JPS598068B2 - semiconductor integrated circuit - Google Patents

semiconductor integrated circuit

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JPS598068B2
JPS598068B2 JP52157629A JP15762977A JPS598068B2 JP S598068 B2 JPS598068 B2 JP S598068B2 JP 52157629 A JP52157629 A JP 52157629A JP 15762977 A JP15762977 A JP 15762977A JP S598068 B2 JPS598068 B2 JP S598068B2
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channel
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transistor
fixed potential
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潤一 西澤
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、低電力、高速度で動作する静電誘導トランジ
スタ及びそれを用いた半導体集積回路に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a static induction transistor that operates at low power and high speed, and a semiconductor integrated circuit using the same.

高入力インピーダンスであつて、駆動電力をほとんど必
要とせず、消費電力が少<、しかも高密度化が容易で、
変換コンダクタンスが大きく、ファン・アウト数が多く
とれ、高速度で動作する静電誘導トランジスタは、集積
回路にきわめて適している。
It has a high input impedance, requires almost no drive power, has low power consumption, and is easy to increase density.
Static induction transistors, with their large transducer conductance, high fan-out, and high speed operation, are well suited for integrated circuits.

倒立型静電誘導トランジスタを含むIIL相当の回路形
式に構成された静電誘導トランジスタ集積回路(81T
Lと称す。)は、本願発明者により、たとえば特願昭5
0−146588号及び特願昭51−92467号にお
いて提案され、基本回路部の等価回路は第1図aのよう
に示され、その構造の一例は第1図bの如くなる。第1
図は一入力、二出力の場合である。P*領域1、2がイ
ンジェクタとして動作するラテラル・バイポーラトラン
ジスタのエミッタ、コレクタである。
A static induction transistor integrated circuit (81T) configured in a circuit format equivalent to IIL including an inverted static induction transistor
It's called L. ) has been proposed by the inventor of the present application, for example, in the patent application filed in 1973.
It was proposed in Japanese Patent Application No. 0-146588 and Japanese Patent Application No. 51-92467, and the equivalent circuit of the basic circuit section is shown in FIG. 1a, and an example of its structure is shown in FIG. 1b. 1st
The figure shows the case of one input and two outputs. P* regions 1 and 2 are the emitter and collector of a lateral bipolar transistor that operates as an injector.

P*領域2は同時に倒立型静電誘導トランジスタのゲー
トでもある。3は静電誘導トランジスタのソースで、n
”基板もしくはn ”埋め込み領域である。
P* region 2 is also the gate of the inverted static induction transistor. 3 is the source of the static induction transistor, n
``substrate or n'' buried region.

n*領域5、5’が静電誘導トランジスタのドレインで
ある。第1図bのようなマスク4枚、拡散2回の標準プ
ロセスで、低電流領域ではO、002PJの電力遅延積
及び消費電力100PWで最小遅延時間4nsecが得
られている。こうした標準プロセスによる構成でドライ
バ用バイポーラトランジスタ(以下BPTと称す)のコ
レクタを多くしたIILはほとんど論理動作をまともに
は行わず、より複雑な構造、プロセスにより実現されて
いる。標準プロセスによる静電誘導トランジスタの集積
回路の最小遅延時間は、変形IILの代表でもあるVI
L(VerticalInjectionLogic)
やSSL(Self一AlignedSuperInj
ectionLogic)を越える値を与えており、電
力遅延積ではVILでO、07PJ、SSLでO、06
PJであることから、1/30以下になつている。ラテ
ラル・バイポーラトランジスタの電流輸送率が比較的大
きくできること、ゲート抵抗を増加させずにゲート容量
を小さくできること、ソースよりドレインの面積の大き
い倒立型構造においても、静電誘導トランジスタはキャ
リア流を集束する効果を備えていて変換コンダクタンス
が大きいことなどが、こうした良好な性能の原因である
。従来の静電誘導トランジスタ集積回路の速度限界を与
えていたのは、インバータ動作する静電誘導トランジス
タのゲートからチヤンネルに注入された過剰少数キヤリ
アの蓄積効果と靜電誘導トランジスタのゲートから見込
んだ全静電容量である。静電誘導トランジスタは本来電
圧制衝型デバイスである。
The n* regions 5, 5' are the drains of the static induction transistors. In the standard process of 4 masks and 2 diffusions as shown in FIG. 1B, a minimum delay time of 4 nsec is obtained in the low current region with a power delay product of 0,002 PJ and a power consumption of 100 PW. IILs that are configured using such standard processes and have a large number of collectors of driver bipolar transistors (hereinafter referred to as BPTs) hardly perform logical operations, and are realized using more complicated structures and processes. The minimum delay time of a static induction transistor integrated circuit using a standard process is VI, which is also a representative of modified IIL.
L (Vertical Injection Logic)
or SSL (Self-AlignedSuperInj
The power delay product is O, 07PJ for VIL, and O, 06 for SSL.
Since it is a PJ, it is less than 1/30. The current transport rate of lateral bipolar transistors can be relatively high, the gate capacitance can be reduced without increasing the gate resistance, and even in an inverted structure where the drain area is larger than the source, the electrostatic induction transistor focuses the carrier flow. This good performance is due to the high conversion conductance and high conversion conductance. The speed limit of conventional static induction transistor integrated circuits was due to the accumulation effect of excess minority carriers injected into the channel from the gate of the static induction transistor operating as an inverter, and the total static electricity expected from the gate of the static induction transistor. It is the capacitance. Static induction transistors are essentially voltage damping devices.

