JPH05136373A - Semiconductor integrated circuit and its manufacture - Google Patents

Semiconductor integrated circuit and its manufacture

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JPH05136373A
JPH05136373A JP3321326A JP32132691A JPH05136373A JP H05136373 A JPH05136373 A JP H05136373A JP 3321326 A JP3321326 A JP 3321326A JP 32132691 A JP32132691 A JP 32132691A JP H05136373 A JPH05136373 A JP H05136373A
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JP
Japan
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mos transistor
channel
integrated circuit
semiconductor integrated
circuit device
Prior art date
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Pending
Application number
JP3321326A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mitsuo Kaihara
光男 貝原
Hide Okubo
秀 大久保
Takako Maruyama
隆子 丸山
Seiji Yamanaka
誠司 山中
Hideyuki Aota
秀幸 青田
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.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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  • Element Separation (AREA)
  • Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)
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Abstract

PURPOSE:To make small the area of an element isolating area and also, elevate the flexibility of a circuit. CONSTITUTION:In the channel region 8 of an MOS transistor 6a, the threshold voltage is elevated to approximately 6V by ion implantation, and the MOS transistor 6a ceases to operate with 5V power, thus the MOS transistors 6 and 6 on both sides are isolated. The wiring efficiency is elevated by arranging the wiring 14 on the MOS transistor 6a, or using a gate electrode as wiring.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はMOSトランジスタを含
む基本セルを複数個規則的に配列したマスタスライス型
半導体集積回路装置に関し、特にMOSゲートアレイ
や、MOS複合ゲートアレイ(半導体チップ内の一部が
ゲートアレイ構造となっている半導体集積回路装置)、
又は基本セルにPチャネル型MOSトランジスタ(以下
PMOSトランジスタという)とNチャネル型MOSト
ランジスタ(以下NMOSトランジスタという)とを含
んでいるCMOS型若しくはBiCMOS型のマスター
スライス型半導体集積回路装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a master slice type semiconductor integrated circuit device in which a plurality of basic cells including MOS transistors are regularly arranged, and more particularly to a MOS gate array and a MOS composite gate array (part of a semiconductor chip). A semiconductor integrated circuit device having a gate array structure),
Alternatively, the present invention relates to a CMOS type or BiCMOS type master slice type semiconductor integrated circuit device in which a basic cell includes a P channel type MOS transistor (hereinafter referred to as a PMOS transistor) and an N channel type MOS transistor (hereinafter referred to as an NMOS transistor).

【0002】[0002]

【従来の技術】MOSトランジスタで用いられる素子分
離としては、(1)フィールド絶縁膜を用いたものと、
(2)ゲート電極を電源に接続した非導通のMOSトラ
ンジスタによるものが用いられている。フィールド絶縁
膜を用いた素子分離では、図10(A)に示されるよう
に、フィールド絶縁膜による素子分離領域34で囲まれ
た領域にゲート電極30によって自己整合的に拡散層3
2が形成されている。ゲート電極を電源に接続した素子
分離では、図10(B)に示されるように、素子分離領
域48のゲート電極40aがコンタクト46を介して電
源配線44に接続されている。42は拡散領域、40は
他のMOSトランジスタのゲート電極である。
2. Description of the Related Art (1) A field insulating film is used for element isolation used in MOS transistors.
(2) A non-conductive MOS transistor having a gate electrode connected to a power supply is used. In the element isolation using the field insulating film, as shown in FIG. 10A, the diffusion layer 3 is self-aligned by the gate electrode 30 in the region surrounded by the element isolation region 34 of the field insulating film.
2 is formed. In the element isolation in which the gate electrode is connected to the power source, as shown in FIG. 10B, the gate electrode 40 a in the element isolation region 48 is connected to the power source wiring 44 via the contact 46. 42 is a diffusion region, and 40 is a gate electrode of another MOS transistor.

【0003】MOSトランジスタでは、一般的にゲート
絶縁膜が外部からのサージに弱く、保護回路を設ける必
要がある。保護回路としてはMOSトランジスタのゲー
ト耐圧より低い耐圧を有する保護素子をゲート電極に接
続して外部からのサージをその素子で吸収することが広
く行なわれている。MOSトランジスタのサージ保護回
路としては、図11に示されるような保護素子56,5
8が用いられる。これらの保護素子は内部回路52のM
OSトランジスタのゲート耐圧より低い耐圧のものが用
いられ、入力端子50と内部回路52の間に保護抵抗5
4とともに接続される。
In a MOS transistor, the gate insulating film is generally vulnerable to a surge from the outside, and it is necessary to provide a protection circuit. As a protection circuit, it is widely practiced to connect a protection element having a withstand voltage lower than the gate withstand voltage of a MOS transistor to a gate electrode to absorb a surge from the outside. As a surge protection circuit for MOS transistors, protection elements 56, 5 as shown in FIG.
8 is used. These protective elements are M of the internal circuit 52.
A transistor having a breakdown voltage lower than the gate breakdown voltage of the OS transistor is used, and the protection resistor 5 is provided between the input terminal 50 and the internal circuit 52.
4 together.

【0004】CMOS型マスタースライスでは、基本セ
ルに含まれるPMOSトランジスタとNMOSトランジ
スタはそれぞれ固有のサイズに設定されているため、そ
の基本セルを用いてある論理回路を構成した場合、その
論理回路のしきい値電圧は一意的に決定されてしまう。
In the CMOS type master slice, the PMOS transistor and the NMOS transistor included in the basic cell are set to their own sizes. Therefore, when a certain logic circuit is constructed using the basic cell, the logic circuit is The threshold voltage is uniquely determined.

【0005】図14(A)にスタティックRAM(以
下、SRAMという)の1つのメモリセル部分を示す。
一対のインバータ50,52とアクセスゲートMa,M
bを備えてメモリセル54が構成されている。アクセス
ゲートMa,Mbを選択するためにワードラインWLが
設けられ、ビットラインBLとBLB(Bは反転を表わ
す)はそれぞれセンス回路に接続されているとともに、
ビットラインのプリチャージ用にそれぞれゲートMp
a,Mpbを介して電源に接続されている。
FIG. 14A shows one memory cell portion of a static RAM (hereinafter referred to as SRAM).
A pair of inverters 50 and 52 and access gates Ma and M
The memory cell 54 is configured by including b. A word line WL is provided for selecting the access gates Ma and Mb, and bit lines BL and BLB (B represents inversion) are connected to a sense circuit, respectively, and
Gate Mp for precharging bit lines
It is connected to the power source via a and Mpb.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】図10(A)に示され
るようなフィールド絶縁膜34による素子分離では、分
離に必要なスペースが大きくなり、また回路の柔軟性に
も欠ける。すなわち、フィールド絶縁膜で分離された基
本ゲートは2入力からなるのが一般的である。したがっ
て、3入力や5入力の回路を構成する場合には、使用さ
れないゲート電極が存在することになり、入力信号数に
対する柔軟性がないことを意味している。図10(B)
の素子分離領域では、ゲート電極40aを電源配線44
に接続する領域が必要であり、配線効率が悪い。さら
に、このゲート電極40aを配線に使用することができ
ず、この点からも配線効率が悪い。
In the element isolation by the field insulating film 34 as shown in FIG. 10 (A), the space required for the isolation is large and the flexibility of the circuit is lacking. That is, the basic gate separated by the field insulating film generally has two inputs. Therefore, when configuring a circuit with 3 inputs or 5 inputs, there is an unused gate electrode, which means that there is no flexibility with respect to the number of input signals. FIG. 10 (B)
In the element isolation region of, the gate electrode 40a is connected to the power supply wiring 44
Area is required, and wiring efficiency is poor. Further, the gate electrode 40a cannot be used for wiring, and the wiring efficiency is poor in this respect as well.

【0007】近年、素子が微細化されるにともなって、
スケーリング則に従いゲート絶縁膜の薄膜化が進んでい
る。ゲート耐圧はゲート絶縁膜の膜厚に依存するので、
ゲート絶縁膜の薄膜化にともなってゲート耐圧が低くな
っている。一方、従来のサージ保護素子は内部の論理回
路を実現するMOSトランジスタと同じMOSトランジ
スタで構成されているので、信頼性を確保するための種
々の工夫により、保護素子のドレイン耐圧は低下してい
ない。そのため、図11(B)に示されるように、素子
の微細化にともなってゲート耐圧が保護素子のドレイン
耐圧より低くなる逆転現象が生じ、保護素子として機能
できなくなってきている。
With the recent miniaturization of devices,
The gate insulating film is becoming thinner according to the scaling rule. Since the gate breakdown voltage depends on the thickness of the gate insulating film,
As the gate insulating film becomes thinner, the gate breakdown voltage becomes lower. On the other hand, since the conventional surge protection element is composed of the same MOS transistor as the MOS transistor that realizes the internal logic circuit, the drain withstand voltage of the protection element has not decreased due to various measures for ensuring reliability. .. Therefore, as shown in FIG. 11B, with the miniaturization of the element, a reversal phenomenon occurs in which the gate breakdown voltage becomes lower than the drain breakdown voltage of the protection element, and it becomes impossible to function as the protection element.

【0008】従来のPN接合によるダイオードは逆方向
耐圧が温度依存性をもっており、定電圧回路としては利
用することができない。従来のCMOS型基本セルを用
いて論理回路のしきい値電圧を変えようとする場合、複
数のPMOSトランジスタと複数のNMOSトランジス
タを直列又は並列に接続して組み合わせ、そのPMOS
トランジスタとNMOSトランジスタとの数の比でしき
い値電圧を設定しなければならない。例えば、図12
(A)は所望のしきい値電圧をもつように構成されたイ
ンバータであり、3個のPMOSトランジスタP11,
P12,P13と1個のNMOSトランジスタN11と
から構成されている。その等価回路は図12(B)に示
されるものである。さらに多くの基本セルを必要とする
論理回路の一例として図13(A)にROMのセンスア
ンプを示す。このセンスアンプは6個のPMOSトラン
ジスタP21〜P26と6個のNMOSトランジスタN
21〜N26とを含んでおり、その等価回路は図13
(B)に示されるものである。
The conventional diode having a PN junction has a reverse breakdown voltage that depends on temperature and cannot be used as a constant voltage circuit. When changing the threshold voltage of a logic circuit using a conventional CMOS basic cell, a plurality of PMOS transistors and a plurality of NMOS transistors are connected in series or in parallel and combined, and the PMOS
The threshold voltage must be set by the ratio of the number of transistors and NMOS transistors. For example, in FIG.
(A) is an inverter configured to have a desired threshold voltage and includes three PMOS transistors P11,
It is composed of P12 and P13 and one NMOS transistor N11. The equivalent circuit is shown in FIG. A ROM sense amplifier is shown in FIG. 13A as an example of a logic circuit that requires more basic cells. This sense amplifier includes six PMOS transistors P21 to P26 and six NMOS transistors N.
21 to N26, and an equivalent circuit thereof is shown in FIG.
It is shown in (B).

