JPH0644608B2 - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JPH0644608B2
JPH0644608B2 JP59246607A JP24660784A JPH0644608B2 JP H0644608 B2 JPH0644608 B2 JP H0644608B2 JP 59246607 A JP59246607 A JP 59246607A JP 24660784 A JP24660784 A JP 24660784A JP H0644608 B2 JPH0644608 B2 JP H0644608B2
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JP
Japan
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type
epitaxial silicon
silicon layer
semiconductor substrate
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聡 西郷
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Nippon Electric Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B69/00Erasable-and-programmable ROM [EPROM] devices not provided for in groups H10B41/00 - H10B63/00, e.g. ultraviolet erasable-and-programmable ROM [UVEPROM] devices

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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕 本発明は半導体集積回路装置に関し、特にプログラム可
能な読み出し専用記憶回路装置に関するものである。
【従来の技術】
従来、プログラム可能な破壊型読み出し専用記憶回路装
置(Programable Read Only Memory以下PROMと記
す)では情報の確実な書き込みが要求されている。この
情報を確実に書き込むためには、書き込みたい記憶素子
の確実な選択が必要とされる。 従来、この種のPROMには、単位記憶素子の形状の違
いから、2種類に分類される。1つはヒューズとこれに
接続された1つのPN接合を単位記憶素子としヒューズ
を溶断することにより情報を書き込むヒューズ型PRO
Mである。もう一方は、互いに逆方向に接続された2つ
のPN接合を含む素子を単位記憶素子として使用し、こ
の2つのPN接合のうち一方を破壊することにより情報
を書き込む接合破壊型PROMである。 第3図は、従来の接合破壊型PROMの単位記憶素子の
断面図である。例えば、P型半導体基板11上に、N
型埋込層13及びP型埋込層14及び14′を選択的
に形成する。次に上記P型半導体基板11上にN型エピ
タキシャルシリコン層15を形成する。このN型エピタ
キシャルシリコン層15に、シリコン酸化膜16を選択
的に形成し単位記憶素子間を電気的に分離する。次にP
型埋込層14′上に13上のシリコン酸化膜16で電
気的に分離されたN型エピタキシャルシリコン層15の
領域内に、P型ベ−ス領域18を形成し、さらにこの
型ベース領域18内にN型エミッタ領域19を形
成する。 上記の第3図に示した単位記憶素子は、N型エミッタ
領域19がアルミニウム電極により、一列に配線されて
おり、デジット線を形成している。また、このデジット
線に直交するように、N型埋込層13を一列に接続し
て、ワード線を形成している。この種の記憶回路装置で
は、情報の書き込みは、デジット線とワード線によりあ
る特定の単位記憶素子を選択する。この選択された単位
記憶素子へデジット線からワード線へと書き込み電流Iw
を流す。選択された単位記憶素子へ書き込み電流Iwが流
れると、エミッタ・ベース間のPN接合が破壊され、こ
の単位記憶素子に情報が書き込まれる。 第2図は記憶素子の等価回路図である。W1,W2はワード
線、Dはデジット線、Q1は情報の書き込み済の単位記憶
素子、Q2は情情報の未書き込みの単位記憶素子である。
ここで、未書き込み単位記憶素子Q2に情報を書き込むも
のとする。通常、書き込み電流Iwが単位記憶素子Q2を通
って電流通路Aを流れると、未書き込み単位記憶素子Q2
