JPS5835983A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPS5835983A
JPS5835983A JP13425681A JP13425681A JPS5835983A JP S5835983 A JPS5835983 A JP S5835983A JP 13425681 A JP13425681 A JP 13425681A JP 13425681 A JP13425681 A JP 13425681A JP S5835983 A JPS5835983 A JP S5835983A
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JP
Japan
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region
electrode
junction diode
hook
semiconductor substrate
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JP13425681A
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English (en)
Inventor
Kaoru Saito
薫 斉藤
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/86Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched

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】 この発明は、電流制御製負性抵抗装置を論理回路構成要
素として複数個、同一半導体基板上に形成した半導体装
置に関するものである。
この種の半導体装置の従来の電流制御製負性抵抗装置と
して用いられたフック付き単接合ダイオード01111
図に示す。第1図は半導体基板をN型半導体に限って図
示しており、動作の説明においてもこれに限定するもの
とするう 第1図において、QlはN型半導体基板、Q2は低抵抗
のN型半導体領域(以下ペース領域という)、Q3はP
型半導体領域(以下エミッタ領域という)、Q4はP型
半導体領域(以下フック領域という)、Q5は低抵抗の
N型半導体領域(以下コレクタ領域という)である。
以上が基本的なフック付き単接合ダイオードの構成要素
であるが、第1図のフック付き単接合ダイオードU1で
は、この他に論理@能安定化のために付加されたところ
のN型半導体領域Q6.Q7を備えている。N型半導体
領域(以下出力領域という)Q6は%7ツク領域Q4に
近接遣たは接触する低抵抗の領域であ5.N型半導体領
域(以下入力領域という)Q7は、工建ツタ領域Q3に
近接または接触する低抵抗の領域である。
なお、ベース領域Q2、エミッタ領域Q 3 、コレク
タ領域Q5、出力領域Q6および入力領域Q7にはそれ
ぞれ電極1,2,3,4,5がオーミックに接続されて
いる。
第2図はこのようなフック付き単接合ダイオードU1の
電流制御負性抵抗特性である。以下、この図を参照して
上記フック付き単接合ダイオードU1の動作を説明する
いま、第111に示すように、ペース領域Q2は、コレ
クタ領域Q5を基準源として正極性のバイアス電圧Vl
が電源E1により供給されており、エミッタ領域Q3へ
は、同じくコレクタ領域Q5t−基準源とする電源E2
が、抵抗R1およびスイッチ8W1ならびに電極2を通
して電圧を印カロできるように接続されている。ここで
、スイッチSWIは動作説明に使用するもので、通常は
閉じられている。
このような接続において、エミッタ領域Q3に。
エミッタ領域Q3と基板91間が充分に順/櫂イアスさ
れる電圧v2が電源E2より加えられると、エミッタ領
域QBから基板Q1へのホールの注入が行われ、フック
付き単接合ダイオードUlがオン状態になる。ここで、
オン状態とは第2因に示す負性抵抗特性の曲線工の領域
をいう。
このオン状態にあるフック付き単接合ダイオードUl’
li−オフ(ここで、オフ状線とは第2図に示す負性抵