【0009】このように、従来のCMOSマスタースラ
イスを用いて論理回路を構成すると、その論理しきい値
電圧を変化させようとすれば複数個のPMOSトランジ
スタや複数個のNMOSトランジスタが必要となり、そ
のためマスタースライスチップ上の占有面積が大きくな
ってしまう。また、PMOSトランジスタとNMOSト
ランジスタの間で使用される数が必ずしも一致しないた
め、使用されないMOSトランジスタができ、さらに回
路規模が増大する結果となる。基本セルに含まれるPM
OSトランジスタとNMOSトランジスタのサイズが一
定であるため、必要な電流を流すのに必要な最小トラン
ジスタサイズより大きくなり、余分な直流電流が流れ
る。
As described above, when a logic circuit is constructed by using the conventional CMOS master slice, a plurality of PMOS transistors and a plurality of NMOS transistors are required in order to change the logic threshold voltage thereof. The occupied area on the master slice chip becomes large. In addition, since the numbers used between the PMOS transistor and the NMOS transistor do not necessarily match, unused MOS transistors are formed, which further increases the circuit scale. PM included in basic cell
Since the sizes of the OS transistor and the NMOS transistor are constant, the size is larger than the minimum transistor size required to pass the necessary current, and an extra direct current flows.

【0010】メモリの高速化の1つの方法としてプリチ
ャージ法がある。これは、図14(B)に示されるよう
に、ビットラインBL,BLBを中間電位に予めチャー
ジしておき、その状態からワードラインWLを立ち上げ
て読出しを開始する方法である。その場合、ビットライ
ンBL,BLBをチャージしながらワードラインWLを
立ち上げてメモリセルのデータを読み出すので、例えば
ノードnaがローレベルとすれば、そのノードnaの
「0」が「1」に反転しないこと、すなわちノードna
の電位Vnaがメモリセルのラッチ部のインバータ50
のしきい値電圧を越えないことが重要である。ワードラ
インWLが立ち上がったときのノードnaの電位は、図
14(C)に示されるように、プリチャージ用MOSト
ランジスタMpaの抵抗Rpa、アクセスゲートMaの
抵抗Rm、メモリセルのインバータ部のNMOSトラン
ジスタの抵抗Rnの比によって決まる。つまり、 Vna=Vcc×Rn/(Rpa+Rm+Rn) となる。ここで、Rpaは読出し終了後、次のサイクル
の読出しを速くするために高速にプリチャージをする必
要があるため、あまり大きくすることができず、Rmや
Rnに比べると数分の1程度である。したがって、ノー
ドnaの電位VnaはほぼRmとRnで決まる。もし、
RmとRnが等しいならばノードnaの電位Vnaは約
2.5V(電源Vccを5Vとする)になり、しきい値
電圧を越えてしまう。このようなメモリセルのデータ反
転を防ぐためには Rmを大きくする、又は Rnを小さくすること、である。この若しくは
のいずれか、又は両方の対策を採る必要があるが、メモ
リセルの面積の増大につながらないように、通常はの
対策が採られる。
A precharge method is one of the methods for increasing the memory speed. This is a method in which, as shown in FIG. 14B, the bit lines BL and BLB are precharged to an intermediate potential, and the word line WL is raised from that state to start reading. In that case, since the data of the memory cell is read by raising the word line WL while charging the bit lines BL and BLB, for example, if the node na is at a low level, "0" of the node na is inverted to "1". Do not do, that is, node na
Potential Vna of the inverter 50 of the latch portion of the memory cell
It is important that the threshold voltage is not exceeded. The potential of the node na when the word line WL rises is, as shown in FIG. 14C, the resistance Rpa of the precharge MOS transistor Mpa, the resistance Rm of the access gate Ma, and the NMOS transistor of the inverter section of the memory cell. It depends on the ratio of the resistance Rn. That is, Vna = Vcc × Rn / (Rpa + Rm + Rn). Here, Rpa cannot be increased so much because it needs to be precharged at a high speed in order to speed up reading in the next cycle after the reading is completed, and it is about a fraction of Rm and Rn. is there. Therefore, the potential Vna of the node na is substantially determined by Rm and Rn. if,
If Rm and Rn are equal, the potential Vna of the node na becomes about 2.5 V (the power supply Vcc is 5 V), which exceeds the threshold voltage. In order to prevent such data inversion of the memory cell, Rm is increased or Rn is decreased. It is necessary to take either or both of these measures, but in order to prevent an increase in the area of the memory cell, the usual measures are taken.

【0011】一方、マスタスライス型半導体集積回路装
置では、PMOSトランジスタとNMOSトランジスタ
は固有のチャネル幅に設定されている。そのため、マス
タスライス型半導体集積回路装置上で図14(A)のメ
モリセルを実現しようとすれば、の対策では図15
(A)に示されるようにMOSトランジスタを直列に接
続することになり、の対策では図15(B)に示され
るようにMOSトランジスタを並列に接続することにな
る。何れの方法にしても使用ゲート数が増え、メモリセ
ルの面積が増大する。
On the other hand, in the master slice type semiconductor integrated circuit device, the PMOS transistor and the NMOS transistor are set to have a unique channel width. Therefore, if the memory cell of FIG. 14A is to be realized on the master slice type semiconductor integrated circuit device, the countermeasure of FIG.
As shown in FIG. 15A, the MOS transistors are connected in series, and as a countermeasure, the MOS transistors are connected in parallel as shown in FIG. Whichever method is used, the number of used gates increases and the area of the memory cell increases.

【0012】一方、基本単位セルにPMOSトランジス
タとNMOSトランジスタの他に、それらよりサイズの
小さいNMOSトランジスタを加えたものをマスタスラ
イス型半導体集積回路装置の基本単位とし、メモリを構
成するときはそのサイズの小さいNMOSトランジスタ
をアクセスゲートにする方法が提案されている(「月刊
Semiconductor World」1990年2月号、92−95
ページ参照)。しかし、その提案された方法では、基本
単位セルの面積がサイズの小さなNMOSトランジスタ
を加えた分だけ大きくなってしまう。
On the other hand, in addition to the PMOS transistor and the NMOS transistor to the basic unit cell, an NMOS transistor having a smaller size is added to the basic unit cell as a basic unit of the master slice type semiconductor integrated circuit device. A method of using a small NMOS transistor as an access gate has been proposed ("Monthly publication"
Semiconductor World "February 1990, 92-95.
See page). However, in the proposed method, the area of the basic unit cell is increased by the addition of the small size NMOS transistor.

【0013】SRAMにおいては、一般には図14に示
されるように書込み動作で相補信号(BLとBLB)が
必要になる。SRAMの高密度化の1つの方法として、
書込み動作の相補信号を単一信号とすることによりデー
タ線(ビットライン)の数とMOSトランジスタの数を
減らす方法がある。その方法によるメモリセルは本発明
の一実施例の等価回路として示されている図6(B)に
示されるものである。しかし、マスタースライス型半導
体集積回路でこのメモリセルを実現しようとすると、P
MOSトランジスタとNMOSトランジスタはそれぞれ
固有のトランジスタサイズに設定されているため、読出
し動作の際に誤書込みが起こる可能性が出てくる。その
ため、通常は同期式にして読出しはプリチャージ方式で
行なう。また、読出し動作がメモリセルにフィードバッ
クされないように、アクセスゲートとラッチ部の間にイ
ンバータを挿入するなどの構成が必要になる。そのた
め、マスタースライス型半導体集積回路によるSRAM
では高密度化の目的を達成することはできない。
In the SRAM, generally complementary signals (BL and BLB) are required in the write operation as shown in FIG. As one method of increasing the density of SRAM,
There is a method of reducing the number of data lines (bit lines) and the number of MOS transistors by using a single signal as a complementary signal for write operation. A memory cell according to the method is shown in FIG. 6B which is shown as an equivalent circuit of one embodiment of the present invention. However, if an attempt is made to realize this memory cell in a master slice type semiconductor integrated circuit, P
Since the MOS transistor and the NMOS transistor are set to their own transistor sizes, there is a possibility that erroneous writing may occur during the read operation. Therefore, normally, the reading is performed by the precharge method in the synchronous method. Further, a configuration such as inserting an inverter between the access gate and the latch unit is required so that the read operation is not fed back to the memory cell. Therefore, the SRAM using the master slice type semiconductor integrated circuit
Therefore, the purpose of high density cannot be achieved.

【0014】また、SRAMにおいては、電源を投入し
た際にメモリセルの初期状態が不定になるのを防ぐため
に、電源投入時に初期状態を設定できるようにしたもの
がある。その一例は、メモリセルの特性を変えて初期状
態を設定するようにしたものである。そこでは、メモリ
セルを構成するMOSトランジスタの拡散層の幅を変え
ることによりトランジスタサイズを変えてメモリセルの
特性を任意に設定して初期状態の設定を行なっている。
初期状態を設定する他のメモリセルとして、メモリセル
の回路を変更するものがある。例えばメモリセルを構成
する負荷トランジスタをデプレッション型にしたメモリ
回路(特公平2−30118号公報参照)や、CMOS
構造のメモリセルのPMOSトランジスタのゲート電極
を接地するように回路変更を行なったメモリ回路(特公
平2−17875号公報参照)が報告されている。しか
し、メモリセルの特性を変えるために拡散層の幅を変え
る方法では、マスタースライス型半導体集積回路装置に
適用することはできない。メモリセルの回路を変更する
方法では、設定する値により回路を変えなくてはならな
い。
In some SRAMs, the initial state can be set when the power is turned on in order to prevent the initial state of the memory cell from becoming undefined when the power is turned on. One example is to set the initial state by changing the characteristics of the memory cell. There, the transistor size is changed by changing the width of the diffusion layer of the MOS transistor forming the memory cell, and the characteristics of the memory cell are arbitrarily set to set the initial state.
As another memory cell for setting the initial state, there is one for changing the circuit of the memory cell. For example, a memory circuit in which a load transistor forming a memory cell is a depletion type (see Japanese Patent Publication No. 2-30118) or a CMOS
There is reported a memory circuit (see Japanese Patent Publication No. 2-17875) in which the circuit is changed so that the gate electrode of the PMOS transistor of the memory cell having the structure is grounded. However, the method of changing the width of the diffusion layer in order to change the characteristics of the memory cell cannot be applied to the master slice type semiconductor integrated circuit device. In the method of changing the circuit of the memory cell, the circuit must be changed according to the set value.

