JPH0629475A - Mos field-effect transistor - Google Patents
Mos field-effect transistorInfo
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- JPH0629475A JPH0629475A JP4181990A JP18199092A JPH0629475A JP H0629475 A JPH0629475 A JP H0629475A JP 4181990 A JP4181990 A JP 4181990A JP 18199092 A JP18199092 A JP 18199092A JP H0629475 A JPH0629475 A JP H0629475A
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- terminal
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はMOS電界効果トランジ
スタに関し、特にCMOS集積回路に関するものであ
る。FIELD OF THE INVENTION This invention relates to MOS field effect transistors, and more particularly to CMOS integrated circuits.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来のCMOS集積回路について、図4
(a)および(b)を参照して説明する。2. Description of the Related Art A conventional CMOS integrated circuit is shown in FIG.
A description will be given with reference to (a) and (b).
【0003】はじめにN- 型シリコン基板を用いた場合
について図4(a)に示す。N- 型シリコン基板1aに
はPチャネルMOSFETが形成されている。ゲート電
極5にはゲート端子Gが形成され、P+ 型拡散層4bに
はソース端子Sおよびドレイン端子Dが接続されてい
る。さらにN+ 型拡散層4aには正電源端子VDDが接続
されている。First, FIG. 4A shows the case where an N − type silicon substrate is used. A P-channel MOSFET is formed on the N − type silicon substrate 1a. A gate terminal G is formed on the gate electrode 5, and a source terminal S and a drain terminal D are connected to the P + type diffusion layer 4b. Further, a positive power supply terminal V DD is connected to the N + type diffusion layer 4a.
【0004】一方、P- 型ウェル3bにはNチャネルM
OSFETが形成されている。N+型拡散層4aにはソ
ース端子Sおよびドレイン端子Dが接続され、ゲート電
極5にはゲート端子Gが接続されている。またP+ 型拡
散層4bにはバックゲート端子Bが接続されている。On the other hand, an N channel M is formed in the P -- type well 3b.
The OSFET is formed. A source terminal S and a drain terminal D are connected to the N + type diffusion layer 4a, and a gate terminal G is connected to the gate electrode 5. A back gate terminal B is connected to the P + type diffusion layer 4b.
【0005】PチャネルMOSFETのバックゲートで
あるP- 型ウェル3bの電位は正電源端子VDDとは独立
に設定できる。しかし、NチャネルMOSFETのバッ
クゲートであるN- 型シリコン基板1aの電位は正電源
端子VDDに印加される電位によって決定される。The potential of the P -- type well 3b, which is the back gate of the P-channel MOSFET, can be set independently of the positive power supply terminal V DD . However, the potential of the N − type silicon substrate 1a which is the back gate of the N channel MOSFET is determined by the potential applied to the positive power supply terminal V DD .
【0006】したがって、PチャネルMOSFETのソ
ース端子SおよびN- 型シリコン基板1aの電圧はドレ
イン電流によって変動する。バックゲート効果によりし
きい値電圧VT にも影響を与えて、入出力のダイナミッ
クレンジや電流増幅率gm が減少し、入力電圧に対する
出力電流のリニアリティが悪化する。Therefore, the voltage of the source terminal S of the P-channel MOSFET and the voltage of the N -- type silicon substrate 1a varies depending on the drain current. The back gate effect also influences the threshold voltage V T , the input / output dynamic range and the current amplification factor g m are reduced, and the linearity of the output current with respect to the input voltage is deteriorated.