のエミッタを破壊して、情報が書き込まれる。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上述した従来のPROMでは、第2図において、この末
書き込み単位記憶素子Q2の隣りのワード線W1に書き込み
済単位記憶素子Q1が存在すると、書き込み電流Iwの一部
あるいは全部が電流通路Bを流れ、書き込みたい情報を
未書き込み単位記憶素子Q2に書き込めなかったり、不十
分な書き込みが生じる。これは記憶素子間に、2つの寄
生トランジスタ効果が起るためである。書き込み済単位
記憶素子Q1とP型半導体基板とで寄生pnpトランジス
タ効果Q3が発生する。また、書き込み済単位記憶素子Q1
のN型埋込層がエミッタとなりP型半導体基板がベー
スとなり未書き込み単位記憶素子Q2のN型埋込層がコ
レクタとなる寄生pnpトランジスター効果Q4も発生す
る。この2つの寄生トランジスター間に寄生サイリスタ
効果が発生する。つまり、点Kから最低電安領域までの
半導体基板の抵抗分Rが高いため、寄生トランジスタQ3
が動作して、半導体基板へキャリアが注入蓄積され、点
Kにおける半導体基板電位が浮き上る。これにより寄生
pnpトランジスターQ4が動作し、電流通路Aに流れる
べき書き込み電流Iwの一部あるいは全部が、電流通路B
を流れることになる。従って、情報を書き込むべき未書
み込み単位記憶素子Q2に、情報が書き込まれなかった
り、あるいは書き込み不足による不良が発生したりする
こととなる。これらは、PROMの書き込み歩留り及び
信頼性の低下の原因となる。 上記の寄生サイリスタ効果を防止するためには、半導体
基板の比抵抗を下げて、点Kから最低電位領域までの半
導体基板の抵抗Rを小さくする。これよって、寄生pn
pトランジスターQ3から半導体基板へ注入されるキャリ
アは、半導体基板の抵抗Rを通って最低電位に吸収され
る。そのため、点Kおける電位は浮き上がらず、寄生n
pnトランジスターQ4は動作しない。 従って、第3図に示すP型半導体基板11を不純物濃度
の高いP型半導体基板に変えることで、寄生サイリス
タ効果は防ぐことができ、情報が書き込めないとか書き
込み不足などの不良は改善できる。 しかし、不純物濃度の高いP型半導体基板にN型埋
込層を形成した場合、P型半導体基板とN型埋込層
との間の接合容量が増大する。この容量の増大は、アク
セスタイムの低下という問題を招くという問題点があっ
た。 本発明の簡単な構造で記憶素子間に働く寄生サイリスタ
効果を抑えることにより、情報を確実に書き込むことが
可能となる半導体集積回路装置を提供することを目的と
する。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明によれば、一導電型の高濃度半導体基板と、半導
体基板上に形成された一導電型のエピタキシャルシリコ
ン層と、一導電型のエピタキシャルシリコン層上に半導
体基板と離間して選択的に形成された逆導電型の埋込層
と、一導電型のエピタキシャルシリコン層および埋込層
上に形成された逆導電型のエピタキシャルシリコン層
と、逆導電型のエピタキシャルシリコン層上に形成され
逆導電型のエピタキシャルシリコン層を埋込層上に位置
する複数の単位素子領域に分離する絶縁領域と、単位素
子領域の表面に形成された一導電型のベース領域と、ベ
ース領域の表面に形成された逆導電型のエミッタ領域
と、絶縁領域の下面から半導体基板に達し埋込層とは間
して形成された一導電型の高濃度埋込層とを有すること
を特徴とする半導体集積回路装置を得る。 〔実施例〕 次に、本発明の実施例について、図面を参照して説明す
る。第1図は、本発明の一実施例であるPROMの単位
記憶素子の断面図である。 例えば、P型半導体基板31上に、P型エピタキシャ
ルシリコン層32を成長させる。次にこのP型エピタキ
シャルシリコン層32上にN型埋込層33とP型埋
込層34及び34′を選択的に形成する。次に上記P型
エピタキシャルシリコン層32上にN型エピタキシャル
シリコン層35を成長させる。このN型エピタキシャル
シリコン層35にシリコン酸化膜36を選択的に形成
し、N型エピタキシャルシリコン層35間を電気的に分
離する。次にP型埋込層34′上にP型最低電位領
域37を形成する。次にN型埋込層33上のシリコン
酸化膜36で電気的に分離されたN型エピタキシャルシ
リコン層35の領域内にP型ベース領域38に形成し
さらに、このP型ベース領域内にN型エミッタ領域
39を形成する。 本実施例と第2図で示した従来例とを比較すると、従来
P型半導体基板11上にN型埋込層13を有していた
が、本実施例では不純物濃度の高いP型半導体基板3