しかし、SITLにおいては、駆動用SITを導通させ
る際に、ゲートを順方向に振わ込むため、必然的にゲー
トから少数キヤリアがチヤンネルに注入される。導通状
態のSITの抵抗を減少させ、ドレイン電流を大きくし
て動作速度を速くする効果を、注入されたキヤリアは持
つている。しかし、あまv多量に注入されれば、過剰少
数キヤリアの蓄積効果が顕著になつて速度は低下する。
また、順方向ゲートバイアス動作する第1図の例では、
ゲートからの容量を小さくすることがとくに重要である
。ゲートの静電容量を減少させて、しかも変換コンダク
タンスをそれほど小さくしないですむ構造として、分割
ゲート型構造が本願発明者により示されている(たとえ
ば特願昭52−81796号。
However, in the SITL, when the driving SIT is turned on, the gate is shifted in the forward direction, so minority carriers are inevitably injected from the gate into the channel. The injected carriers have the effect of reducing the resistance of the SIT in the conducting state, increasing the drain current and increasing the operating speed. However, if a large amount of amaz is injected, the accumulation effect of excess minority carriers becomes significant and the speed decreases.
In addition, in the example of FIG. 1 which operates with forward gate bias,
It is particularly important to reduce the capacitance from the gate. The inventor of the present invention has proposed a split gate structure as a structure that reduces the capacitance of the gate without reducing the conversion conductance so much (see, for example, Japanese Patent Application No. 81796/1983).

第2図は分割ゲート構造の例である。第2図aは平面図
でエピ基板上の拡散領域を示している。
FIG. 2 is an example of a split gate structure. FIG. 2a shows a diffusion region on an epitaxial substrate in plan view.

第2図B,cは第2図aの図中A−A′線に沿つた断面
構造であり、第2図bは基板もしくは埋め込み領域1を
ソース領域にした倒立型SITであわ、第2図cは基板
もしくは埋め込み領域1をドレインにした正立型SIT
である。第2図はnチヤンネルSITの例である。第2
図bの図中、n+領域1がソース、n一領域2がチャン
ネル、n+領域3がドレイン、P+領域4が駆動ゲート
、P+領域5が固定電位ゲート、3′がドレイン電極、
4′が駆動用ゲート電極、5′が固定電位用ゲート電極
、6がSlO2,Si3N4,AIl2O3等もしくは
これらを組み合せた絶縁層である。第2図cでは、n+
領域1がドレイン、n+領域3がソース、3′がソース
電極になつている以外は第2図bと同じである。第2図
の静電誘導トランジスタの特徴はチャンネルを囲むゲー
ト領域が二つに分割されて卦わ、一方が信号を入力する
駆動ゲートであう、他方が浮遊ゲートもしくは一定電位
を与えるべくなされたゲートに乙つていることである。
2B and 2C are cross-sectional structures taken along line A-A' in FIG. 2A, and FIG. Figure c shows an upright SIT with the substrate or buried region 1 as the drain.
It is. FIG. 2 is an example of an n-channel SIT. Second
In the figure b, n+ region 1 is the source, n-region 2 is the channel, n+ region 3 is the drain, P+ region 4 is the drive gate, P+ region 5 is the fixed potential gate, 3' is the drain electrode,
4' is a gate electrode for driving, 5' is a gate electrode for fixed potential, and 6 is an insulating layer of SlO2, Si3N4, AI12O3, etc. or a combination thereof. In Figure 2c, n+
It is the same as FIG. 2b except that region 1 is the drain, n+ region 3 is the source, and 3' is the source electrode. The characteristic of the static induction transistor shown in Figure 2 is that the gate region surrounding the channel is divided into two parts, one of which is a driving gate for inputting signals, and the other is a floating gate or a gate designed to give a constant potential. That's a good thing.

