JPS59201521A - 信号転送回路装置 - Google Patents

信号転送回路装置

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JPS59201521A
JPS59201521A JP7498683A JP7498683A JPS59201521A JP S59201521 A JPS59201521 A JP S59201521A JP 7498683 A JP7498683 A JP 7498683A JP 7498683 A JP7498683 A JP 7498683A JP S59201521 A JPS59201521 A JP S59201521A
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transistor
channel transistor
back gate
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Mamoru Fuse
布施 守
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L27/088Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only the components being field-effect transistors with insulated gate
    • H01L27/092Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only the components being field-effect transistors with insulated gate complementary MIS field-effect transistors

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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】 本発明は、特に絶縁ゲートトランジスタで構成された信
号転送回路に関する。
最近、1)TS(デジタルチューニングクステム)。
P(、M(パルスコードモジュレーション)、DAI)
(テジタルオーティオデスク)等デジタルオーディオ化
の中で従来の機械的スイッチやボリュームをステレオ装
置の外観1.マイコン対応への要求。
リモートコントロール化などの理白から電子的スイッチ
に置き換えたいという要望が高1っている。
オーティオ信号全通丁スイッチとしては、双方向に信号
を通すことができること、歪率が0.0(12%以下と
いう低歪率が要求されること、ダイナミックレンジを広
くとる為lc40 V程度の高い耐圧が要求されること
なとの細化りリッチなど種々のさびしい特注が要求さ?
している。
このような条件kmたTものとして、相補型絶縁ゲート
トランジスタでスイッチ全構収したものが提案され使用
されている。かかる電子スイッチ・ボリューム用のe−
MusL(、:は、第1図にボすように、N型ププスト
レート1rcPウェル2を形成し、Pウェル2中にリン
金拡散【〜てペチャンネルトランジスタのソース6、ド
レイン7及びN型すブストレートIvCPチャンネルト
ランジスタのバンクゲートバイアス用虻領域5をそれぞ
れ形成し、N型サブストレート1中にボロン全拡散して
Pチャンネルトランジスタのソース3.ドレイン4及び
Pウェル2のバイアス兼ガードリング8をそれぞれ形成
して構成されている。また、Pチャンネルトランジスタ
およびNチャンネルトランジスタそれぞれの耐圧を上げ
る為に、各ソース、ドレイン領域を包むようVcPチャ
ンネルトランジスタについてはボロンff1i Nチャ
ンネルトランジスタについてはリンをそれぞれイオン注
入して低濃度層を昨すオフセットゲート構造とする方法
が広く行なわれている□ オーディオ用電子スイッチ・ボリュームの場合。
オーディオ信号はPチャンネル(ヘチャンネル)トラン
ジスタのソース(ドレイン)からドレイン(ソース)l
′c向かって流れ、ゲートVCはトランジスタをオン、
オフさせるコントロール信号が入力される。入力信号で
あるオーディオ信号は、正負両刀の極性をもって電流は
逆方向にも流れる為。
デバイス的にはソース、ドレインの区別がないC従って
、通常、MOSロジック回路で行なっているバックゲー
ト金ソースにショートしておく手法は、トランジスタが
オフのときドレインからバックゲートに電流が流れ込ん
でしまい不適当である。
Pチャンネルトランジスタ、Nチャンネルトランジスタ