抗特性の曲線■の領域をいう)させるには、ニオツタ領
域Q3の電位を、この7ツク付き単接合ダイオードU1
の保持電圧v3以下の電圧とするか、あるいは、エミッ
タ領域Q3’に流れる電流値を、たとえばスイッチSW
I k開放して、このフック付き単接合ダイオードU1
の保持電流値工1以下にすることによって達成できる。
以上が第1図のフック付き単接合ダイオードU1の基本
的なスイッチング動作である。次に、この基本動作に対
しての出力領域Q6、入力領域Q7の働きを説明する。
いま、フック付き単接合ダイオードUlがオフ状態にあ
るものとする。この時、出力領域Q6へは基板電位Vl
が出力されている。ここで、入力領域Q7に、エミッタ
領域Q3と基板91間を願バイアスさせる電圧V4を加
えると、エミッタ領域Q3から基板Qlにホールの注入
が起り17ツク付き単接合ダイオードUlがオンする。
このことは、エミッタ領域Q3へ電圧を供給している電
源E2に基板Q1への電源E1と同一にしても、入力領
域Q7へ適切な電圧を供給することにより、フック付き
単接合ダイオードUltオンさせる仁とができるという
ことになる。
フック付き単接合ダイオードU1がオンす′ると、出力
領域Q6は基板電位v1より低い電圧を出力するっこの
出力電、圧が前記電圧v4より充分に低い電圧であると
すると、この出力電圧は次段の入力領域付きフック付き
単接合の入力たシうる。
しかるに、以上のような従来のフック付き単接合ダイオ
ードUlでは、入力領域Q7が低インピーダンスである
ため、スイッチングの過渡時に電流が入力領域Qフを通
して流れ消費電力が多いと−いう欠点を有する。したが
って、このフック付き単接合ダイオ−ドロ1t−複数個
、同一半導体基板上に塔載してたとえばスキャナーなど
の1つの半導体装置を構成した場合は消費電力が多大と
なることはいうまでもない。
この発明は上記の点に鑑みなされたもので、スイッチン
グ時の過渡時に電流の増加をみない電流制御型負性抵抗
装置を複数個、同−半導体基板上に塔載して構成するこ
とにより、消費電力を少なくし得る半導体装置を提供す
ることを目的とする。
以下この発明の実施例上図1iit−参照して説明する
が、まず、この発明の半導体装置で用いられる電流制御
型負性抵抗装置について述べる。第3図はその電流制御
型負性抵抗装置(以下フック付きダート制御製単接合ダ
イオードという)U2の断面図、第4図は平面図である
。これら両図において、Q8はN微半導体基板であり、
その主表面内所定部分には低抵抗の第1の領域としての
Ngll牛導体領域(以下ペース領域という)Q9が形
成される。また、N製半導体基板Q8の主表面内には、
前記ペース領域Q9から所定距離離間して第2の領域と
してのP型半導体領域(以下エミッタ領域という)QI
Oが形成され、さらにこの工ζツタ領域QIOから所定
距S離間して第3の領域としてのPM半導体領域(以下
フック領域という)Qllが形成される。このフック領
域Qll内には低抵抗の第4の領域としてのN型半導体
領域(以下コレクタ領域という)Q12が形成される。
半導体基板Q8の主表面内には、前記エミッタ領域QI
Oと反対側において前記フック領域Qllに近接して(
tたは接触させてもよい)低抵抗の第5の領域としての
N型半導体領域(以下出力領域という)Q13がさらに
形成される。半導体基板Q8の主表面上には絶縁[11
が形成されていQIOとフック領域Qllの相互間にお
いてダート電極(第1の電41)6が形成される。この
ダート電極6上には、このダート電極6を榎う絶縁膜1
2に開窓して引出し電極6′が形成される。一方、前記
ペース領域Q9.エミッタ領域Q10.7ツク領域Ql
lおよび出力領域Q13上にに、半導体基板Q8主表面
上の絶縁1ullにそれぞれ開窓してオーミック接続の
電極(第2ないし第5の電極)7,8,9.10が形成
される。
このように構成されたフック付きダート制御型単接合ダ
イオードU21に動作させるためには次のよう圧電源が
接続される。すなわち、第3図に示すように、ペース領
域Q9(電極7)には、コレクタ領域Q12(電極9)
t−基準源とした電源E3によ夕正極性のバイアス電圧
Vsが印加されておタ、エンツタ領域QIO(電極8)