第2図の構造では、入力信号に従つてドレイン電流を制
御する駆動用ゲートの容量は、チヤンネルを囲むゲート
全体の容量の少くとも半分以下であジ、駆動用ゲートと
ソース間の容量Cgs及びドレイン間の容量C9dが小
さくなることは、そのまま靜電誘導トランジスタの周波
数特性を改善し、ゲートを所定の電位にまで変化させる
に要する時間を短縮し、高速度動作を行なわせる。また
固定電位ゲートは、浮遊ゲートにしてもよいし、また必
要に応じて所要の電位を与えればよい。こうした、固定
電位ゲートを有する静電誘導トランジスタは、このゲー
トに与える電位により、駆動用ゲートに入る信号及びド
レイン電圧が同じでも、ドレイン電流の値を広範囲に変
化させることができる。たとえば、固定電位ゲートに逆
ゲートバイアスを与えればドレイン電流は小さくなるし
、順方向ゲートバイアスを与えて卦けばドレイン電流は
大きくなる。もちろん、浮遊ゲートとしてゲート、チヤ
ンネル間の拡散電圧で決まる空乏層をチヤンネルに延ば
した状態で使うこともできる。第2図に比べて、さらに
Cgs,C9dを小さく、9mを大きくした構造例が第
3図である。
In the structure shown in FIG. 2, the capacitance of the driving gate that controls the drain current according to the input signal is at least half the capacitance of the entire gate surrounding the channel, and the capacitance Cgs between the driving gate and the source is The reduction in the capacitance C9d between the drains directly improves the frequency characteristics of the static induction transistor, shortens the time required to change the gate potential to a predetermined potential, and allows high-speed operation. Further, the fixed potential gate may be a floating gate, or a required potential may be applied as necessary. Such a static induction transistor having a fixed potential gate can vary the value of the drain current over a wide range even if the signal input to the driving gate and the drain voltage are the same, depending on the potential applied to the gate. For example, if a reverse gate bias is applied to a fixed potential gate, the drain current will become smaller, and if a forward gate bias is applied, the drain current will become larger. Of course, it can also be used as a floating gate with a depletion layer determined by the diffusion voltage between the gate and the channel extending into the channel. FIG. 3 shows an example of a structure in which Cgs and C9d are further made smaller and 9m is made larger than in FIG. 2.

第3図は、各領域が殆んど円筒上もしくは円環状に構成
されて卦り、円環状に構成された固定電位ゲート15、
中央に位置する円筒状の駆動用ゲート14、その間に狭
まれた円環状のドレイン13(第3図b)もしくはソー
ス13(第3図C)等により構成されている。
FIG. 3 shows that each region is almost cylindrical or annular, and the fixed potential gate 15 is annular.
It consists of a cylindrical drive gate 14 located at the center, and an annular drain 13 (FIG. 3b) or source 13 (FIG. 3C) narrowed therebetween.

チヤンネルに比べて駆動用ゲートはきわめて小さくでき
るため、Cgs,C9dはきわめて小さい。同時に駆動
用ゲート電圧により制御されるチヤンネルの面積は広く
9mは大きい。C9s,C9dが小さく9mが大きいこ
とから、その周波数特性はきわめて良好で、動作速度は
速く、フアン・アウト数も多く取れる。第3図B,cは
、第3図aの図中A−A′線に沿う断面構造で、第3図
bは倒立型静電誘導トランジスタ、第3図cは正立型静
電誘導トランジスタである。第3図bの図中、11はソ
ース、12はチヤンネル、13はドレイン、14は駆動
用ゲート、15は固定電位ゲート、13′はドレイン電
極、14′は駆動用ゲート電極、16は絶縁層である。
第3図cの図中13はソース、11はドレイン、13′
はドレイン電極であり、それ以外は第3図Bbと同じで
ある。各領域の不純物密度は、それぞれ11が1017
乃至10210!IL−3程度、12が1012乃至1
016CffL−3程度、13が1017乃至1021
確−3程度、14が1017乃至1021礪′3程度、
15が1017乃至1021CT1L−3程度である。
ソース、ドレイン間隔、チヤンネル寸法、その不純物密
度は、用途によりそれぞれ決まる。たとえば、固定電位
ゲート15を浮遊ゲートにして、零ゲートバ1アス時、
遮断状態すなわちノーマリ・オフ型にする場合には、ゲ
ートとチヤンネル間の拡散電位だけでチヤンネルを空乏
層が横断し閉じるように、チヤンネル幅及び不純物密度
を選定する。集積回路に用いて、低いドレイン電圧、た
とえば0.2乃至0.6V程度で動作してきわめて速い
。たとえば、サブナノ秒動作を行なわせるときには5P
m以下にするとかすればよい。固定電位ゲートを逆バイ
アスして使う場合などには、ノーマリ・オフ型動作にす
るにしても、拡散電位だけでチヤンネルが閉じる必要は
ない。第4図a乃至dは分割ゲート型、とくに周囲に固
定電位ゲートを設けた静電誘導トランジスタの構造例で
あわ、平面図である。
Since the drive gate can be made extremely small compared to the channel, Cgs and C9d are extremely small. At the same time, the area of the channel controlled by the driving gate voltage is wide and 9 m is large. Since C9s and C9d are small and 9m is large, its frequency characteristics are extremely good, the operating speed is fast, and a large number of fan outs can be obtained. Figures 3B and 3c are cross-sectional structures taken along the line A-A' in Figure 3a, where Figure 3b is an inverted type static induction transistor and Figure 3c is an upright type static induction transistor. It is. In the diagram of FIG. 3b, 11 is a source, 12 is a channel, 13 is a drain, 14 is a driving gate, 15 is a fixed potential gate, 13' is a drain electrode, 14' is a driving gate electrode, and 16 is an insulating layer. It is.
In the diagram of FIG. 3c, 13 is the source, 11 is the drain, and 13'
is the drain electrode, and the rest is the same as in FIG. 3Bb. The impurity density of each region is 11 to 1017, respectively.
~10210! IL-3 level, 12 is 1012 to 1
016CffL-3 degree, 13 is 1017 to 1021
About -3, 14 is about 1017 to 1021 '3,
15 is about 1017 to 1021CT1L-3.
The source and drain spacing, channel dimensions, and impurity density are determined by the application. For example, when the fixed potential gate 15 is made into a floating gate and the zero gate bias is applied,
In the case of a cut-off state, that is, a normally-off type, the channel width and impurity density are selected so that the depletion layer crosses and closes the channel with only the diffusion potential between the gate and the channel. It is used in integrated circuits, operates at low drain voltages, for example, on the order of 0.2 to 0.6 V, and is extremely fast. For example, when performing sub-nanosecond operation, 5P
It is sufficient to make it less than m. When using a fixed-potential gate with a reverse bias, it is not necessary to close the channel with the diffusion potential alone, even if the normally-off type operation is used. FIGS. 4a to 4d are plan views showing structural examples of a split gate type static induction transistor, in particular, a static induction transistor having a fixed potential gate provided around the periphery.