のオン抵抗は第2図に示すように入力電圧によって変化
するので、歪率の而からPチャンネル又fiNチャンネ
ルトランジスタ単体をスイッチとしては使用でキナい。
そこで、PチャンネルおよびNチャンネルの両トランジ
スタのソース同士およびドレイン同士全腰続した云わゆ
るトランスミッションゲートが採用されており、このタ
イプのオン抵抗の入7V電圧依存註は第2図の点線のよ
うになり、Pチャンネル又はNチャンネルトランジスタ
単独のものより大巾に改善される。
即ち、電子スイッチ・ボリューム用の出方部分の回路は
、第3図に示すように、トランスミッションケート構成
となっている。第3図において。
PチャンネルトランジスタQzとNチャンネルトランジ
スタQ2とのソース同士およびドレイン同士がそれぞれ
陸続され、ドレイン朕続点は工5゜(J(JT 端子に、ソース接続点は  /IN端子にそれぞれ接続
されている。トランジスタQ]のゲートはC0NT−1
端子にトランジスタQ2のゲートはC(JNT−2端子
にそれぞれ接続されている。C0NT−1端子およびC
0NT−2端子にそれぞれロウおよびハイレベルの制御
信号全印加すると、トランジスタQ1. Q2は共【オ
ンし、逆のレベルの信号の印加に対しては共にオフとな
る。また、第1図で示しfC構造のCM(JSICでは
、Nチャンネルトランジスタ?他のNチャンネルトラン
ジスタが形成されたPウェル領域とは独立したPウェル
円に形成できて他から絶縁できる。したがって、第3図
EおけるNチャンネルトランジスタQ2のオン抵抗ざら
に小さくする目的で、そのバックゲート、つ壕!7Nチ
ャンネルトランジスタQ2が形成されたPウェル?該ト
ランジスタがオン時にはソースvc腰続し、オフ時には
Vssにし続Tるよう工夫されている。このため<、P
チャンネルトランジスタQ3.これのソース、 ドレイ
ン)でソース、ドレインが接続され7’cNチヤンネル
トランジスタQ4を設け、ざらYCNチャンネルトラン
ジスタQ5が設けられている。トランジスタQ3とQ4
とをトランジスタQ2がオンとなるときに同じようにオ
ンさせ、トランジスタQ5’e)ランジスタQ2がオフ
となると@にオンとなるようニ限続すること(CAB、
)ランジスタQ2のバックゲートはソース又はVssに
接続される。
しかしながら、PチャンネルトランジスタQ1について
は、バックゲートは第1図に示1′よう九N基板であり
、n詩仙のロジック剖・のPチャンネルトランジスタと
−gc’Vnnでバイアスされている。このためhNチ
ャンネルトランジスタのようにオン時とオフ時に分けて
バックゲートのバイアス全開り換えることはで@ない。
この結果、トランジスタQlのソースとバックグーH″
l:當屹逆バイアスとなり、そのオン抵抗は増大する。
オン抵抗を小さくするため屹、ケート膜厚を薄くした9
゜チャンネル長を短くしたりするなどのいくつかの対策
が考えられるが、いずれも耐圧が減少し、ダイナミック
レンジ金工くとる目的から適用には限界がある。そこで
、チャンネル巾を数龍と広くとって対処しているが、ゲ
ート容量が増大して高周波特注を劣化させるばかりでな
く、チップ面積音大さくする大きな要因となっている。
本発明の目的は、トランジスタサイズ全人きくすること
なくPチャンネルトランジスタのオン抵抗を減少させ、
さらにこれ全利用してトランスミッション構成の出力部
のトランジスタのオン抵抗全減少させた信号転送回路全
提供するものである。
本発明は、NチャンネルトランジスタおよびPチャンネ
ルトランジスタを他のNチャンネルトランジスタが形成
された領域から電気的に絶縁された第1の領域および他
のPチャンネルトランジスタが形成さ′i′した領域か
ら電気的1c絶縁された第2の領域にそれぞれ形坊する
ことVCCエフバックゲートとなる第1おIひ第2の領
域を各トランジスタの導通状態に応じて切り換え後続す
ることを特以下1本発明を図面を用いて詳細に説明する
第4図は本発明の一実施例による信号転送回路が構成さ
れるCMO8ICの模式的構造断面図である。比抵抗1
〜3Ω−α、結晶軸〈511※P型基板11に層抵抗2
0〜30Q/。のN型高濃度埋込み層12−I、12−
2が選択的に設けられ、比抵抗1〜5Ω−cIrL、厚
さ10〜15μのエピタキシャル層13が形@されてい
る埋込み層12−1.12−2は、バイポーラICでU
N)’Nトランジスタのコレクタ直列抵抗を下げる目的
で形成されるが、第4図ではこれをNC11トランジス
タが形成されるPウェルの電位をP型基板から電気的I
C分離する目的とラッチアップ防止目的に使用している
が1本発明に於いては必ずしも必要ではない。
絶縁分離を行なう為の絶縁領域を形成するためにボロン