にも抵抗R2およびスイットSWZを介して同電圧vI
Iが印加される。ここで、スイッチ8W2は動作説明の
ためのもので通常は閉じられている。
第5図は、このような電源の接続も含む上記フック付き
r−)制御型単接合ダイオードU2の勢価回路甲である
。この図よシ明らかなように、上記フック付きダート制
御製本接合ダイオードU2は、エミッタ領域Q10t−
ソース、ダート電極6をダート、フック領域Qllをド
レインとするPチャンネルMO8型ト2ンジスタTlと
、エミッタ領域Q10tエミッタ、N型中導体基板Q8
t−ペース、フック領域Qll’iコレクタとするPN
PトランジスタT2と、基板Q8tコレクタ、フック領
域Q11tペース、コレクタ領域Ql 21iエミツタ
とするNPNト、ランジスタT3と、エミッタ領域QI
O近傍のN型半導体領域Q14とフック領域Qll近傍
のN型中導体領域Q15との間の半導体基板QBの抵抗
に応じた等価抵抗R3と、ペース領域Q9近傍のN型中
導体領域Q16とエミッタ領域QIO近傍のN型半導体
領域QlA間の半導体基板Q8の抵抗に応じた等価抵抗
R4とで構成されている。
この等価回路図七参照して上記フック付きゲート制御型
単接合ダイオードU2の動作を説明する。
いま、電119t−基準源とする電源E3によ多電極7
へは直接、電極8へは抵抗Rat介して正極性のバイア
ス電圧Vsが印加されている。この状態において、ダー
ト電極6へPチャンネルMO8型ト2ンジスタTltオ
ンさせるに充分な電圧V−が一譬ルス電源B4より加え
られると、エミッタ領域QIOとフック領域Qllの間
にチャンネルが形成され、フック領域Qllヘホールの
注入が行われる。そして、注入されたホールのうち7ツ
ク領域Qllで再結合されないで残ったホールが、工電
ツタ領域QIOからコレクタ領域Q12に加わる電界に
よりコレクタ領域Q12へ到達する。
これがNPN)2ンジスタT3のペース電流とな5NP
N )ランジスタT3をオンさせ、電源E3から電極7
、抵抗R4、R3を通、pNPN )ランジスタT3の
;レクタ電流にあたる電流が流れる。
仁れによりエミッタ領域QIO近傍のNu半導体領域Q
14の電位は基準電圧源の電圧■5よシも低くなる。そ
して、電源電圧V5とエミッタ領域QIO近傍のN型半
導体領域Q14の電位v7との電位差が、エミッタ領域
QIOとその近傍のN型半導体領域Q14t−充分に順
バイアスする電位差であれば、PNP)ランジスタT2
がオンし、工きツタ領域Q10’eP型、N警手導体基
板Q8をN型、7ツク領域QllをPW、コレクタ領域
Q12rNWとするPNPN構造を2ツチアツノさせ安
定したオン状atりくる。これでフック付きダート制御
l型単接合ダイオードU2のオン状態が完成された。
このオン状態のフック付きf−ト制御型単接合ダイオー
ドU2tオフさせるには、エミッタ領域Q10’i、こ
のフック付きf−)制御型単接合ダイオードU2の保持
電圧より低い電圧にするか、エミッタ領域QIOを流れ
る電流値をまたとえはスイッチ8W2’に開放して、こ
のフック付きr−ト制御散本接合ダイオードU2の保持
電流以下にすればより0 以上のフック付きc−ト制御型単接合ダイオードU2は
、ダート制御tl型であるから入力インピー・ダンスが
極めて高い。したがって、スイッチングの過渡時に電流
の増加がなく、消費電力が少ない。
この発明の半導体装置は、上述のようなフック付きダー
ト制御型単接合ダイオードを同一半導体基板上に複数個
塔載して構成する。
第6図はこの発明の実施例として8ビツトスキヤナーを
構成した場合の平面内であろうこの図において、Q8′
はN型半導体基板であり、この半導体基板Q 8’上に
フック付きダート制御型単接合ダイオードU2a、U2
b、U3O、U2d、U2.。
U 21  、 U 2  、 U 2hが形成されて
いる。ただし、フック付きダート制御型単接合ダイオー
ドU2.〜U2nのペース領域は、ここでは、各フック
付きr−)制御型単接合ダイオードのエミッタ領域、フ
ック領域、コレクタ領域、出力領域およびff−)電極
を環状にかこって、全体がつながった1つのペース領域
(以下環状ペース領域という)Q9′として形成されて
いる。フック付きゲート制御製単接合ダイオードU2.