第4図はドレインが4個設けられた例をいずれも示して
いる。図中、22は高抵抗領域、23はドレイン、24
は駆動用ゲート、25は固定電位ゲートである。第5図
は第4図dの図中A−A′線に沿う断面図である。
FIG. 4 shows an example in which four drains are provided. In the figure, 22 is a high resistance region, 23 is a drain, 24
25 is a driving gate, and 25 is a fixed potential gate. FIG. 5 is a sectional view taken along line A-A' in FIG. 4d.

nチヤンネルの例で示されている。21は埋め込み領域
もしくは基板から成るソースである。
An example of an n-channel is shown. 21 is a source consisting of a buried region or a substrate.

各領域の不純物密度は、それぞれ21が1017乃至1
020cm−3程度、22が1012乃至1020c!
n−3程度、22が1012乃至10156−3程度、
23が1017乃至1021CIn−3程度、24,2
5が1016乃至1021?−3程度である。固定電位
ゲートは浮遊電極とするかもしくは、所定の電位を与え
て動作させる。固定電位ゲートをソースと同電位にする
場合の構造例を第6図に示す。P+領域25に隣接して
、その一部にn+領域26を設け、25と26を金属等
による電極25′等で接続した構造になつている。第6
図で、27はSlO2,Si3N4,A22O3やこれ
らの複合層から成る絶縁層になつている。23−4′,
24′,23−1′,25′は各領域にオーミツク接触
する電極金属でAlやMO等で形成される。
The impurity density of each region is 21 to 1017, respectively.
About 020cm-3, 22 is 1012 to 1020c!
About n-3, 22 is about 1012 to 10156-3,
23 is about 1017 to 1021CIn-3, 24,2
5 is 1016 to 1021? It is about -3. The fixed potential gate may be a floating electrode or may be operated by applying a predetermined potential. FIG. 6 shows an example of a structure in which the fixed potential gate is set to the same potential as the source. Adjacent to the P+ region 25, an n+ region 26 is provided in a part thereof, and the structure is such that 25 and 26 are connected by an electrode 25' made of metal or the like. 6th
In the figure, 27 is an insulating layer made of SlO2, Si3N4, A22O3, or a composite layer thereof. 23-4′,
24', 23-1', and 25' are electrode metals that are in ohmic contact with the respective regions and are made of Al, MO, or the like.

もちろん低抵抗ポリシリコンを使つてもよい。領域26
はn一領域22を介してソース21に直結されるから、
第6図の構成の固定電位ゲート25は、ソースと同電位
に保たれる。分割ゲート静電誘導トランジスタは、通常
ノーマリ、オフ型、すなわち駆動ゲートに所定の順方向
電圧を印加して始めてチヤンネルが開いて導通状態にな
るようなモードで使うから、チヤンネルの寸法及び不純
物密度は、駆動ゲートをソースと同電位にしたときに、
チヤンネルがピンチオフして十分遮断状態になるように
選定する。
Of course, low resistance polysilicon may also be used. area 26
is directly connected to the source 21 via the n-region 22, so
The fixed potential gate 25 of the configuration shown in FIG. 6 is kept at the same potential as the source. Split-gate static induction transistors are usually used in a normally off-type mode, in which the channel opens and becomes conductive only when a predetermined forward voltage is applied to the drive gate, so the channel dimensions and impurity density are , when the drive gate is at the same potential as the source,
Select so that the channel can be pinched off and sufficiently cut off.