【0015】本発明の第1の目的は少ない面積ですむ素
子分離を提供することにある。本発明の第2の目的は回
路の柔軟性の高い素子分離を提供することにある。本発
明の第3の目的は内部回路のゲート耐圧より低いドレイ
ン耐圧をもつ保護素子を提供することにある。本発明の
第4の目的は温度依存性の小さい定電圧回路を提供する
ことにある。本発明の第5の目的は多くの基本セルを用
いなくとも、構成される論理回路の論理しきい値電圧を
任意に設定することができ、またMOSトランジスタを
有効に利用することにより回路規模を縮小し、さらに余
分な直流電流を流すことなく低消費電力化を図ることの
できるマスタースライス型半導体集積回路装置を提供す
ることにある。本発明の第6の目的は使用ゲート数を増
やすことなく、誤動作しない高速メモリを実現すること
にある。本発明の第7の目的はマスタースライス型半導
体集積回路で高密度化を図ることのできる単一信号での
書込み動作可能なSRAMを実現することにある。本発
明の第8の目的は、マスタースライス型半導体集積回路
装置で実現されるスタティックRAMで、メモリセルの
特性を変化させて電源投入時の初期状態の設定を可能に
するSRAMを実現することにある。
A first object of the present invention is to provide element isolation that requires a small area. A second object of the present invention is to provide element isolation with high circuit flexibility. A third object of the present invention is to provide a protection element having a drain breakdown voltage lower than the gate breakdown voltage of the internal circuit. A fourth object of the present invention is to provide a constant voltage circuit having small temperature dependence. A fifth object of the present invention is to set the logical threshold voltage of a configured logic circuit arbitrarily without using many basic cells, and to effectively use MOS transistors to reduce the circuit scale. It is an object of the present invention to provide a master slice type semiconductor integrated circuit device which can be reduced in size and further reduce power consumption without flowing an extra direct current. A sixth object of the present invention is to realize a high speed memory which does not malfunction without increasing the number of used gates. A seventh object of the present invention is to realize an SRAM capable of writing with a single signal and capable of achieving high density in a master slice type semiconductor integrated circuit. An eighth object of the present invention is to realize a static RAM realized by a master slice type semiconductor integrated circuit device, which realizes an SRAM in which characteristics of memory cells are changed and an initial state at power-on can be set. is there.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明では、基本セル領
域内の少なくとも1個のMOSトランジスタのチャネル
領域の一部又は全てが同じ基本セル内の他の同一導電型
MOSトランジスタのチャネル領域とは異なる不純物濃
度を有するようにする。素子分離領域の面積を少なくす
るために、本発明では、不純物濃度を異ならせたMOS
トランジスタをこの半導体集積回路装置の電源電圧では
動作しないしきい値電圧をもつようにし、素子分離用に
用いる。
According to the present invention, a part or all of the channel region of at least one MOS transistor in the basic cell region is a channel region of another same conductivity type MOS transistor in the same basic cell. Have different impurity concentrations. In the present invention, in order to reduce the area of the element isolation region, the MOS having different impurity concentrations is used.
The transistor is made to have a threshold voltage that does not operate at the power supply voltage of this semiconductor integrated circuit device and used for element isolation.

【0017】回路の柔軟性の高い素子分離とするため
に、本発明では不純物濃度を異ならせて素子分離用に用
いるMOSトランジスタのゲート電極を配線として利用
する。内部回路のゲート耐圧より低いドレイン耐圧をも
つ保護素子を得るために、本発明では保護素子にする拡
散領域にはその拡散領域と反対導電型の不純物を深く、
かつ高濃度に注入してその拡散領域と基板との間のPN
接合の耐圧を他の同一導電型のPN接合の耐圧より小さ
くする。耐圧が小さくなったPN接合を端子部のサージ
保護素子として用いる。
In order to achieve element isolation with high circuit flexibility, the present invention uses the gate electrode of a MOS transistor used for element isolation with different impurity concentrations as wiring. In order to obtain a protection element having a drain breakdown voltage lower than the gate breakdown voltage of the internal circuit, in the present invention, the diffusion region to be the protection element is deeply doped with impurities of the opposite conductivity type to the diffusion region,
In addition, by injecting at a high concentration, PN between the diffusion region and the substrate
The breakdown voltage of the junction is made smaller than the breakdown voltage of other PN junctions of the same conductivity type. A PN junction with a reduced breakdown voltage is used as a surge protection element for the terminal portion.

【0018】温度依存性の小さい定電圧回路を得るため
に、本発明ではPN接合がツェナ特性を示すまで、拡散
領域にその拡散領域と反対導電型の不純物を深く、かつ
高濃度に注入する。論理しきい値電圧を任意に設定し、
回路規模を縮小し、余分な直流電流を抑えるために、本
発明では少なくとも1つのMOSトランジスタのチャネ
ルの一部にイオン注入を施してそのMOSトランジスタ
の実効チャネル幅を狭する。誤動作しない高速メモリを
得るために、本発明ではイオン注入によって実効チャネ
ル幅を狭くしたMOSトランジスタをメモリセルのアク
セスゲートとして用いる。
In order to obtain a constant voltage circuit having a small temperature dependence, according to the present invention, an impurity having a conductivity type opposite to that of the diffusion region is deeply and highly implanted into the diffusion region until the PN junction exhibits zener characteristics. Set the logical threshold voltage arbitrarily,
In order to reduce the circuit scale and suppress an excessive direct current, in the present invention, a part of the channel of at least one MOS transistor is ion-implanted to narrow the effective channel width of the MOS transistor. In order to obtain a high-speed memory that does not malfunction, the present invention uses a MOS transistor whose effective channel width is narrowed by ion implantation as an access gate of a memory cell.

【0019】単一信号での書込み動作可能なSRAMを
達成するために、本発明では少なくとも1つのMOSト
ランジスタのチャネルの一部にイオン注入を施してその
MOSトランジスタの実効チャネル幅を狭くし、メモリ
セルのラッチ部には1つのアクセスゲートを介して1つ
のビットラインを接続して書込み動作を単一信号で行な
うSRAMを構成する。電源投入時の初期状態の設定を
可能にするSRAMを実現するために、本発明では、ビ
ットラインからアクセス用MOSトランジスタを経て所
定の電圧が印加されたときにメモリセルが初期状態に設
定されるように、メモリセルとアクセス用MOSトラン
ジスタのうちの少なくとも1つのMOSトランジスタの
チャネルにイオン注入を施してメモリセルの特性を変化
させる。イオン注入はチャネル領域の一部がチャネルを
形成しないようにして実効チャネル幅を狭くしたり、チ
ャネル領域全体に施して通常の電源電位内の特定の電圧
でチャネルが形成されるようにしきい値を制御するよう
に行なう。
In order to achieve an SRAM capable of writing with a single signal, in the present invention, a part of the channel of at least one MOS transistor is ion-implanted to narrow the effective channel width of the MOS transistor, and the memory is One bit line is connected to the latch portion of the cell through one access gate to form an SRAM that performs a write operation with a single signal. In order to realize an SRAM capable of setting an initial state when power is turned on, in the present invention, a memory cell is set to an initial state when a predetermined voltage is applied from a bit line through an access MOS transistor. In this way, the channel of at least one MOS transistor of the memory cell and the access MOS transistor is ion-implanted to change the characteristics of the memory cell. Ion implantation reduces the effective channel width by preventing a part of the channel region from forming a channel, or it is applied to the entire channel region to set a threshold value so that the channel is formed at a specific voltage within the normal power supply potential. Do to control.

【0020】本発明の製造方法では、ソース・ドレイン
部拡散領域とゲート電極、又はソース・ドレイン部拡散
領域とゲート電極と一部の配線を形成するマスタ工程
と、配線を形成するカスタム工程を含み、このカスタム
工程では少なくとも1個のMOSトランジスタのチャネ
ル領域の一部又は全ての不純物濃度を他の同一導電型M
OSトランジスタのチャネル領域とは異なる不純物濃度
に制御する工程を含む。この不純物濃度を制御する工程
は、例えばゲート電極形成後で配線形成前、又は配線形
成後に実施する。
The manufacturing method of the present invention includes a master process for forming a source / drain diffusion region and a gate electrode, or a source / drain diffusion region and a gate electrode and a part of wiring, and a custom process for forming the wiring. In this custom process, the impurity concentration of a part or all of the channel region of at least one MOS transistor is changed to another same conductivity type M.
The process includes controlling the impurity concentration to be different from that of the channel region of the OS transistor. The step of controlling the impurity concentration is performed, for example, after the gate electrode is formed and before the wiring is formed, or after the wiring is formed.

【0021】[0021]

【作用】MOSトランジスタにイオン注入を施してチャ
ネルドープをする場合、NMOSトランジスタでは注入
量を1×1012〜3×1012/cm2、加速エネルギー
を約30KeVにしてボロンを注入するとそのNMOS
トランジスタのしきい値電圧は0.7〜1.0Vである
が、イオン注入量を4×1013〜5×1013/cm2
加速エネルギーを約180KeVとすると、そのNMO
Sトランジスタのしきい値電圧は約6Vとなり、半導体
集積回路装置の動作に通常用いられる5Vの電源電圧で
は後者のNMOSトランジスタは動作しなくなる。
When the MOS transistor is ion-implanted for channel doping, the NMOS transistor is implanted with boron at a dose of 1 × 10 12 to 3 × 10 12 / cm 2 and an acceleration energy of about 30 KeV.
The threshold voltage of the transistor is 0.7 to 1.0 V, but the ion implantation amount is 4 × 10 13 to 5 × 10 13 / cm 2 ,
If the acceleration energy is about 180 KeV, the NMO
The threshold voltage of the S transistor becomes about 6V, and the latter NMOS transistor does not operate at the power supply voltage of 5V normally used for the operation of the semiconductor integrated circuit device.