 〜U2hのエミッタ領域QIO,,Q10b・・・Q
10h扛、それぞれ抵抗R2,、R2b・・・R2ht
介して1ビツトおきに第1のり四ツク入力端子aと第2
のクロック入力端子すに接続されている。Cは入力信号
端子、d、C9f9g、h、i、j、にはそれぞれフッ
ク付きダート制御型単接合ダイオードU2.〜U2hの
出力端子で、動作t−muするために付加したものであ
る。8ビツト全てのフック付きC−ト制御製単接合ダイ
オードU2&〜U2hのコレクタ領域Q 12 @ t
 Q 12b・・・Q12hは共通の信号線で結線され
ており、この信号at−基準源とした電源E 3’によ
り正極性のバイアス電圧v5が環状ペース領域Q9’へ
印加されている。1ビツト目のフック付きr−ト制御型
単接合ダイオードU2゜のy−ト電極61は入力信号端
子Cと結ばれ、同出力領域Ql aaは2ビツト目のフ
ック付きダート制御型本接合ダイオードU2bのダート
電極6bと接続され、この2ビツト目のフック付きy−
ト制御製単接合ダイオードU2bの出力領域Q13bは
3ビツト目のフック付ダート制御型単接合ダイオードU
2.のr−ト電極6cと接続されている。
以下、順次8ビツト目のフック付きグー) fljlJ
御型単接合ダイオードU2hまで同様の接続かなされて
いるC1また、フック付きダート制御製単接合ダイオー
ドU2B−U2hそれぞれの出力領域Q13.。
Q I J) =・Q13h紘、動作確認のための出力
端一+dle・・・kに接続されている。
このように構成されたスキャナーの動作を説明する。い
ま、#!7図81に示すごとく幅τ・を有する周期τ1
の/4ルス列を端子aへ、同様のノ4ルス列82に端子
すへ加え、端子Cへは83のごとき太きぐともftt−
こえないパルス幅τSを有するノ臂ルス列を印加する。
いま、信号領域のうち人の領域の信号がそれぞれ端子鳳
、b、cへ加わると、1ビツト目のフック付きダート制
御型単接合ダイオードU2.がオンし、その出力領域Q
13%に2ビツト目のフック付きダート制御型単接合ダ
イオードU21)kオンさせるに充分な電圧レベル■8
vi−出力し、2ビツト目のフック付きダート制御型単
接合ダイオードU2bのダート電極6bへその電位Ya
k伝える。
この状態から信号領域がAからBへ覆移すると、1ビツ
ト目のフック付きダート制御型単接合ダイオードU2&
がオフするに充分な条件がそろす。
2ビツト目のフック付きダート制御型単接合ダイオード
U2bは入力信号を受は入れられる状態になる。1ビツ
ト目のフック付きr−ト制御l11m単接合ダイオード
U2.がオンするには、そのフック領域Qll、近傍の
N型半導体領域でホールとエレクトロンの再結合が必要
であり、それに要する時間tI内に2ビツト目のフック
付きダート制御型単接合ダイオードU2bが入力信号を
受は入れオン状態になる。すると、2ビツト目の7ツク
付きダート制御rjI!ML接合ダイオードU2bの出
力領域Q13bに前述のごとき3ビツト目のフック付き
ダート制御it!単接合ダイオードU2.をオンさせる
に充分な電位v8を出力する。ここで、信号領域がBか
らCへ移ると、上記と同様な過at経て3ビツト目の7
ツク付きr−ト制御l型単接合ダイオードU2゜がオン
する。
このようにしてパルスタ1181.82によって順次オ
ン状mが転送されていぐ。その様子が第7図084〜S
11に示されている。S4は1ビツト目のフック付きf
−)制御1型単接合ダイオードU2.の出力領域Q13
.の出力信号りU%s5は2ビツト目のフック付きr−
ト制御型単接合ダイオードU2bの出力領域Q13bの
出力信号りU%s6は3ビツト目のフック付きダート制
御型単接合ダイオードU2ccD出力領域Ql 3.の
出力信号列であり、以下同様にして4ビツト目が87.