【0007】つぎにP- 型シリコン基板を用いた場合に
ついて図4(b)に示す。PチャネルMOSFETのバ
ックゲートであるN- 型ウェル3aの電位は負電源端子
VSSとは独立に設定できる。しかし、NチャネルMOS
FETのバックゲートであるP- 型シリコン基板1bの
電位はドレイン電流によって変動する。バックゲート効
果によりしきい値電圧VT にも影響を与えて、入出力の
ダイナミックレンジや電流増幅率gm が減少し、入力電
圧に対する出力電流のリニアリティが悪くなる。Next, FIG. 4B shows the case where a P -- type silicon substrate is used. The potential of the N − type well 3a, which is the back gate of the P channel MOSFET, can be set independently of the negative power supply terminal V SS . However, N-channel MOS
The potential of the P − type silicon substrate 1b which is the back gate of the FET varies depending on the drain current. The back gate effect also affects the threshold voltage V T , which reduces the input / output dynamic range and the current amplification factor g m, and deteriorates the linearity of the output current with respect to the input voltage.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】従来のCMOS集積回
路において、PチャネルMOSFETおよびNチャネル
MOSFETのうち、バックゲートの導電型が半導体基
板の導電型と一致する場合は、バックゲートの電位は半
導体基板の電位になる。In the conventional CMOS integrated circuit, when the conductivity type of the back gate of the P-channel MOSFET and the N-channel MOSFET matches the conductivity type of the semiconductor substrate, the potential of the back gate is the semiconductor substrate. It becomes the potential of.
【0009】したがって、MOSFETのソース端子の
電位とバックゲート端子の電位とが異なる回路構成で
は、バックゲート効果のため|VT |が増加して電流増
幅率gm が減少する。ダイナミックレンジが減少し、V
T が変動して入出力特性のリニアリティが悪くなるとい
う問題があった。Therefore, in a circuit configuration in which the potential of the source terminal and the potential of the back gate terminal of the MOSFET are different, | V T | increases and the current amplification factor g m decreases due to the back gate effect. Dynamic range is reduced, V
There is a problem that T changes and the linearity of the input / output characteristics deteriorates.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明のMOS電界効果
トランジスタは、一導電型半導体基板の一主面に逆導電
型半導体層または絶縁体層を隔てて形成された一導電型
半導体層に形成されているので、バックゲート端子に接
続される前記一導電型半導体層の電位を前記一導電型半
導体基板の電位とは独立に設定することができる。A MOS field effect transistor according to the present invention is formed in a one-conductivity-type semiconductor layer formed on one main surface of a one-conductivity-type semiconductor substrate with an opposite-conductivity-type semiconductor layer or an insulator layer. Therefore, the potential of the one conductivity type semiconductor layer connected to the back gate terminal can be set independently of the potential of the one conductivity type semiconductor substrate.
【0011】[0011]
【実施例】本発明の第1の実施例について、図1(a)
および(b)を参照して説明する。EXAMPLE FIG. 1A shows a first example of the present invention.
This will be described with reference to (b) and.
【0012】はじめにN- 型シリコン基板に形成された
PチャネルMOSFETを図1(a)に示す。Pチャネ
ルMOSFETが形成されたN- 型ウェル3aは、P-
型分離層2bによってN- 型シリコン基板1aとは分離
されている。そのためN- 型ウェル3aの電位は、接続
されたバックゲート端子Bによって、N- 型シリコン基
板1aとは独立に設定することができる。そしてドレイ
ン端子Dに印加される電位より高い電位をバックゲート
端子Bに印加する。その結果、N- 型ウェル3a、P-
型分離層2b、N- 型シリコン基板1a相互の接合は微
小電流しか流れない逆バイアスとなって絶縁分離され
る。First, FIG. 1A shows a P-channel MOSFET formed on an N - type silicon substrate. The N − type well 3a in which the P channel MOSFET is formed is P −
The N − type silicon substrate 1a is separated by the type separation layer 2b. Therefore, the potential of the N − type well 3a can be set independently of the N − type silicon substrate 1a by the connected back gate terminal B. Then, a potential higher than the potential applied to the drain terminal D is applied to the back gate terminal B. As a result, N - -type well 3a, P -
The junction between the type separation layer 2b and the N − type silicon substrate 1a is reversely biased so that only a minute current flows and is insulated and separated.