【0022】PMOSトランジスタでは、同様にリンや
砒素をチャネルにイオン注入するとき、その注入量を1
10〜1013/cm2、加速エネルギーを100〜20
0KeVとすると、そのPMOSトランジスタのしきい
値電圧は約6Vとなり、5V電源では動作しないように
なる。
Similarly, in the PMOS transistor, when phosphorus or arsenic is ion-implanted into the channel, the implantation amount is 1
0 10 to 10 13 / cm 2 , acceleration energy 100 to 20
When it is set to 0 KeV, the threshold voltage of the PMOS transistor becomes about 6V, and the PMOS transistor cannot operate with a 5V power supply.

【0023】あるMOSトランジスタのチャネルの全部
に上述のようなしきい値電圧を高くするイオン注入を施
せば、そのMOSトランジスタが素子分離の役目を果た
す。PN接合によるダイオードは、接合のP型とN型の
濃度が高濃度になればツェナ特性を示すようになる。こ
の接合をツェナダイオードとして利用すれば、温度変化
の少ない定電圧回路が実現される。MOSトランジスタ
のチャネルの一部にしきい値電圧を高くするようなイオ
ン注入を施せば、そのMOSトランジスタの実効チャネ
ル幅が変化する。実効チャネル幅の変化したMOSトラ
ンジスタは、他のMOSトランジスタと組み合わせて論
理しきい値を調節することができる。また、実効チャネ
ル幅の小さくなったMOSトランジスタをアクセスゲー
トに使用することにより、誤動作しないプリチャージ方
式の高速メモリが実現される。
When the ion implantation for increasing the threshold voltage as described above is performed on all the channels of a certain MOS transistor, the MOS transistor plays a role of element isolation. A diode having a PN junction exhibits zener characteristics when the P-type and N-type concentrations of the junction become high. If this junction is used as a Zener diode, a constant voltage circuit with little temperature change can be realized. If ion implantation for increasing the threshold voltage is performed on a part of the channel of the MOS transistor, the effective channel width of the MOS transistor changes. A MOS transistor having a changed effective channel width can be combined with another MOS transistor to adjust the logical threshold value. Further, by using the MOS transistor having a reduced effective channel width for the access gate, a precharge type high speed memory which does not malfunction can be realized.

【0024】[0024]

【実施例】チャネル領域の不純物濃度を変えて素子分離
を行なう実施例を図1に示す。(A)では、ゲート電極
2,2aによって自己整合的に拡散領域4が形成され
て、それぞれMOSトランジスタ6,6aが形成されて
いる。MOSトランジスタ6aのチャネル領域8の全領
域の不純物濃度は、他の同一導電型MOSトランジスタ
6のチャネル領域とは不純物濃度が異なっている。この
MOSトランジスタ6aがNMOSトランジスタである
場合には、領域8にはボロンが加速エネルギー約180
KeV、注入量が4×1013〜5×1013/cm2とな
るようにイオン注入されて、そのMOSトランジスタ6
aのしきい値電圧が約6Vまで高められており、また、
MOSトランジスタ6aがPMOSトランジスタである
場合には、領域8にはリン又は砒素が加速エネルギー1
00〜200KeV、注入量が4×1013〜5×1013
/cm2となるようにイオン注入されて、そのMOSト
ランジスタ6aのしきい値電圧が約6Vまで高められて
いる。これによりそのMOSトランジスタ6aは5V電
源では動作しなくなり、このMOSトランジスタ6aが
存在することによりその両側のMOSトランジスタ6,
6が互いに分離される。
FIG. 1 shows an embodiment in which the element concentration is changed by changing the impurity concentration of the channel region. In (A), the diffusion regions 4 are formed in a self-aligned manner by the gate electrodes 2 and 2a to form the MOS transistors 6 and 6a, respectively. The impurity concentration of the entire region of the channel region 8 of the MOS transistor 6a is different from that of the channel regions of the other MOS transistors 6 of the same conductivity type. When the MOS transistor 6a is an NMOS transistor, boron has an acceleration energy of about 180 in the region 8.
KeV, ion implantation is performed so that the implantation amount is 4 × 10 13 to 5 × 10 13 / cm 2, and the MOS transistor 6 is formed.
The threshold voltage of a is increased to about 6V, and
When the MOS transistor 6a is a PMOS transistor, phosphorus or arsenic has an acceleration energy of 1 in the region 8.
00-200 KeV, injection amount 4 × 10 13 to 5 × 10 13
/ Cm 2 and so as to be ion-implanted, the threshold voltage of the MOS transistor 6a is raised to about 6V. As a result, the MOS transistor 6a does not operate with the 5V power supply, and the presence of this MOS transistor 6a causes the MOS transistors 6 and 6 on both sides thereof to operate.
6 are separated from each other.

【0025】素子分離に用いられているMOSトランジ
スタ6aでは、そのゲート電極2aには何も接続する必
要がないので、(B)ではそのMOSトランジスタ6a
上に配線14を配置して配線効率を高めている。他のM
OSトランジスタ6ではゲート電極2にはコンタクト1
0を介して配線12が接続されている。(C)は素子分
離に用いられているMOSトランジスタ6aのゲート電
極2aを配線として使用し、配線効率を高めるために、
コンタクト16を介して配線18をそのゲート電極2a
に接続している。
In the MOS transistor 6a used for element isolation, it is not necessary to connect anything to the gate electrode 2a, so in (B) the MOS transistor 6a is connected.
The wiring 14 is arranged on the top of the wiring to improve the wiring efficiency. Other M
In the OS transistor 6, the gate electrode 2 has a contact 1
The wiring 12 is connected via 0. (C) uses the gate electrode 2a of the MOS transistor 6a used for element isolation as a wiring, and in order to improve wiring efficiency,
The wiring 18 is connected to the gate electrode 2a via the contact 16.
Connected to.

【0026】図2(A)は内部回路22のサージ保護回
路として入力端子20との間に保護抵抗24とともに保
護ダイオード26,28を接続している。この保護ダイ
オード26と28はNMOSトランジスタにチャネルド
ープを施すイオン注入を拡散部まで拡張することによ
り、P型不純物を拡散部の底部まで到達させ、高濃度の
PN接合を形成し、それを保護素子として用いたもので
ある。PMOSトランジスタについても同様に形成する
ことができる。
In FIG. 2A, as a surge protection circuit for the internal circuit 22, protection diodes 24 and 28 are connected to the input terminal 20 together with the protection resistor 24. The protection diodes 26 and 28 extend the ion implantation for channel-doping the NMOS transistor to the diffusion portion to allow the P-type impurities to reach the bottom of the diffusion portion and form a high-concentration PN junction. It was used as. The PMOS transistor can be similarly formed.

【0027】PN接合の耐圧は注入量が増えるに従って
低下していく。図2(B)は注入量と耐圧の関係を表わ
している。チャネルドープの条件を適切に設定すること
により所望の耐圧を有する保護ダイオードを実現するこ
とができる。したがって、動作に支障がなく、ゲート耐
圧よりも低い耐圧を有する保護ダイオードを付加するこ
とによりサージからMOSトランジスタを保護すること
ができる。
The breakdown voltage of the PN junction decreases as the injection amount increases. FIG. 2B shows the relationship between the injection amount and the breakdown voltage. A protection diode having a desired breakdown voltage can be realized by appropriately setting channel doping conditions. Therefore, the MOS transistor can be protected from the surge by adding a protection diode having a breakdown voltage lower than the gate breakdown voltage without hindering the operation.

【0028】更に不純物濃度を増し、例えばイオン打込
み量約6×1015/cm2、加速エネルギー70KeV
で砒素を注入したN型拡散層に、1×1014〜5×10
14/cm2、加速エネルギー150KeVでBF2を注入
すれば、得られる高濃度のPN接合はツェナ特性を示す
ようになる。このPN接合をツェナダイオードとして利
用すれば、温度変化の少ない定電圧回路を実現すること
ができる。
Further increasing the impurity concentration, for example, an ion implantation amount of about 6 × 10 15 / cm 2 , an acceleration energy of 70 KeV.
1 × 10 14 to 5 × 10 in the N-type diffusion layer in which arsenic is implanted by
If BF 2 is implanted at 14 / cm 2 and an acceleration energy of 150 KeV, the obtained high-concentration PN junction exhibits zener characteristics. If this PN junction is used as a Zener diode, a constant voltage circuit with little temperature change can be realized.