5ビツト目が88.6ビツト目が89.7ビツト目が5
lO18ビツト目がSllである。この第7図より、8
ビツトのスキャナー動作が完成していることが確認され
る。
以上のスキャナーは、スイッチングの過渡時に電流の増
加がな−7ツク付きゲートl!llI御型単接合ダイオ
ードU2a−U2ht−同一半導体基板Q 8’上に形
成して構成されている。したがって、消費電力が極めて
少ない効果がある。また、上記スキャナーでは、フック
付きダート制御型単接合ダイオードのオン時のフック領
域近傍の電位低下を次段のフック付きf−)制御型単接
合ダイオードへ影*t−与えない手段としてペース領域
1に環状に配置する方法をとったが、この方法はパイボ
ー2工程におけるアイソレーション工程を省略すること
ができるので非常に集積度が高くなる効果を有するもの
である。さらに、上記スキャナー鉱、製造時のマスク枚
数が最小4枚と少なく、製造歩留りの向上を期待できる
ものである。
なお、各フック付きf−)制御型巣接合ダイオードを分
離する方法としては、フック付きf−)制御型巣接合グ
イ、オードをお互いに影響をおよほさない範囲まで離す
方法、P型中導体基板にN型半導体をエピタキシャル成
長させ、P型半導体領域で分離する方法、絶縁物で分離
する方法などがその他に容易に考えられる。
tた、第6図中に示しである抵抗R2,、R2b・・・
R2hは半導体基板Q 8’中に組み込み形成すること
が可能である。
さらに、上記実施例のスキャナーはこの発明の一例を示
したにすぎない。この発明によれば、同様にしてその他
の論理装置、記憶装置などを構成し得る。また、半導体
基板の導電形式はN型でもP型でも可能で′6り、この
こともこの発明の適用装・allを広める要因となり得
る。
以上詳述したように、この発明においては、スイッチン
グの過渡時に電流の増加がない電流制御製負性抵抗装置
を複数個、同一半導体基板上に塔載して構成したので、
消費電力の少ない半導体装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のフック付き単接合ダイオードを示す断面
図、第2図は第1図フック付き単接合ダイオードの電流
制御l型負性抵抗特性図、第3図はこの発明の半導体装
置に用いられる電流制御型負性抵抗装置を示す断i1図
、第4図は同平面図、第5図は第3図および第4囚電流
制御型負性抵抗装置の等*回路図、#I6図位この発明
の半導体装置O実施例としての8ビツトスキヤナーを示
す平面図、第7図は#I6図スキャナーの動作を説明す
るための波形図である。 U2.U2.〜U2h・・・フック付きダート制御型単
接合〆イオード、Q a e Q s’・・・Nfi半
導体基板、Q9.Q9’・・・N型半導体領域(ペース
領域)、Q 10 、 Qloa 〜Q10h・・・P
M”lJ1体領域(ニオツタ領域)、Qll、Qll、
〜Q11h・・・P型中導体領域(フック領域)、Q1
2.Q12.〜Q12h・・・N型、半導体領域(コレ
クタ領域) 、Q la 5Q13.〜Q13h ・・
・N型半導体領域(出力領域)、6.6&〜6h・・・
f−)電極、7〜lO・・・電極。 特許出願人 沖電気工業株式会社 第1図 1重 第2図 七 手続補正書 昭和5θ年犯月16日 特許庁長官島回春樹 殿 1、事件の表示 昭和s6年轡 許 願第 13411番 号2、*@0
4称 亭導体装置 3、補正をする者 事件との関係   譬  許  出願人(0!9)沖電
気工叢株式会社 4、代理人 5、補正命令の日付  昭和  年  月  日(自発
)6、補正の対象 ―調書0俺明の詳細な説−O欄 7、補正の内容

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1;第1の導電型を有する半導体基板の主表面内に形
    成され次第1の導電型を有する低抵抗の第1の領域、同
    じく前記半導体基板の主表面内に各々形成された第2の
    導電型を有する第2および第3の領域、この第3の領域
    内に形成されたIIIの導電型を有する低抵抗の第4の
    領域、前記#!3の領域に近接または接触して前記半導
    体基板の主表面内に形成された第1の導電型を有する低
    抵抗の第5の領域、前記第2および第3の領域にはさま
    れた前記半導体基板上に薄い絶縁膜を介して形成された
    第1の電極、前記第1.第2.@4および第5の領域の
    それぞれにオーミックな接続をされた第2、第3、#I
    4およびfIIIi5の電極からなる電流制御製負性抵
    抗装置を複数個、同一の半導体基板上に塔載したことを
    特徴とする半導体装置。 (2)第5の領域は、第2の領域をソース、第1の電極
    をダート、第3の領域をドレインとするMOB置装ラン
    ジスタのチャンネル領域を除いた半導体基板の主!!!
    面内に形成されたことを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載の半導体装置。
JP13425681A 1981-08-28 1981-08-28 半導体装置 Pending JPS5835983A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007190558A (ja) * 1997-03-01 2007-08-02 United Wire Ltd 改良されたフィルタスクリーンおよびそのための支持フレーム

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007190558A (ja) * 1997-03-01 2007-08-02 United Wire Ltd 改良されたフィルタスクリーンおよびそのための支持フレーム

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