【0013】ソース端子Sとバックゲート端子Bとの電
位差を一定(0Vを含む)に保つことができるので、バ
ックゲート効果によるVT の変動を抑制することができ
る。Since the potential difference between the source terminal S and the back gate terminal B can be kept constant (including 0 V), the fluctuation of V T due to the back gate effect can be suppressed.
【0014】一方、P- 型シリコン基板に形成されたN
チャネルMOSFETを図1(b)に示す。Nチャネル
MOSFETが形成されたP- 型ウェル3bは、N- 型
分離層2aによってP- 型シリコン基板1bとは分離さ
れている。そのためP- 型ウェル3bの電位は、接続さ
れたバックゲート端子Bによって、P- 型シリコン基板
1bとは独立に設定することができる。そしてドレイン
端子Dに印加される電位より低い電位をバックゲート端
子Bに印加する。その結果、P- 型ウェル3b、N- 型
分離層2a、P- 型シリコン基板1b相互の接合は微小
電流しか流れない逆バイアスとなって絶縁分離される。On the other hand, N formed on the P -- type silicon substrate
The channel MOSFET is shown in FIG. The P - type well 3b in which the N-channel MOSFET is formed is separated from the P - type silicon substrate 1b by the N - type separation layer 2a. Therefore, the potential of the P − type well 3b can be set independently of the P − type silicon substrate 1b by the connected back gate terminal B. Then, a potential lower than the potential applied to the drain terminal D is applied to the back gate terminal B. As a result, the P − -type well 3b, the N − -type separation layer 2a, and the P − -type silicon substrate 1b are reverse-biased so that only a small current flows, and are isolated.
【0015】ソース端子Sとバックゲート端子Bとの電
位差を一定(0Vを含む)に保つことができるので、バ
ックゲート効果によるVT の変動を抑制することができ
る。Since the potential difference between the source terminal S and the back gate terminal B can be kept constant (including 0 V), the fluctuation of V T due to the back gate effect can be suppressed.
【0016】ソース(またはドレイン)と同電位の分離
層を形成してバックゲート領域を囲むことにより、バッ
クゲート領域と半導体基板とを電気的に分離することが
できる。この分離層は気相成長、イオン注入、熱拡散な
ど、拡散により形成することができる。バックゲート領
域であるウェルは周知のイオン注入や熱拡散により形成
することができる。By forming a separation layer having the same potential as the source (or drain) and surrounding the back gate region, the back gate region and the semiconductor substrate can be electrically separated. This separation layer can be formed by diffusion such as vapor phase growth, ion implantation, and thermal diffusion. The well as the back gate region can be formed by well-known ion implantation or thermal diffusion.
【0017】つぎに本発明の第2の実施例について、図
2(a)および(b)を参照して説明する。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 (a) and 2 (b).
【0018】はじめにN- 型シリコン基板に形成された
PチャネルMOSFETを図2(a)に示す。Pチャネ
ルMOSFETが形成されたN- 型ウェル3aは、P-
型分離層2bによってN- 型シリコン基板1aとは分離
されている。そのためN- 型ウェル3aの電位は、接続
されたバックゲート端子Bによって、N- 型シリコン基
板1aとは独立に設定することができる。そして分離端
子Iにバックゲート端子Bに印加される電位より低い電
位(通常負電源に接続する)を印加する。その結果、N
- 型ウェル3a、P- 型分離層2b、N- 型シリコン基
板1a相互の接合は逆バイアスとなって絶縁分離され
る。First, FIG. 2A shows a P-channel MOSFET formed on an N - type silicon substrate. The N − type well 3a in which the P channel MOSFET is formed is P −
The N − type silicon substrate 1a is separated by the type separation layer 2b. Therefore, the potential of the N − type well 3a can be set independently of the N − type silicon substrate 1a by the connected back gate terminal B. Then, a potential lower than that applied to the back gate terminal B (normally connected to a negative power source) is applied to the separation terminal I. As a result, N
The junction between the − type well 3a, the P − type separation layer 2b, and the N − type silicon substrate 1a becomes a reverse bias and is isolated.