【0029】図3から図5に本発明によりチャネルの一
部にイオン注入を施してチャネル幅を制御して所望の回
路を構成する実施例を示す。チャネル幅を制御するため
のイオン注入の条件は、対象とするMOSトランジスタ
がNMOSトランジスタである場合には、チャネル領域
の一部にボロンを加速エネルギー約180KeV、注入
量が4×1013〜5×1013/cm2となるようにイオ
ン注入し、また、対象とするMOSトランジスタがPM
OSトランジスタである場合には、領域8にはリン又は
砒素が加速エネルギー100〜200KeV、注入量が
4×1013〜5×1013/cm2となるようにイオン注
入することである。それにより、そのMOSトランジス
タのチャネルのうち、そのようなイオン注入が施された
部分は5V電源では動作しなくなり、そのMOSトラン
ジスタの実効チャネル幅が狭くなる。これに対し、チャ
ネル幅を制御する方法として、ソース・ドレイン形成用
のイオン注入のマスクを可変にしてソース・ドレイン領
域を制御する方法が提案されている(特開昭61−23
4546号公報参照)。しかし、その提案された方法
は、ソース・ドレイン領域をゲート電極に沿って整合さ
せなければならないので、微細化に不向きである。ま
た、コンタクトホールはソース・ドレイン領域と整合さ
せなければならないので、ソース・ドレイン領域が狭く
なればコンタクトホールの位置の自由度がなくなるとと
もに、コンタクトホールを形成できる程度にしかチャネ
ル幅を狭くすることができず、選択できるチャネル幅に
制限がある。
3 to 5 show an embodiment of the present invention in which a desired circuit is constructed by ion-implanting a part of the channel to control the channel width. Ion implantation conditions for controlling the channel width are as follows. When the target MOS transistor is an NMOS transistor, boron is partially accelerated in the channel region with an acceleration energy of about 180 KeV and the implantation amount is 4 × 10 13 to 5 ×. Ion implantation is performed at 10 13 / cm 2, and the target MOS transistor is PM.
In the case of an OS transistor, phosphorus or arsenic is ion-implanted into the region 8 so that the acceleration energy is 100 to 200 KeV and the implantation amount is 4 × 10 13 to 5 × 10 13 / cm 2 . As a result, a portion of the channel of the MOS transistor, which has been subjected to such ion implantation, does not operate with the 5V power supply, and the effective channel width of the MOS transistor becomes narrow. On the other hand, as a method of controlling the channel width, there has been proposed a method of controlling the source / drain regions by changing the ion implantation mask for forming the source / drain (Japanese Patent Laid-Open No. 61-23).
No. 4546). However, the proposed method is not suitable for miniaturization because the source / drain regions must be aligned along the gate electrode. Since the contact hole must be aligned with the source / drain region, if the source / drain region is narrow, the degree of freedom of the position of the contact hole is lost, and the channel width is narrowed only to the extent that the contact hole can be formed. However, there is a limit to the channel width that can be selected.

【0030】図3(A)は本発明によりチャネルの一部
にイオン注入を施してチャネル幅を制御してインバータ
を構成した例を表している。このインバータは図3
(B)に等価回路が示されているように、1個のPMO
SトランジスタPと1個のNMOSトランジスタNとか
ら構成され、かつNMOSトランジスタNではその2/
3のチャネルにしきい値電圧を高くするチャネルドープ
が施されており、実効チャネル幅は基本セルに含まれる
NMOSトランジスタの1/3に減少している。この結
果、PMOSトランジスタPとNMOSトランジスタN
のチャネル幅の比が3:1となる。
FIG. 3A shows an example in which an inverter is constructed by ion-implanting a part of the channel to control the channel width according to the present invention. This inverter is shown in Figure 3.
As shown in the equivalent circuit in (B), one PMO
It is composed of an S transistor P and one NMOS transistor N, and the NMOS transistor N has 2 /
Channel 3 is channel-doped to increase the threshold voltage, and the effective channel width is reduced to 1/3 of the NMOS transistor included in the basic cell. As a result, the PMOS transistor P and the NMOS transistor N
The ratio of the channel widths is 3: 1.

【0031】PMOSトランジスタとNMOSトランジ
スタのチャネル幅の比に対するしきい値電圧を図3
(C)に示す。PMOSトランジスタの割合が大きくな
るほど、しきい値電圧Vthが高くなっていく。図3
(A)は図3(C)の曲線上でaで示されるしきい値電
圧に設定するためにNMOSトランジスタの一部にイオ
ン注入を施してチャネル幅を変化させたものであり、同
じ論理しきい値電圧をもつインバータを従来の基本セル
で構成したのが図11(A)である。図3(A)と図1
1(A)を比較すれば、従来なら4個必要であったMO
Sトランジスタがこの実施例では2個ですみ、また、消
費電力が小さくなる。
The threshold voltage with respect to the ratio of the channel widths of the PMOS transistor and the NMOS transistor is shown in FIG.
It shows in (C). The threshold voltage Vth increases as the proportion of the PMOS transistor increases. Figure 3
3A shows a channel width changed by ion-implanting a part of the NMOS transistor in order to set the threshold voltage indicated by a on the curve of FIG. 3C. FIG. 11A shows an inverter having a threshold voltage composed of a conventional basic cell. FIG. 3A and FIG.
Comparing 1 (A), four MOs were required in the past.
In this embodiment, only two S transistors are required, and the power consumption is small.

【0032】図4(A)は本発明を用いてROMのセン
スアンプを構成した実施例を表わしている。この例では
2個のPMOSトランジスタP1,P2と2個のNMO
SトランジスタN1,N2が用いられ、1個のPMOS
トランジスタP2と1個のNMOSトランジスタN1は
そのチャネル幅の4/5に相当する部分がイオン注入に
より5V電源では作動しないようにしきい値電圧が高く
されており、実効チャネル幅が1/5に減少させられて
いる。
FIG. 4A shows an embodiment in which a ROM sense amplifier is constructed by using the present invention. In this example, two PMOS transistors P1 and P2 and two NMOs are used.
S-transistors N1 and N2 are used and one PMOS
The threshold voltage of the transistor P2 and one NMOS transistor N1 corresponding to 4/5 of the channel width is increased by ion implantation so that the portion does not operate with a 5V power supply, and the effective channel width is reduced to 1/5. Has been made.

【0033】図4(A)の等価回路は図4(B)に示さ
れるものであり、NAND回路を構成している。従来の
基本セルを用いて2個のPMOSトランジスタと2個の
NMOSトランジスタとからNAND回路を構成する
と、そのしきい値電圧は図4(C)に示されるaのレベ
ルとなる。これに対しビット線の入力信号がDに示され
るような変化をするとすれば、そのLレベルとHレベル
を読み出すときのスピードに大きな差が出てしまい、セ
ンスアンプのスピードは遅い方で決まってしまう。図4
(A)のセンスアンプは、この論理しきい値電圧をbの
レベルまで引き上げてLレベルとHレベルの読出しスピ
ードを同程度にしたものである。もし、従来のマスター
スライスを用いて論理しきい値電圧が図4(C)のbの
レベルにあるように構成しようとすれば、すでに述べた
図13(A)のような構成となり、このセンスアンプに
必要な基本セルの数が増えてセンスアンプに必要な回路
規模が大きくなり、また、消費電力も多くなる。
The equivalent circuit of FIG. 4A is shown in FIG. 4B and constitutes a NAND circuit. When a NAND circuit is composed of two PMOS transistors and two NMOS transistors using the conventional basic cell, the threshold voltage becomes the level of a shown in FIG. 4 (C). On the other hand, if the input signal of the bit line changes as shown by D, there will be a large difference in the speed of reading the L level and the H level, and the speed of the sense amplifier will be determined by the slower one. I will end up. Figure 4
The sense amplifier of (A) has the logical threshold voltage raised to the level of b so that the read speeds of the L level and the H level are almost the same. If a conventional master slice is used so that the logic threshold voltage is at the level of b in FIG. 4C, the structure shown in FIG. The number of basic cells required for the amplifier increases, the circuit scale required for the sense amplifier increases, and power consumption also increases.

【0034】同様にして、他のメモリのセンスアンプ
や、PMOSトランジスタとNMOSトランジスタとの
比率の異なった論理回路などが必要な場合に、本発明に
より実効チャネル幅を変化させて最小の回路規模まで縮
小することができる。
Similarly, when a sense amplifier of another memory or a logic circuit having a different ratio of a PMOS transistor and an NMOS transistor is required, the effective channel width is changed to the minimum circuit scale according to the present invention. Can be reduced.

【0035】本発明によりイオン注入によって実効チャ
ネル幅を制御した他の例を図5に示す。図5は図14
(A)に示されるメモリセル54を実現したものであ
る。図5中で斜線で示された部分はイオン注入によりチ
ャネルドープされて、5V電源では動作しないようにな
った部分である。このようなチャネルドープをNMOS
トランジスタで構成されたアクセスゲートMa,Mbに
施すことによりチャネル幅をWからW/2に制限し、使
用ゲート数を増すことなく図15(A)と同等の回路を
実現している。
Another example of controlling the effective channel width by ion implantation according to the present invention is shown in FIG. FIG. 5 shows FIG.
The memory cell 54 shown in (A) is realized. The shaded portion in FIG. 5 is a portion which is channel-doped by ion implantation and does not operate with a 5V power supply. Such channel dope is NMOS
By providing the access gates Ma and Mb composed of transistors, the channel width is limited from W to W / 2, and a circuit equivalent to that in FIG. 15A is realized without increasing the number of used gates.

【0036】図6は本発明を単一信号での書込み動作可
能なSRAMに適用した実施例を表わす。(A)は概略
平面図であり、NMOSトランジスタのチャネルの一部
にイオン注入を施してチャネル幅を制限している。斜線
を施した部分がイオン注入により5V電源では動作しな
くなるようにした領域である。図6(B)は図6(A)
の等価回路を表わす。図6のメモリセルの書込み動作を
説明する。ラッチ部のインバータIN1のしきい値電圧
をVinvとする。いま、データとして”0”を書き込む
場合を考える。この場合、等価回路は(C)のように表
わすことができる。このとき、ノードM1の電圧Vm
1は、関係するMOSトランジスタのオン抵抗R1とR2
の関係から Vinv>V・R2/(R1+R2)(=Vm1) ……(1) を満たすことができれば”0”を書き込むことができ
る。”1”を書き込む場合には、その等価回路は(D)
のように表わすことができ、関係するMOSトランジス
タのオン抵抗R2とR3が次の式の関係 Vinv<V・R2/(R2+R3)(=Vm1) ……(2) を満たせば”1”を書き込むことができる。
FIG. 6 shows an embodiment in which the present invention is applied to an SRAM capable of writing with a single signal. (A) is a schematic plan view in which a part of the channel of the NMOS transistor is ion-implanted to limit the channel width. The shaded area is an area where ion implantation prevents operation with a 5V power supply. FIG. 6B is FIG. 6A.
Represents the equivalent circuit of. The write operation of the memory cell of FIG. 6 will be described. The threshold voltage of the inverter IN 1 of the latch section is Vinv. Now, consider the case of writing "0" as data. In this case, the equivalent circuit can be expressed as shown in (C). At this time, the voltage Vm of the node M 1
1 is the on-resistances R 1 and R 2 of the related MOS transistors
From the relationship of: Vinv> V · R 2 / (R 1 + R 2 ) (= Vm 1 ) (1) If “1” can be satisfied, “0” can be written. When writing "1", the equivalent circuit is (D)
The on-resistances R 2 and R 3 of the related MOS transistors can be expressed as follows: Vinv <VR 2 / (R 2 + R 3 ) (= Vm 1 ) ... (2) If satisfied, "1" can be written.