第5図、第6図では、ゲート領域24,25がソース領
域にまで到達している例を示したが、必ずしもゲート領
域はソース領域に到達している必要はない。
Although FIGS. 5 and 6 show examples in which the gate regions 24 and 25 reach the source region, the gate regions do not necessarily have to reach the source region.

ゲート領域がソースに到達していると、ゲート底面とソ
ース領域との拡散電位が、ゲート領域とチヤンネル領域
との間の拡散電位よ?大きいため、駆動ゲートを順方向
に振り込んだ時に、ゲート底面からの不要な少数キヤリ
ア注入が小さく抑えられるという長所を有している。第
4図の構造で、駆動ゲート24と固定電位ゲート25が
直接対向する部分は、P+n−P+トランジスタ構造と
なり、バンチスル一電流が流れることがあジ、駆動ゲー
トのインピーダンス低下の原因となつて速度を低下させ
ることがある。こうしたパンチスルー電流が流れる可能
性のあるn一領域は、イオン注入、拡散などでn一領域
の不純物密度をパンチスルー電流が流れない程度に高く
して訃けばよい。出力端子であるドレインの数をさらに
多くした例を第7図に示す。
When the gate region reaches the source, is the diffusion potential between the gate bottom surface and the source region equal to the diffusion potential between the gate region and the channel region? Because it is large, it has the advantage that unnecessary minority carrier injection from the bottom of the gate can be suppressed when the drive gate is moved in the forward direction. In the structure shown in Fig. 4, the part where the drive gate 24 and the fixed potential gate 25 directly oppose each other has a P+n-P+ transistor structure, and a bunch of current flows through the area, which causes a decrease in the impedance of the drive gate and increases speed. may cause a decrease in The n-region where such a punch-through current may flow can be removed by increasing the impurity density of the n-region by ion implantation, diffusion, etc. to such an extent that no punch-through current flows. FIG. 7 shows an example in which the number of drains serving as output terminals is further increased.

第7図はドレインの数を10個にした例である。第7図
aの、23−2乃至23−4,23−7乃至23−9の
6個のドレインに相当するチヤンネルは、チヤンネル周
囲のほぼ3/4が駆動ゲートに囲まれることになつて、
第4図の例のものほど分割ゲートによる特徴が顕著でな
い。また、固定電位ゲートは、通常ソースと同電位にす
るが、逆ゲートバイアスにしたシすることが多いから、
前記6個のチヤンネルと、23−1,23−5,23−
6,23−10では電流レベルが同一になるようにチヤ
ンネルの寸法を変えなければならない。通常後者のチヤ
ンネルの大きさを前者に比べて大きくすることになる。
こうした欠点をなくして多チヤンネル構造の例が第7図
bである。駆動ゲート24は一本の領域で形成され、第
7図aに比べると面積が減少し、当然静電容量も減少す
る。各チヤンネルはすべて3方向を固定電位ゲートによ
り囲まれ、一方向のみが駆動ゲートに面2しているから
、各チヤンネルの面積は、同一電流レベルを得るのであ
れば、殆んど同一でよい。もちろん、各チャンネルごと
の出力端子の電流が異なるときは、それに応じてチヤン
ネル面積を変えればよい。本発明の目的は、周囲に固定
電位ゲートを内部に駆動ゲートを設けた静電誘導トラン
ジスタを用いた集積回路を提供することにある。
FIG. 7 shows an example in which the number of drains is 10. The channels corresponding to the six drains 23-2 to 23-4, 23-7 to 23-9 in FIG.
The characteristics caused by the split gate are not as pronounced as in the example shown in FIG. Also, although fixed potential gates are normally set to the same potential as the source, they are often set to reverse gate bias.
The six channels and 23-1, 23-5, 23-
6, 23-10, the dimensions of the channels must be changed so that the current levels are the same. Usually, the size of the latter channel is made larger than the former.
An example of a multi-channel structure that eliminates these drawbacks is shown in FIG. 7b. The drive gate 24 is formed in one region, and the area is reduced compared to that in FIG. 7a, and naturally the capacitance is also reduced. Since each channel is surrounded by fixed potential gates on all three sides, with only one side facing the drive gate, the area of each channel can be nearly the same if the same current level is obtained. Of course, if the current at the output terminal of each channel is different, the channel area may be changed accordingly. An object of the present invention is to provide an integrated circuit using a static induction transistor having a fixed potential gate around it and a drive gate inside.

周囲に固定電位ゲートを、内部に駆動ゲートを設け、出
力端子であるドレインを複数個設けた第4図の静電誘導
トランジスタ(以下SITと称す。
The static induction transistor (hereinafter referred to as SIT) shown in FIG. 4 has a fixed potential gate around it, a drive gate inside, and a plurality of drains serving as output terminals.