を選択的に拡散する。さらに、Nチャンネルトランジス
タが形成されるPウェル領域する定めに、エピタキシャ
ル層13上の酸化膜に選択的に窓あけして、ボロンをf
f:1QQkeV  Φ=1.0〜3.0X10 CT
L  でイオン注入する。そして1200℃。
io時間程度の押し込み拡散を行なう。これによって、
絶縁領域のための不純物とPウェル領域のための不純物
が同時に押込まれ、P基板11に達する絶縁領域14お
よびPウェル領域15が形成される。表面から選択的1
c IJン全拡散してNチャンネルトランジスタのソー
ス19およびドレイン20ZらびcPチャンネルトラン
ジスタのバックゲートバイアス用N+領域18が形成さ
れ、そしてボロン全拡散してPチャンネルトランジスタ
ソース16およびドレイン17ならひvCPウェル15
のバイアス用P拡散領域21が形Fiy、される。この
後ゲート酸化膜工程?経てゲート電極22.23Zらび
[各トランジスタのソース、ドレイン電極およびバック
ゲート電極等が形成される。
このように、PチャンネルトランジスタAおよびNチャ
ンネルトランジスタBは絶縁領域14を利用することV
Cよって、他の素子から電気的に分離して構成されてい
る。したがって、PチャンネルトランジスタAのバック
ゲートハ他のPチャンネルロジック用トランジスタのバ
ックゲートバイアスと独立にコントロールすることが可
能となる。
すなわち、Nチャンネルトランジスタと同様[Pチャン
ネルトランジスタのオン抵抗を減少することができる。
第4図で示したCM(JS ICの製造Sプロセスは2
通常のC−M(JSプロセスと比して埋込み形成工程、
エピタキシャル成長工程、および絶縁工程の3工程が増
加しているが、牛後のLSIはバイポーラトランジスタ
と相補型MOsトランジスタと?一つの基板上に形成し
たBl−CM(JSが普及すると予想され、 Bl−C
MO8IC於いては前記の3工程は標準工程なので、本
発明によって伺らノロセス上の工程数の増加はない。
PチャンネルトランジスタAは、他の素子と電気的cu
*gれている為、バックゲーIfフローティングにした
場合、バックゲートはソース電位とほぼ等しくなりオン
抵抗良友ぼすバックケートバイアスの効果に、従来と比
して大巾に緩和される。この結果、チッグ丈イズの大き
な部分?占める出力部のPch トランジスタの囲掻ケ
太11〕VC小ざくできる。
第5図は本発明の一実施例を示す等価回路図でfりジ、
第3図と同一素子は同一記号で示し7ている。
本発明足おいては、第4図で説明したように、Pチャン
ネルトランジスタは単独VC絶縁きれ′f?:、N型領
域に形成されるからそのバックゲート電圧を制御できる
。すなわち、PチャンネルトランジスタQ1のバックゲ
ートとなる第4図で示したバックゲートバイアス用虻拡
散領域18はPチャンネルトランジスタQ6のドレイン
に接続されており、そのトランジスタQ6のソースおよ
びゲート全それぞれVDD電源端子およびC(JNT−
2端子rこ朕続することにより、トランジスタQlがオ
フのときは、トランジスタQ6がオンとなってトランジ
スタQlのバックゲートはVDDI/C阪続される後続
ランジスタQlのバックゲートハ、互いのソース−ドレ
イン通路が並列Vcし続されたPチャンネルトランジス
タQaおよびNチャンネルトランジスタQ 7 vcさ
ら(接続さワ、トランジスタQ8.Q7のゲート全それ
ぞれC0NT−1およびC0NT−2端子l/c+ii
することVc工t)、トランジスタQ1がオンのときト
ランジスタQ?、Q8もオンとなってトランジスタQ1
のバックゲートはそのソース(接続される。よって、ト
ランスミッションゲート全構成するPチャンネルトラン
ジスタQlおよびNチャンネルトランジスタQ2がオン
すると、各々のバックゲートはソースvc勤続され、オ
ン抵抗全率さくできる。しかも、チャンネル巾を小さく
できる為にグリッチを悪化させる要因の一つであるゲー
ト容量を減少させることが可能である。又、トランスミ
ッションゲートのNチャンネルトランジスタQ2側も単
独絶縁することが可能であり、ラッチアップを完全に防
止することができる。他のPチャンネルトランジスタQ
a、Q6.QaaトランジスタQ1が形成された領域と
は絶縁された領域(形5y、きれ、Nチャンネルトラン
ジスタQ41Q51Q7は同様に他のPウェルに形成さ
れる。
以上述べたように1本発明によれは、PおよびNチャン
ネルトランジスタのバックゲート全任意の電位に設足で
き、信号を通している間に信号レベルに応じてバックゲ
ートバイアスを変えてやるなどCへ10Sのアナログ回
路特有の使用法へ応用することが可能である。トランジ
スタQl、Q2のオン時に接続すべき各バックゲー]・