【0037】図6(A)でNMOSトランジスタのチャ
ネル領域をイオン注入により制限しているが、その制限
の幅はそれぞれのMOSトランジスタのオン抵抗の関係
が(1)式と(2)式の関係を満たすように設定された
ものである。一例では、図6(A)のアクセスゲートと
なるMOSトランジスタ(左端)のチャネル幅が1/4
に制限され、その右側のNMOSトランジスタのチャネ
ル幅が1/5に制限され、右端のNMOSトランジスタ
のチャネル幅が1/3に制限されている。
In FIG. 6 (A), the channel region of the NMOS transistor is limited by ion implantation. The width of the limitation depends on the relationship between the on-resistances of the respective MOS transistors expressed by the equations (1) and (2). It is set to satisfy. In one example, the channel width of the MOS transistor (left end) that serves as the access gate in FIG.
, The channel width of the NMOS transistor on the right side is limited to ⅕, and the channel width of the NMOS transistor on the right side is limited to ⅓.

【0038】初期状態を設定したSRAMの実施例を図
7に示す。図7は完全CMOS型SRAMのメモリセル
をアクセス用MOSトランジスタとともに示したもので
ある。図7の等価回路図は図8(A)に示されたもので
ある。このメモリセルは初期状態として2進の”0”を
設定するようにチャネル幅を調整したものである。図7
で斜線の施された領域は通常の電源電位(例えば5V)
では動作しないしきい値電圧になるようにチャネルドー
プがなされた領域である。このメモリセルはマスタース
ライス型半導体集積回路装置であり、各MOSトランジ
スタの基本のチャネル幅がWで、チャネルドープを施す
ことにより所定のチャネル幅に調整されている。MOS
トランジスタTr2、Tr3及びTr4ではチャネル幅が
2/3に制限され、Tr6では1/3に制限されてい
る。Tr1及びTr5ではチャネルドープはなされていな
い。
An embodiment of the SRAM in which the initial state is set is shown in FIG. FIG. 7 shows a memory cell of a complete CMOS type SRAM together with an access MOS transistor. The equivalent circuit diagram of FIG. 7 is the one shown in FIG. This memory cell has a channel width adjusted so that binary "0" is set as an initial state. Figure 7
The shaded area is the normal power supply potential (eg 5V)
Is a region that is channel-doped so that the threshold voltage does not operate. This memory cell is a master slice type semiconductor integrated circuit device, and the basic channel width of each MOS transistor is W, and is adjusted to a predetermined channel width by performing channel doping. MOS
The channel width of the transistors Tr 2 , Tr 3 and Tr 4 is limited to 2/3, and the channel width of Tr 6 is limited to 1/3. Channel doping is not performed on Tr 1 and Tr 5 .

【0039】本実施例の動作を図8の等価回路図により
説明する。(A)は初期状態として”0”を設定した場
合、(B)は初期状態として”1”を設定した場合の例
である。ただし、図8ではチャネル幅は相対値で表わし
てある。まず、これらのメモリセルで通常の書込み動作
を行なう場合を説明する。”0”を書き込む場合は、ビ
ットラインBLには低電圧が印加され、その相補信号と
して他方のビットラインBLBには高電圧が印加され、
ワードラインWLからアクセスゲートTr1とTr4がオ
ンにされる。記憶ノードM1の電位はMOSトランジス
タTr1とTr2とのオン抵抗の比で決定され、そのノー
ドM1の電位がMOSトランジスタT5及びT6で形成さ
れたインバータのしきい値電圧より低くなって”0”が
書き込まれる。MOSトランジスタTr1とTr2のトラ
ンジスタサイズを変えることにより書込み電圧を変える
ことができる。
The operation of this embodiment will be described with reference to the equivalent circuit diagram of FIG. (A) is an example when "0" is set as the initial state, and (B) is an example when "1" is set as the initial state. However, in FIG. 8, the channel width is represented by a relative value. First, a case where a normal write operation is performed in these memory cells will be described. When writing "0", a low voltage is applied to the bit line BL, and a high voltage is applied to the other bit line BLB as its complementary signal.
The access gates Tr 1 and Tr 4 are turned on from the word line WL. The potential of the storage node M 1 is determined by the on-resistance ratio of the MOS transistors Tr 1 and Tr 2, and the potential of the node M 1 is lower than the threshold voltage of the inverter formed by the MOS transistors T 5 and T 6. Then, "0" is written. The write voltage can be changed by changing the transistor size of the MOS transistors Tr 1 and Tr 2 .

【0040】また、”1”を書き込む場合は、ビットラ
インBLには高電圧、他方のビットラインBLBには低
電圧が印加され、ワードラインWLからアクセスゲート
Tr1とTr4がオンにされる。この場合は相補信号を使
うことにより、MOSトランジスタTr4とTr5とのオ
ン抵抗の比で他方の記憶ノードM2の電位が決定され、
そのノードM2の電位がMOSトランジスタTr2とTr
3で形成されたインバータのしきい値電圧より低くなっ
て”1”が書き込まれる。MOSトランジスタTr4
Tr5のトランジスタサイズを変えることにより書込み
電圧を変えることができる。この書込み電圧の差を利用
することにより、メモリセルの情報を任意のときに初期
状態に設定することができる。すなわち、データ線(ビ
ットライン)の電圧を2つの書込み電圧の間に設定する
ことにより、メモリセルの情報が各MOSトランジスタ
のサイズで決まる初期状態に設定される。
Further, the case of writing "1", the bit line BL to the high voltage, the other bit line BLB low voltage is applied, is from the word line WL access gate Tr 1 and Tr 4 are turned on .. In this case, by using complementary signals, the potential of the other storage node M 2 is determined by the ratio of the on resistances of the MOS transistors Tr 4 and Tr 5 .
The potential of the node M 2 is equal to that of the MOS transistors Tr 2 and Tr.
The voltage becomes lower than the threshold voltage of the inverter formed in 3 and "1" is written. The write voltage can be changed by changing the transistor size of the MOS transistors Tr 4 and Tr 5 . By utilizing this difference in write voltage, the information in the memory cell can be set to the initial state at any time. That is, by setting the voltage of the data line (bit line) between the two write voltages, the information of the memory cell is set to the initial state determined by the size of each MOS transistor.

【0041】初期状態を”0”に設定する図7及び図8
(A)では、データ線を設定電圧にしたとき、ノードM
1の電圧がMOSトランジスタTr5,Tr6で形成され
たインバータのしきい値より低くなり、ノードM2の電
圧がMOSトランジスタTr2,Tr3で形成されたイン
バータのしきい値より高くなるように各MOSトランジ
スタTr1〜Tr6のトランジスタサイズが設定されてい
る。また、初期状態を”1”に設定する図8(B)で
は、データ線を設定電圧にしたとき、ノードM1の電圧
がMOSトランジスタTr5,Tr6で形成されたインバ
ータのしきい値より高くなり、ノードM2の電圧がMO
SトランジスタTr2,Tr3で形成されたインバータの
しきい値より低くなるように各MOSトランジスタTr
1〜Tr6のトランジスタサイズが設定されている。図8
(B)に対応するチャネルドープのパターンは、図7と
左右対称なパターンになる。
7 and 8 for setting the initial state to "0"
In (A), when the data line is set to the set voltage, the node M
The voltage of 1 becomes lower than the threshold value of the inverter formed by the MOS transistors Tr 5 and Tr 6 , and the voltage of the node M 2 becomes higher than the threshold value of the inverter formed by the MOS transistors Tr 2 and Tr 3. The transistor sizes of the MOS transistors Tr 1 to Tr 6 are set to. Further, in FIG. 8B in which the initial state is set to “1”, when the data line is set to the set voltage, the voltage of the node M 1 is higher than the threshold value of the inverter formed by the MOS transistors Tr 5 and Tr 6. Becomes higher and the voltage of the node M 2 becomes MO.
Each MOS transistor Tr is set to be lower than the threshold value of the inverter formed by the S transistors Tr 2 and Tr 3.
The transistor size of 1 to Tr 6 is set. Figure 8
The channel dope pattern corresponding to (B) is a pattern symmetrical to that in FIG.

【0042】本発明ではまた、メモリセルの特性を変え
るためにMOSトランジスタのチャネル幅をチャネルド
ープにより狭くする代わりに、NMOSトランジスタ及
びPMOSトランジスタのしきい値電圧を電源電圧で動
作する範囲内で所定の値に設定することにより初期状態
を設定することもできる。その場合のしきい値電圧の調
整は、チャネル全域にわたって制御された量のイオン注
入を施すことにより実現することができる。
According to the present invention, instead of narrowing the channel width of the MOS transistor by channel doping in order to change the characteristics of the memory cell, the threshold voltage of the NMOS transistor and the PMOS transistor is set to a predetermined value within the range of operating at the power supply voltage. The initial state can be set by setting the value of. The adjustment of the threshold voltage in that case can be realized by performing a controlled amount of ion implantation over the entire channel.

【0043】次に、本発明においてイオン注入を含む製
造工程を図9に示す。マスタ工程では基板にウエルを形
成し、フィールド酸化膜により活性領域を形成し、ゲー
ト酸化膜を形成した後、ポリシリコン膜を堆積して写真
製版とエッチングによりゲート電極を形成する。さら
に、1層目のメタル配線を形成しておいてもよい。次
に、カスタム工程においては、本発明でチャネルドープ
を行なってしきい値電圧を変化させたり、実効チャネル
幅を制御したり、耐圧を変化させるためのイオン注入工
程を設け、その後、層間絶縁膜にコンタクトホールを形
成し、メタル配線を形成する。最後にパッシベーション
膜を形成し、ボンディング用パッドを設ける。チャネル
ドープのイオン注入工程は、メタル配線を形成した後に
行なうようにしてもよい。
Next, FIG. 9 shows a manufacturing process including ion implantation in the present invention. In the master process, a well is formed in a substrate, an active region is formed by a field oxide film, a gate oxide film is formed, a polysilicon film is deposited, and a gate electrode is formed by photolithography and etching. Further, the first layer metal wiring may be formed. Next, in the custom process, an ion implantation process for performing channel doping in the present invention to change the threshold voltage, control the effective channel width, and change the breakdown voltage is performed. A contact hole is formed in and a metal wiring is formed. Finally, a passivation film is formed and bonding pads are provided. The channel doping ion implantation step may be performed after the metal wiring is formed.