)を、12L型の静電誘導トランジスタ集積回路に構成
した例を第4図dの場合について、その一ユニツトを第
8図に示す。第8図は1入力4出力の場合のI2L型S
ITLの1ユニツトを示している。
) is constructed in a 12L type electrostatic induction transistor integrated circuit as shown in FIG. 4d, and one unit is shown in FIG. Figure 8 shows I2L type S in the case of 1 input and 4 outputs.
One unit of ITL is shown.

第8図のA−A′線、B−B′線、C−C′線に沿う断
面構造例をそれぞれ、第9図、第10図、第11図のA
,bに示す。EEは電源電圧、Inは入力電圧、VOu
lは出力電圧である。第8図乃至第11図で、インジエ
クタはPnPバイポーラトランジスタ(以後BPTと呼
ぶ)、ドライバはnチヤンネル分割ゲートSITである
。第9〜11図から明らかなようにインジエクタBPT
は駆動ゲートの表面に設けられている。すなわちP+(
29)−n(28)−P+(24)がインジエクタBP
Tのエミツタ、べ.ース、コレクタになつている。基板
もしくは埋込み領域である21がSITのソースである
ことは、第4図の場合と同様である。領域31はSiO
2第の絶縁物領域である。n′領域31は駆動ゲートと
固定電位ゲートの間にパンチスルー電流が流れな.いよ
うにするために、不純物密度をn一領域22よう高くし
た領域である。もちろんパンチスルー電流さえ流れなけ
ればよいのであるから必ずしも必要ではない。第9〜1
1図qの構造のものは選択エピ成長、選択拡散、イオン
注入等で、第9〜,11図bのものは選択拡散、イオン
注入等で容易に構成できる。第8〜11図の構造例に示
されるように、インジエクタBPTを駆動ゲートの上に
設けたSITLは、インジエクタのための面積をまつた
く必要とせずに集積度がきわめて高くでき、しかもイン
ジエクタBPTの電流輸送率が殆んど1に近くて電流V
EEから供給される電流が殆んどすべて有効に使えて、
高速化低エネルギ化に有効である。また、周囲を囲む固
定電位ゲートはチヤンネルの電位を制御すると同時に、
各SITLユニツトの分離領域にもなるので、多数のユ
ニツトを直接隣接して設けることができ、集積度の向上
を一層顕著にする。I2L型SITLはワイアードロジ
ックでNOR,ORゲート等を構成でき、結局すべての
機能をワイアードロジックで構成できることから、第8
〜11図のようなSITLのユニツトをそれぞれ必要な
出力端子のものを設けて、表面の電極配線だけで所望の
機能を実現することができ、きわめて集積度の高い集積
回路となる。分割ゲートSITの各領域の諸寸法、不純
物密度は前述した通りである。インジエクタBPTを構
成する領域28,29の不純物密度はそれぞれ、101
6〜1118ご3程度、1017〜1021c−3程度
である。ドライバであるSITを導通状態にするときは
、駆動ゲートが順方向にバイアスされる。
Examples of cross-sectional structures along lines A-A', B-B', and C-C' in FIG. 8 are shown in FIGS. 9, 10, and 11.
, b. EE is the power supply voltage, In is the input voltage, Vou
l is the output voltage. In FIGS. 8 to 11, the injector is a PnP bipolar transistor (hereinafter referred to as BPT), and the driver is an n-channel divided gate SIT. As is clear from Figures 9 to 11, the injector BPT
is provided on the surface of the drive gate. That is, P+(
29)-n(28)-P+(24) is injector BP
T's emitsuta, b. has become a collector. As in the case of FIG. 4, the substrate or buried region 21 is the source of the SIT. Region 31 is SiO
This is the second insulator region. In the n' region 31, no punch-through current flows between the drive gate and the fixed potential gate. This is a region in which the impurity density is made as high as n-region 22 in order to reduce the impurity density. Of course, this is not necessarily necessary since it is sufficient that even a punch-through current does not flow. 9th to 1st
The structure shown in FIG. 1q can be easily constructed by selective epitaxial growth, selective diffusion, ion implantation, etc., and the structures shown in FIGS. 9 to 11 b can be easily constructed by selective diffusion, ion implantation, etc. As shown in the structural examples of FIGS. 8 to 11, the SITL in which the injector BPT is provided above the drive gate can have an extremely high degree of integration without requiring a large area for the injector, and moreover, the injector BPT is The current transport rate is almost 1 and the current V
Almost all the current supplied from EE can be used effectively,
Effective for speeding up and reducing energy consumption. Additionally, the surrounding fixed potential gate controls the potential of the channel and at the same time
Since it also serves as an isolation region for each SITL unit, a large number of units can be provided directly adjacent to each other, making the increase in the degree of integration even more remarkable. I2L type SITL can configure NOR, OR gates, etc. with wired logic, and all functions can be configured with wired logic, so the 8th
By providing each SITL unit as shown in Figures 1 to 11 with the necessary output terminals, the desired function can be achieved using only the electrode wiring on the surface, resulting in an extremely highly integrated circuit. The dimensions and impurity density of each region of the divided gate SIT are as described above. The impurity density of the regions 28 and 29 constituting the injector BPT is 101
It is about 6 to 1118 C-3, and about 1017 to 1021 C-3. When the driver SIT is turned on, the drive gate is forward biased.