【0019】ソース端子Sとバックゲート端子Bとの電
位差を一定(0Vを含む)に保つことができるので、バ
ックゲート効果によるVT の変動を抑制することができ
る。Since the potential difference between the source terminal S and the back gate terminal B can be kept constant (including 0 V), the fluctuation of V T due to the back gate effect can be suppressed.
【0020】一方、P- 型シリコン基板に形成されたN
チャネルMOSFETを図2(b)の示す。Nチャネル
MOSFETが形成されたP- 型ウェル3bは、N- 型
分離層2aによってP- 型シリコン基板1bとは分離さ
れている。そのためP- 型ウェル3bの電位は、接続さ
れたバックゲート端子Bによって、P- 型シリコン基板
1bとは独立に設定することができる。そして分離端子
Iにバックゲート端子Bに印加される電位より高い電位
(通常正電源に接続する)を印加する。その結果、P-
型ウェル3b、N- 型分離層2a、P- 型シリコン基板
1b相互の接合は逆バイアスとなって絶縁分離される。On the other hand, N formed on the P -- type silicon substrate
The channel MOSFET is shown in FIG. The P - type well 3b in which the N-channel MOSFET is formed is separated from the P - type silicon substrate 1b by the N - type separation layer 2a. Therefore, the potential of the P − type well 3b can be set independently of the P − type silicon substrate 1b by the connected back gate terminal B. Then, a potential higher than that applied to the back gate terminal B (normally connected to a positive power supply) is applied to the separation terminal I. As a result, P -
The junction between the type well 3b, the N − type separation layer 2a, and the P − type silicon substrate 1b becomes a reverse bias and is insulated and separated.
【0021】ソース端子Sとバックゲート端子Bとの電
位差を一定(0Vを含む)に保つことができるので、バ
ックゲート効果によるVT の変動を抑制することができ
る。Since the potential difference between the source terminal S and the back gate terminal B can be kept constant (including 0 V), the fluctuation of V T due to the back gate effect can be suppressed.
【0022】つぎに本発明の第3の実施例について、図
3(a)および(b)を参照して説明する。Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 (a) and 3 (b).
【0023】はじめにN- 型シリコン基板に形成された
PチャネルMOSFETを図3(a)に示す。Pチャネ
ルMOSFETが形成されたN- 型ウェル3aは、絶縁
体分離層2cによってN- 型シリコン基板1aとは分離
されている。そのためN- 型ウェル3aの電位は、接続
されたバックゲート端子Bによって、N- 型シリコン基
板1aとは独立に設定することができる。First, a P-channel MOSFET formed on an N - type silicon substrate is shown in FIG. The N − type well 3a in which the P channel MOSFET is formed is separated from the N − type silicon substrate 1a by the insulator separation layer 2c. Therefore, the potential of the N − type well 3a can be set independently of the N − type silicon substrate 1a by the connected back gate terminal B.
【0024】絶縁体分離層2cやN- 型ウェル3aは、
酸化膜の気相成長または選択酸化およびエッチングによ
り形成することができる。またN- 型ウェル3aは気相
成長により形成することができる。The insulator separation layer 2c and the N -- type well 3a are
It can be formed by vapor phase growth of an oxide film or selective oxidation and etching. Further, the N − type well 3a can be formed by vapor phase growth.