【0044】[0044]

【発明の効果】請求項1〜3の本発明によれば、素子分
離がイオン注入により行なわれているので、隣接する同
じ導電型基本ゲート間にフィールド酸化膜がなく、高密
度で回路の柔軟性の高いマスタスライス型半導体集積回
路装置を得ることができる。また、素子分離に用いたM
OSトランジスタのゲート電極を電源に接続する必要が
ないので、そのゲート電極上に配線を形成したり、その
ゲート電極を配線に用いることができるなど、配線効率
が高くなる。請求項4の本発明によれば、ゲート耐圧よ
り低い耐圧をもつ素子を保護素子として用いることがで
きるので、サージに対する許容度が増す。
According to the present invention as set forth in claims 1 to 3, since element isolation is performed by ion implantation, there is no field oxide film between adjacent basic gates of the same conductivity type, and the circuit is dense and flexible. A highly reliable master slice type semiconductor integrated circuit device can be obtained. In addition, M used for element isolation
Since it is not necessary to connect the gate electrode of the OS transistor to the power supply, wiring can be formed on the gate electrode, the gate electrode can be used for wiring, and the wiring efficiency is improved. According to the present invention of claim 4, since an element having a breakdown voltage lower than the gate breakdown voltage can be used as the protection element, the tolerance for surge is increased.

【0045】請求項5の本発明によれば、ツェナ降伏特
性をもつ接合を形成することができるので、温度依存性
の小さいダイオードを実現することができる。請求項7
の本発明によれば、論理回路を構成する一部のMOSト
ランジスタにイオン注入を施してその実効チャネル幅を
狭くするので、少ない数のMOSトランジスタで任意の
しきい値電圧をもつ論理回路を得ることができ、回路規
模を縮小することができる。また、論理しきい値電圧を
変化させた論理回路を同数のPMOSトランジスタとN
MOSトランジスタで構成できるため、使用されない無
駄なMOSトランジスタが少なくなり、この点でも回路
規模の効率化を図ることができる。MOSトランジスタ
の実効チャネル幅を狭くすることにより、消費電力も小
さくなる。請求項8の本発明によれば、メモリセルのア
クセスゲートのオン抵抗を任意に調整できるので、使用
ゲート数を増すことなく、誤動作しない高速メモリを実
現することができる。
According to the present invention of claim 5, since a junction having zener breakdown characteristics can be formed, a diode having a small temperature dependency can be realized. Claim 7
According to the present invention, since a part of the MOS transistors forming the logic circuit is ion-implanted to narrow its effective channel width, a logic circuit having an arbitrary threshold voltage can be obtained with a small number of MOS transistors. Therefore, the circuit scale can be reduced. In addition, the same number of PMOS transistors and N logic circuits as the logic threshold voltage is changed.
Since the MOS transistors can be used, the number of unused MOS transistors that are not used is reduced, and the circuit scale can be improved in this respect as well. By reducing the effective channel width of the MOS transistor, power consumption is also reduced. According to the present invention of claim 8, the on-resistance of the access gate of the memory cell can be arbitrarily adjusted, so that it is possible to realize a high-speed memory that does not malfunction without increasing the number of used gates.

【0046】請求項9の本発明によれば、マスタースラ
イス型半導体集積回路上で構成されるSRAMのメモリ
セル内のトランジスタサイズを任意に設定できるので、
高密度メモリを実現する単一信号での書込み動作が可能
なSRAMを使用ゲート数を増すことなく実現すること
ができる。請求項9から11の本発明によれば、チャネ
ルドープという製造工程の途中でSRAMの初期状態を
設定することができるので、製造時間を短縮し、メモリ
セル自体の回路構成を変更することなく設計変更を行な
うことができる。そして、これはマスタースライス型半
導体集積回路装置においても実現できる。
According to the present invention of claim 9, the transistor size in the memory cell of the SRAM formed on the master slice type semiconductor integrated circuit can be arbitrarily set.
It is possible to realize an SRAM capable of writing with a single signal, which realizes a high-density memory, without increasing the number of used gates. According to the present invention of claims 9 to 11, since the initial state of the SRAM can be set during the manufacturing process of channel doping, the manufacturing time can be shortened and the design can be performed without changing the circuit configuration of the memory cell itself. You can make changes. This can also be realized in the master slice type semiconductor integrated circuit device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明を素子分離に適用した実施例を表わした
ものであり、(A)、(B)、(C)はそれぞれ異なる
実施例を表わしている。
FIG. 1 illustrates an embodiment in which the present invention is applied to element isolation, and (A), (B), and (C) represent different embodiments.

【図2】本発明を保護素子に適用した実施例を示したも
のであり、(A)は回路図、(B)は注入量と耐圧を示
す図である。
2A and 2B show an embodiment in which the present invention is applied to a protection element, FIG. 2A is a circuit diagram, and FIG. 2B is a diagram showing an injection amount and a withstand voltage.

【図3】本発明を実効チャネル幅の制御に適用した実施
例を示したものであり、(A)は概略平面図、(B)は
その等価回路図、(C)はPMOSトランジスタとNM
OSトランジスタのチャネル幅の比に対する論理しきい
値電圧を示す図である。
3A and 3B show an embodiment in which the present invention is applied to control of an effective channel width. FIG. 3A is a schematic plan view, FIG. 3B is an equivalent circuit diagram thereof, and FIG. 3C is a PMOS transistor and NM.
It is a figure which shows the logic threshold voltage with respect to the ratio of the channel width of an OS transistor.

【図4】本発明を実効チャネル幅の制御に適用した他の
実施例を示したものであり、(A)は概略平面図、
(B)はその等価回路図、(C)はROMのセンスアン
プにおけるビット線信号と論理しきい値電圧の関係を示
す図である。
FIG. 4 shows another embodiment in which the present invention is applied to control of an effective channel width, (A) is a schematic plan view,
(B) is an equivalent circuit diagram thereof, and (C) is a diagram showing a relation between a bit line signal and a logical threshold voltage in the sense amplifier of the ROM.

【図5】本発明をメモリセルのアクセスゲートに適用し
た実施例を示す概略平面図である。
FIG. 5 is a schematic plan view showing an embodiment in which the present invention is applied to an access gate of a memory cell.

【図6】本発明を単一信号での書込み可能なSRAMに
適用した実施例を示す図であり、(A)は概略平面図、
(B)はその等価回路図、(C)は”0”を書き込む状
態の等価回路図、(D)は”1”を書き込む状態の等価
回路図である。
FIG. 6 is a diagram showing an embodiment in which the present invention is applied to a single signal writable SRAM, FIG.
(B) is an equivalent circuit diagram thereof, (C) is an equivalent circuit diagram in a state where "0" is written, and (D) is an equivalent circuit diagram in a state where "1" is written.

【図7】本発明を初期状態設定のSRAMに適用した実
施例示す概略平面図である。
FIG. 7 is a schematic plan view showing an embodiment in which the present invention is applied to an initial state SRAM.

【図8】初期状態設定のSRAMの等価回路図であり、
(A)は初期状態として2進の”0”を設定したもの、
(B)は初期状態として2進の”1”を設定したもので
ある。
FIG. 8 is an equivalent circuit diagram of an SRAM in an initial state setting,
(A) has binary "0" set as the initial state,
In (B), binary "1" is set as the initial state.

【図9】本発明の製造プロセスを示す工程図である。FIG. 9 is a process drawing showing the manufacturing process of the present invention.

【図10】従来の素子分離を示す図であり、(A)はフ
ィールド酸化膜による素子分離の概略平面図、(B)は
ゲート電極を電源に接続した素子分離の概略平面図であ
る。
10A and 10B are views showing conventional element isolation, in which FIG. 10A is a schematic plan view of element isolation by a field oxide film, and FIG. 10B is a schematic plan view of element isolation in which a gate electrode is connected to a power supply.

【図11】従来の保護回路を示す図であり、(A)は回
路図、(B)は素子の微細化と耐圧の関係を示す図であ
る。
11A and 11B are diagrams showing a conventional protection circuit, in which FIG. 11A is a circuit diagram and FIG. 11B is a diagram showing a relationship between miniaturization of an element and breakdown voltage.

【図12】図3(A)に対応する回路を従来のマスタス
ライスで構成した場合の図であり、(A)は概略平面
図、(B)はその等価回路図である。
12A and 12B are diagrams when the circuit corresponding to FIG. 3A is configured with a conventional master slice, FIG. 12A is a schematic plan view, and FIG. 12B is an equivalent circuit diagram thereof.

【図13】図4(A)に対応した論理回路を従来のマス
タスライスで構成した場合の例を示す図であり、(A)
はその概略平面図、(B)はその等価回路図である。
FIG. 13 is a diagram showing an example of a case where the logic circuit corresponding to FIG. 4A is configured with a conventional master slice,
Is a schematic plan view thereof, and (B) is an equivalent circuit diagram thereof.

【図14】スタティックRAMを示す図であり、(A)
は1つのメモリセル部分を示す回路図、(B)はプリチ
ャージ方式による読み出しを示す電圧の図、(C)は1
個のアクセスゲートを含む回路の等価回路図である。
FIG. 14 is a diagram showing a static RAM, (A)
Is a circuit diagram showing one memory cell portion, (B) is a voltage diagram showing reading by the precharge method, and (C) is 1
FIG. 6 is an equivalent circuit diagram of a circuit including a plurality of access gates.

