JP2844882B2 (ja) 2入力論理回路
KR100248341B1 (ko) Cmos의 배열방법
JPS6057724A (ja) 半導体集積回路
JPS62120064A (ja) 集積回路
JP3034531B2 (ja) 半導体集積回路
JPH02226760A (ja) 半導体論理回路
JPH0666424B2 (ja) 半導体集積回路装置
JPS6276923A (ja) 出力回路