1上に不純物濃度の低いP型エピタキシャルシリコン層
32を有し、このP型エピタキシャルシリコン層32上
に、N型埋込層33を有している。 本実施例では、寄生pnpトランジスターQ3が動作して
キャリアの注入が生じる点Kから、最低電位領域37ま
での部分に比抵抗の低いP型半導体基板31を有して
いるため、点Kから最低電位領域37までの抵抗Rは小
さな値を示す。従って寄生pnpトランジスターQ3から
点Kへ注入されるキャリアは最低電位領域37へ吸収さ
れ、点Kにおける電位は浮き上がらず、寄生pnpトラ
ンジスタQ4は動作しない。故に寄生サイスタ効果が発生
せず、未書き込み単位記憶素子の隣りのワード線に書き
込み済単位記憶素子が存在しても、正常な情報の書き込
みが行なわれ、情報が書き込まれなかったり、あるいは
書き込み不足による不良が発生しない。 また、不純物濃度の高いP型半導体基板を使用した場
合に比べても、N型埋込層との間の容量は小さくな
る。例えば不純物濃度1016〔cm-3〕のP型半導体
基板にN型埋込層を形成する場合、その容量は、30
〔pF〕また、1015〔cm-3〕のP型エピタキシャルシ
リコン層にN型埋込層を形成すると、容量は10〔p
F〕となる。この容量の差は、アクセスタイムに影響を
及ぼし、前者の35〔nSec〕に対し、後者は25〔nSe
c〕と10〔nSec〕の違いを生じる。 〔発明の効果〕 以上説明したとおり、本発明によれば、記憶素子間に働
らいていた寄生サイリスタ効果を防げ、しかも容量増大
によるアクセスタイムの増加も発生しないため、書き込
み歩留りの良い、信頼性の高い、高速の半導体集積回路
装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の断面図、第2図は従来の接
合破壊型PROMの記憶素子の等価回路図、第3図は従
来の接合破壊型PROMの記憶素子の断面図である。 11……P型半導体基板、13,33……N型埋込
層、14,14′,34,34′……P型埋込層、1
5,35……N型エピタキシャルシリコン層、16,3
6……シリコン酸化膜、17,37……P型最低電位
領域、18,38……P型ベース領域、19,39…
…N型エミッタ領域、19,39……N型エミッタ
領域、31……P型半導体基板、32……P型エピタ
キシャルシリコン層、W1,W2……ワード線、D……デジ
ット線、Q1……書き込み済単位記憶素子、Q2……未書き
込み単位記憶素子、Q3……寄生pnpトランジスタ、Q4
……寄生npnトランジスタ、Iw……書き込み電流、A
……通常の電流通路、B……寄生サイリスタ効果発生時
の電流通路、K……N型埋込層とP型半導体基板(又
は、P型エピタキシャルシリコン層)との接合の近傍
部、R……点Kから最低電位領域までの半導体基板の抵
抗分。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一導電型の高濃度半導体基板と、該半導体
    基板上に形成された一導電型のエピタキシャルシリコン
    層と、前記一導電型のエピタキシャルシリコン層上に前
    記半導体基板と離間して選択的に形成され相互に平行な
    複数の逆導電型の埋込層と、前記一導電型のエピタキシ
    ャルシリコン層およびそれぞれの前記埋込層上に形成さ
    れた逆導電型のエピタキシャルシリコン層と、前記逆導
    電型のエピタキシャルシリコン層上に形成され前記逆導
    電型のエピタキシャルシリコン層をそれぞれの前記埋込
    層上に位置する複数の単位素子領域に分離する絶縁領域
    と、前記単位素子領域の表面に形成された一導電型のベ
    ース領域と、前記ベース領域の表面に形成された逆導電
    型のエミッタ領域と、前記絶縁領域の下面から前記半導
    体基板に達し前記埋込層とは離間して形成された一導電
    型の高濃度埋込層とを有し、前記一導電型のベース領域
    と、前記逆導電型のエピタキシャルシリコン層及び埋込
    層と、前記一導電型のエピタキシャルシリコン層及び基
    板とで形成される寄生トランジスタを流れる電流が、前
    記基板を介して固定電源に(又は固定電源から)流れる
    ように前記基板を固定電源に接続したことを特徴とする
    接合破壊型PROM半導体集積回路装置。
JP59246607A 1984-11-21 1984-11-21 半導体集積回路装置 Expired - Lifetime JPH0644608B2 (ja)

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