【図15】図13のメモリセルで誤動作させないための
対策を示す従来の方式の図であり、(A)はアクセスゲ
ートを高抵抗化する例を示す概略平面図、(B)はイン
バータのNMOSトランジスタを低抵抗化する例を示す
概略平面図である。
15A and 15B are diagrams of a conventional method showing a measure for preventing malfunction in the memory cell of FIG. 13, FIG. 15A is a schematic plan view showing an example of increasing the resistance of an access gate, and FIG. 15B is an NMOS of an inverter. It is a schematic plan view which shows the example which makes a transistor low resistance.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2a 素子分離に用いられたMOSトランジスタのゲー
ト電極 6a 素子分離用MOSトランジスタ 8 制御されたチャネルドープ領域 14 素子分離用MOSトランジスタ上の配線 18 素子分離用MOSトランジスタのゲート電極に接
続された配線 26,28 サージ保護ダイオード N,N1,P2,Tr2,Tr3,Tr4,Tr6 チャネル
幅を狭くしたMOSトランジスタ
2a gate electrode of MOS transistor used for element isolation 6a element isolation MOS transistor 8 controlled channel dope region 14 wiring on element isolation MOS transistor 18 wiring connected to gate electrode of element isolation MOS transistor 26, 28 Surge protection diode N, N 1 , P 2 , Tr 2 , Tr 3 , Tr 4 , Tr 6 MOS transistor with narrow channel width

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山中 誠司 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 (72)発明者 青田 秀幸 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Seiji Yamanaka 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Stock company Ricoh Co., Ltd. (72) Hideyuki Aota 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Stock Company Ricoh

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上に形成されたソース・ドレ
イン部拡散領域と、これらの領域間のチャネル領域上に
ゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極とを具備し
たMOSトランジスタを含む基本セルを縦方向及び横方
向に複数個並べて形成された基本セル領域を有する半導
体集積回路装置において、前記基本セル領域内の少なく
とも1個のMOSトランジスタのチャネル領域の一部又
は全てが同じ基本セル内の他の同一導電型MOSトラン
ジスタのチャネル領域とは異なる不純物濃度を有するこ
とを特徴とする半導体集積回路装置。
1. A basic cell including a MOS transistor including a source / drain diffusion region formed on a semiconductor substrate and a gate electrode formed on a channel region between these regions via a gate insulating film. In a semiconductor integrated circuit device having a plurality of basic cell regions arranged side by side in the vertical and horizontal directions, a part or all of the channel region of at least one MOS transistor in the basic cell region is in the same basic cell. A semiconductor integrated circuit device having an impurity concentration different from that of channel regions of other MOS transistors of the same conductivity type.
【請求項2】 前記不純物濃度を異ならせたMOSトラ
ンジスタはこの半導体集積回路装置の電源電圧では動作
しないしきい値電圧をもち、素子分離用に用いられる請
求項1に記載の半導体集積回路装置。
2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the MOS transistors having different impurity concentrations have a threshold voltage that does not operate at the power supply voltage of the semiconductor integrated circuit device and are used for element isolation.
【請求項3】 前記不純物濃度を異ならせたMOSトラ
ンジスタのゲート電極が配線として利用されている請求
項2に記載の半導体集積回路装置。
3. The semiconductor integrated circuit device according to claim 2, wherein the gate electrodes of the MOS transistors having different impurity concentrations are used as wirings.
【請求項4】 半導体基板上に形成されたソース・ドレ
イン部拡散領域と、これらの領域間のチャネル領域上に
ゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極とを具備し
たMOSトランジスタを含む基本セルを縦方向及び横方
向に複数個並べて形成された基本セル領域を有する半導
体集積回路装置において、少なくとも1つの拡散領域に
はその拡散領域と反対導電型の不純物が深く、かつ高濃
度に注入されてその拡散領域と基板との間のPN接合の
耐圧が他の同一導電型のPN接合の耐圧より小さくなっ
ていることを特徴とする半導体集積回路装置。
4. A basic cell including a MOS transistor comprising a source / drain diffusion region formed on a semiconductor substrate and a gate electrode formed on a channel region between these regions via a gate insulating film. In a semiconductor integrated circuit device having a plurality of basic cell regions arranged in the vertical and horizontal directions, at least one diffusion region is implanted with an impurity of a conductivity type opposite to that of the diffusion region in a deep and high concentration. A semiconductor integrated circuit device characterized in that the breakdown voltage of the PN junction between the diffusion region and the substrate is smaller than the breakdown voltage of other PN junctions of the same conductivity type.
【請求項5】 耐圧が小さくされた前記PN接合が端子
部のサージ保護素子として用いられている請求項4に記
載の半導体集積回路装置。
5. The semiconductor integrated circuit device according to claim 4, wherein the PN junction having a reduced breakdown voltage is used as a surge protection element for a terminal portion.
【請求項6】 耐圧が小さくされた前記PN接合がツェ
ナ特性を示す請求項4に記載の半導体集積回路装置。
6. The semiconductor integrated circuit device according to claim 4, wherein the PN junction having a reduced breakdown voltage exhibits zener characteristics.
【請求項7】 半導体基板上に形成されたソース・ドレ
イン部拡散領域と、これらの領域間のチャネル領域上に
ゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極とを具備し
たMOSトランジスタを含む基本セルを縦方向及び横方
向に複数個並べて形成された基本セル領域を有する半導
体集積回路装置において、少なくとも1つのMOSトラ
ンジスタのチャネルの一部にイオン注入が施されてその
MOSトランジスタの実効チャネル幅が狭くされている
ことを特徴とする半導体集積回路装置。
7. A basic cell including a MOS transistor having a source / drain diffusion region formed on a semiconductor substrate and a gate electrode formed on a channel region between these regions via a gate insulating film. In a semiconductor integrated circuit device having a basic cell region formed by arranging a plurality of cells in the vertical and horizontal directions, a part of the channel of at least one MOS transistor is ion-implanted to reduce the effective channel width of the MOS transistor. A semiconductor integrated circuit device characterized by being provided.
【請求項8】 実効チャネル幅が狭くされたMOSトラ
ンジスタがメモリセルのアクセスゲートとして用いられ
ている請求項7に記載の半導体集積回路装置。
8. The semiconductor integrated circuit device according to claim 7, wherein a MOS transistor having a narrowed effective channel width is used as an access gate of the memory cell.
【請求項9】 同一半導体チップ上にPチャネル型MO
SトランジスタとNチャネル型MOSトランジスタとか
らなる基本セルを縦方向及び横方向に複数個並べて形成
されたマスタースライス型半導体集積回路上で形成され
るスタティックRAMにおいて、一対のCMOSインバ
ータ回路がフリップフロップを構成するように接続され
たメモリセルのMOSトランジスタ及び各記憶ノードに
接続されてワード線信号をゲート入力とするアクセス用
MOSトランジスタの少なくとも1つのMOSトランジ
スタのチャネルにイオン注入が施されてメモリセルの特
性が変化させられており、ビットラインからアクセス用
MOSトランジスタを経て所定の電圧が印加されたとき
に初期状態に設定されることを特徴とするスタティック
RAM。
9. A P-channel type MO on the same semiconductor chip.
In a static RAM formed on a master slice type semiconductor integrated circuit formed by arranging a plurality of basic cells composed of S transistors and N channel type MOS transistors in the vertical and horizontal directions, a pair of CMOS inverter circuits are provided with flip-flops. Ion implantation is performed on the channel of at least one MOS transistor of the access MOS transistors that are connected to the MOS transistors of the memory cells connected to each other and each storage node and use the word line signal as a gate input. A static RAM whose characteristics are changed and is set to an initial state when a predetermined voltage is applied from a bit line through an access MOS transistor.
【請求項10】 前記イオン注入が施されたMOSトラ
ンジスタでは、イオン注入はチャネル領域の一部に施さ
れ、かつそのイオン注入部分は通常電源電位ではチャネ
ルが形成されないしきい値電圧になるようにイオン注入
されて実効チャネル幅が狭くされている請求項9に記載
のスタティックRAM。
10. In the ion-implanted MOS transistor, the ion-implantation is performed on a part of a channel region, and the ion-implanted part is set to a threshold voltage at which a channel is not normally formed at a power supply potential. 10. The static RAM according to claim 9, wherein the effective channel width is narrowed by ion implantation.
【請求項11】 前記イオン注入が施されたMOSトラ
ンジスタでは、イオン注入はチャネル領域の全体に及
び、そのMOSトランジスタのしきい値電圧が通常の電
源電位でチャネルが形成される所定の値になるように施
されている請求項9に記載のスタティックRAM。
11. In the ion-implanted MOS transistor, the ion implantation extends over the entire channel region, and the threshold voltage of the MOS transistor reaches a predetermined value at which a channel is formed at a normal power supply potential. 10. The static RAM according to claim 9, which is applied as described above.
【請求項12】 同一半導体チップ上にPチャネル型M
OSトランジスタとNチャネル型MOSトランジスタと
からなる基本セルを縦方向及び横方向に複数個並べて形
成されたマスタースライス型半導体集積回路上で形成さ
れるスタティックRAMにおいて、少なくとも1つのM
OSトランジスタのチャネルの一部にイオン注入が施さ
れてそのMOSトランジスタの実効チャネル幅が狭くさ
れており、メモリセルのラッチ部には1つのアクセスゲ
ートを介して1つのビットラインが接続され、書込み動
作が単一信号で行なわれるスタティックRAM。
12. A P-channel type M on the same semiconductor chip.
At least one M in a static RAM formed on a master slice type semiconductor integrated circuit formed by arranging a plurality of basic cells composed of an OS transistor and an N channel type MOS transistor in the vertical and horizontal directions.
A part of the channel of the OS transistor is ion-implanted to narrow the effective channel width of the MOS transistor, and one bit line is connected to the latch portion of the memory cell via one access gate to write data. Static RAM whose operation is performed by a single signal.
【請求項13】 ソース・ドレイン部拡散領域とゲート
電極、又はソース・ドレイン部拡散領域とゲート電極と
一部の配線を形成するマスタ工程と、配線を形成するカ
スタム工程を含み、このカスタム工程では少なくとも1
個のMOSトランジスタのチャネル領域の一部又は全て
の不純物濃度を他の同一導電型MOSトランジスタのチ
ャネル領域とは異なる不純物濃度に制御する工程を含む
ことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
13. A master process of forming a part of wiring between a source / drain diffusion region and a gate electrode, or a source / drain diffusion region and a gate electrode, and a custom process of forming a wiring. At least 1
A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, comprising the step of controlling an impurity concentration of a part or all of a channel region of each MOS transistor to be different from that of a channel region of another MOS transistor of the same conductivity type.
【請求項14】 前記不純物濃度を制御する工程はゲー
ト電極形成後で配線形成前、又は配線形成後に実施され
る請求項10に記載の半導体集積回路装置の製造方法。
14. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 10, wherein the step of controlling the impurity concentration is performed after the gate electrode is formed and before the wiring is formed or after the wiring is formed.
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