全それぞれVDD、 V’ss電源としたが、1N10
UT証じは0UT/IN端子に供給される信号よりも高
い電位点および低い電位点に各バックゲーtfそれぞれ
接続すればよいO なお5本発明は、ALゲートについて述べたがシリコン
ゲート、高耐圧プロセスなどにも適用できることは言う
までもない。又、バックゲートを70−ティングで使用
する場合はバックゲートバイアス用N〜散領域は必すし
も必要でない。さらにMO8部分はPCh ”/D M
OSなどでも良く、同一チップ土足バイポーラトランジ
スタ、抵抗などバイポーラデバイスを含んでいても本発
明の主旨からはずれない限9イ「効である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のCMO8ICの模式的構造断面図第2図
はPチャンネルトランジスタ、Nチャンネルトランジス
タ、およびトランスミッションケートそれぞれのオン抵
抗を示す図、第3図は従来のトランスミッションゲート
全利用して信号転送回路の等価回路図%第4図は不発明
の一英流例范よる回路が構成されるC1ν1081cの
模式的構造断面図、第5図は本発明の一実施例による等
価回路図である。■・・・N型基板、2・・・Pウェル
、3,4・・・Pチャンネルトランジスタのソース、ド
レイン。 5・・・Pch トランジスタバックゲートバイアス用
マ拡散領域、6.7・・・Nチャンネルトランジスタの
ソース、ドレイン、8・・・Nch トランジスタバッ
クゲートバイアス用P拡散領域(ガードリングを兼ねる
)、9・・・Pch トランジスタゲーi、10・・・
・・・NChトランジスタゲート、11・・・P型基板
、12・・・N1込みffL13・・・N型エピタキシ
ャルも14・・・P+絶縁領域、15・・・Pウェル、
16.17・・・・・・PChトランジスタS/D、 
 18・・・Pclムトランジスタバックゲートバイア
ス用へ拡散領、域、19.20・・・・・・Nch ト
ランジスタ”/JJ、  21−ヘCh トランジスタ
バソクゲートバイアス用ヒ拡散領域(ガードリングを兼
ねる)、22・・・Pch )ランジスタゲート、23
°=Nch )ランジスタゲート、A・・・Pchトラ
ンジスタ、B・・・Nch トランジスタ、Ql乃至Q
8・・・トランジスタ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ソース−ドレイン通路が互いに並列(後続された第1極
    註の第1トランジスタおよび第2極註の第2トランジス
    タ全有する信号転送回路において。 前記第1トランジスタを前記第1極註の他のトランジス
    タが形@ざ′i1.た領域から絶縁された第1の領域に
    形成し、前記第2トランジスタを前記第2極註の他のト
    ランジスタが形成された領域から絶縁された第2の領域
    に形成することにより、前記第1お工ひ第2トランジス
    タの導通状態に応じて前記第1および第2の領域に供給
    する電位を可変すること全特徴とする信号転送回路装置
JP7498683A 1983-04-28 1983-04-28 信号転送回路装置 Granted JPS59201521A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7498683A JPS59201521A (ja) 1983-04-28 1983-04-28 信号転送回路装置

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JP7498683A JPS59201521A (ja) 1983-04-28 1983-04-28 信号転送回路装置

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JPS59201521A true JPS59201521A (ja) 1984-11-15
JPH0334253B2 JPH0334253B2 (ja) 1991-05-22

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57173228A (en) * 1981-04-20 1982-10-25 Hitachi Ltd Mos-fet switch

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57173228A (en) * 1981-04-20 1982-10-25 Hitachi Ltd Mos-fet switch

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