第8〜11図の例では、例えば+0.4〜0.7程度で
ある。とくに、順方向バイアスが深くなつて、チヤンネ
ルに注入される少数キヤリア(第8〜11図の場合には
ホール)が多くなつて蓄積効果が顕著になると、速度低
下の原因になる。しかし、本発明のSITLでは、固定
電位ゲートをソースと同電位に保つたり(52,12,
20出願明細書参照)、あるいは適当に逆バイアスした
勺した場合には、固定電位ゲートが、同時にチヤンネル
に注入された少数キヤリアの吸出し電極にもなつて、蓄
積効果を殆んど引き起さず、高速動作を一層顕著にする
。第8〜11図では、インジエクタをBPTで構成した
例を示したが、第12図にインジエクタを電界効果トラ
ンジスタ(FET)で構成した例を示す。第12図は、
第8図A−A7線に沿う断面図に相当している。P+領
域32がそれぞれ、インジエクタであるFETのソース
、チヤンネルである。インジエクタをFETを第12.
図のようにJ−FETで構成した場合には、同一のイン
ジエクタ面積でより大きな電流を流すことができ、高速
化が一層顕著になる。第12図では、SITのドレイン
23とインジエクタFETのソツース33、チヤンネル
32は分離されて示されているがもちろん直接接触して
いてもかまわない。
In the examples shown in FIGS. 8 to 11, it is, for example, approximately +0.4 to 0.7. In particular, as the forward bias becomes deeper and more minority carriers (holes in the case of FIGS. 8 to 11) are injected into the channel, the accumulation effect becomes noticeable, which causes a reduction in speed. However, in the SITL of the present invention, the fixed potential gate is kept at the same potential as the source (52, 12,
20), or when properly reverse biased, the fixed potential gate also serves as a sink electrode for the minority carriers injected into the channel at the same time, causing almost no accumulation effect. , making high-speed operation even more remarkable. Although FIGS. 8 to 11 show examples in which the injector is constructed from BPTs, FIG. 12 shows an example in which the injectors are constructed from field effect transistors (FETs). Figure 12 shows
This corresponds to a sectional view taken along line A-A7 in FIG. The P+ regions 32 are the source and channel of an FET which is an injector, respectively. The injector is the 12th FET.
When configured with J-FETs as shown in the figure, a larger current can flow with the same injector area, and the speedup becomes even more remarkable. In FIG. 12, the drain 23 of the SIT, the drain 33 of the injector FET, and the channel 32 are shown separated, but of course they may be in direct contact.

インジエクタFETのゲートは、ドレイン23やチヤン
ネル22がその役を果している。ワイアードロジックで
すべての機能が組めることは、前述した通りである。ま
た、固定電位ゲートが、チヤンネル制御、分離領域、少
数キヤリアの吸出電極となることも前述した通幻である
。第8〜12図では、第4図dの4出力の分割ゲートS
ITの場合について示した。もちろん、その構造は第4
図の他の構造でもよいし、第7図のように出力端子もつ
と多数でもよいし、第3図のように1つでもよい。第3
図のようにチヤンネル円環状で駆動ゲートが円状のもの
は駆動ゲートの容量がとくに小さくかつ、変換コンダク
タンス9mが大きくて、次段の駆動能力が大きくしかも
高速である。また、第9図では、インジエクタBPTの
面積が駆動ゲートと同じ大きさの例を示したが、小さく
てもよいことはもちろんである。これまで、SITにつ
いて述べてきたが、まったく同様のことが接合型FET
にも適用できる。
The drain 23 and channel 22 serve as the gate of the injector FET. As mentioned above, all functions can be assembled using wired logic. It is also a common belief mentioned above that the fixed potential gate serves as channel control, separation region, and minority carrier extraction electrode. 8 to 12, the 4-output dividing gate S in FIG. 4d
The case of IT is shown. Of course, the structure is the fourth
It may have a structure other than that shown in the figure, or may have a large number of output terminals as shown in FIG. 7, or may have one output terminal as shown in FIG. Third
As shown in the figure, in the case where the channel is annular and the driving gate is circular, the capacitance of the driving gate is particularly small, the conversion conductance is large (9 m), and the driving ability of the next stage is large and high speed is achieved. Further, although FIG. 9 shows an example in which the area of the injector BPT is the same as that of the drive gate, it goes without saying that it may be smaller. So far, I have talked about SIT, but the exact same thing can be said about junction FET.
It can also be applied to

チヤンネル幅を十分狭くすれば、ノーマリオフ動作を行
うようになり、本発明の構成がそのまま適用できる。本
発明のSITLは、もちろん第8図乃至第12図に示さ
れるものに限られるわけではない。
If the channel width is made sufficiently narrow, normally-off operation will be performed, and the structure of the present invention can be applied as is. Of course, the SITL of the present invention is not limited to that shown in FIGS. 8 to 12.