【0025】一方、P- 型シリコン基板に形成されたN
チャネルMOSFETを図3(b)に示す。Nチャネル
MOSFETが形成されたP- 型ウェル3bは、絶縁体
分離層2cによってP- 型シリコン基板1bとは分離さ
れている。そのためP- 型ウェル3bの電位は、接続さ
れたバックゲート端子Bによって、P- 型シリコン基板
1bとは独立に設定することができる。On the other hand, N formed on the P -- type silicon substrate
The channel MOSFET is shown in FIG. The P − type well 3b in which the N channel MOSFET is formed is separated from the P − type silicon substrate 1b by the insulator separation layer 2c. Therefore, the potential of the P − type well 3b can be set independently of the P − type silicon substrate 1b by the connected back gate terminal B.
【0026】[0026]
【発明の効果】半導体基板とバックゲート領域(ウェ
ル)との間に、導電型の異なる半導体層または絶縁体層
を形成することにより絶縁分離する。その結果、CMO
S集積回路において、半導体基板の電位とは独立してバ
ックゲート領域の電位を設定することが可能になった。EFFECTS OF THE INVENTION A semiconductor layer or an insulator layer having a different conductivity type is formed between a semiconductor substrate and a back gate region (well) for insulation. As a result, CMO
In the S integrated circuit, the potential of the back gate region can be set independently of the potential of the semiconductor substrate.
【0027】バックゲート端子とソース(またはドレイ
ン)端子との電位差を一定(0Vを含む)に保つことに
より、バックゲート効果がなくなった。しきい値電圧|
VT|の増加によるgm の減少やダイナミックレンジの
減少がなくなり、VT の変動による入出力特性の歪など
を抑制することができる。The back gate effect was eliminated by keeping the potential difference between the back gate terminal and the source (or drain) terminal constant (including 0 V). Threshold voltage |
The decrease of g m and the decrease of the dynamic range due to the increase of V T | are eliminated, and the distortion of the input / output characteristics due to the change of V T can be suppressed.
【図1】本発明の第1の実施例を工程順に示す断面図で
ある。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of the present invention in process order.
【図2】本発明の第2の実施例を工程順に示す断面図で
ある。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the present invention in process order.
【図3】本発明の第3の実施例を工程順に示す断面図で
ある。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a third embodiment of the present invention in process order.
【図4】従来のMOS集積回路を工程順に示す断面図で
ある。FIG. 4 is a sectional view showing a conventional MOS integrated circuit in the order of steps.
1a N- 型シリコン基板 1b P- 型シリコン基板 2a N- 型分離層 2b P- 型分離層 2c 絶縁体分離層 3a N- 型ウェル 3b P- 型ウェル 4a N+ 型拡散層 4b P+ 型拡散層 5 ゲート電極 VDD 正電源端子 VSS 負電源端子 S ソース端子 G ゲート端子 D ドレイン端子 B バックゲート端子 I 分離端子1a N - type silicon substrate 1b P - type silicon substrate 2a N - type isolation layer 2b P - type isolation layer 2c Insulator isolation layer 3a N - type well 3b P - type well 4a N + type diffusion layer 4b P + type diffusion layer Layer 5 Gate electrode V DD Positive power supply terminal V SS Negative power supply terminal S Source terminal G Gate terminal D Drain terminal B Back gate terminal I Separation terminal
Claims (1)
半導体層または絶縁体層を隔てて形成された一導電型半
導体層に形成されたMOS電界効果トランジスタ。1. A MOS field effect transistor formed on a one-conductivity-type semiconductor layer, which is formed on one main surface of a one-conductivity-type semiconductor substrate with an opposite-conductivity-type semiconductor layer or an insulator layer therebetween.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4181990A JPH0629475A (en) | 1992-07-09 | 1992-07-09 | Mos field-effect transistor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4181990A JPH0629475A (en) | 1992-07-09 | 1992-07-09 | Mos field-effect transistor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0629475A true JPH0629475A (en) | 1994-02-04 |
Family
ID=16110397
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4181990A Pending JPH0629475A (en) | 1992-07-09 | 1992-07-09 | Mos field-effect transistor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0629475A (en) |
-
1992
- 1992-07-09 JP JP4181990A patent/JPH0629475A/en active Pending
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19990803 |