導電型をまつたく反転したものでもよいことはもちろん
である。チヤンネルは、円形、矩形に限らず、楕円第如
何なる形でもよく、複数個のチヤンネルを囲む固定電位
ゲートと内部にあつて、信号により電位が変化する駆動
ゲートにより複数個のチヤンネルが同時に制御され、複
数個の出力すなわちフアンアウトが得られる構成のもの
であればよく駆動ゲート上にインジエクタであるトラン
ジスタが設けられていればよい。固定電位ゲート、駆動
ゲートいずれもがすべてソース領域と直接、接触する例
を示したが、はなれていてもよいことはもちろんである
。チヤンネルもここでは均一な不純物密度のものが示さ
れているが、不純物密度の異なる多層構造でもかまわな
い。表面にあるn+領域とP+領域は分離されているが
、直接接触していてもよい。また、ゲートがすべて平担
な構造のものについて示したが、切り込み領域の側面に
沿つてゲートを設ける構造でもよいことはもちろんであ
る。切り込み領域の側面に設けられるゲートは接合型、
シヨツトキ一型、MOS,MIS型のいずれでもよい。
本発明の構造は、従来公知の結晶成長技術、微細加工技
術、選択拡散技術、選択エツチング(ドライ、ケミカル
)、イオン折込み技術等により製造できる。
Of course, the conductivity type may be reversed. The channels are not limited to circular or rectangular shapes, but may have any elliptical shape, and the multiple channels are simultaneously controlled by fixed potential gates surrounding the multiple channels and drive gates whose potentials are changed by signals inside. It is sufficient that the structure is such that a plurality of outputs, that is, fan-out can be obtained, and a transistor serving as an injector is provided on the drive gate. Although an example has been shown in which both the fixed potential gate and the drive gate are in direct contact with the source region, it goes without saying that they may be separated from each other. Although channels with uniform impurity density are shown here, they may also have a multilayer structure with different impurity densities. Although the n+ and P+ regions on the surface are separated, they may be in direct contact. Furthermore, although a structure in which all gates are flat has been shown, it goes without saying that a structure in which gates are provided along the sides of the cut region may also be used. The gate provided on the side of the notch area is a junction type,
It may be a shotgun type, MOS, or MIS type.
The structure of the present invention can be manufactured by conventionally known crystal growth techniques, microfabrication techniques, selective diffusion techniques, selective etching (dry, chemical), ion folding techniques, and the like.

複数個のチヤンネルを囲む固定電位ゲートと内部に駆動
ゲートを設け駆動ゲートの上にインジエクタを設けた。
A fixed potential gate surrounding a plurality of channels and a drive gate were provided inside, and an injector was provided above the drive gate.

本発明のSIT集積回路は、駆動用ゲートの容量が小さ
くインジエクタトランジスタの電流輸送率が大きくしか
も固定電位ゲートが少数キャリアの吸出電極として働い
て、少数キヤリアの蓄積効果が殆んど存在せず、きわめ
て高速度の動作が行え、しかもフアンアウトを多数取る
ことができ集積度もきわめて高く、その工業的価値は高
い。
In the SIT integrated circuit of the present invention, the capacitance of the driving gate is small, the current transport rate of the injector transistor is large, and the fixed potential gate acts as a minority carrier extraction electrode, so that there is almost no minority carrier accumulation effect. It can operate at extremely high speeds, has a large number of fan-outs, and has an extremely high degree of integration, so its industrial value is high.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図A,b、第2図a乃至c、第3図a乃至c、第4
図a乃至d、第5図、第6図、第7図A,bは、従来の
構造の一例、第8図aは、本発明の一例で、I2L型静
電誘導トランジスタ集積回路の平面図、第8図bは、I
2L型静電誘導トランジスタ集積回路の等価回路、第9
図A,bは第8図aのA−A′線に沿う断面構造例、第
10図A,bは第8図a(7)B−B′線に沿う断面構
造例、第11図A,bは第8図a<7)C−C′線に沿
う断面構造例、第12図は、インジエクタを電界効果ト
ランジスタで構成した本発明の静電誘導トランジスタ集
積回路の断面構造例である。
Figure 1 A, b, Figure 2 a to c, Figure 3 a to c, Figure 4
Figures a to d, Figures 5, 6, and 7 A and b are examples of conventional structures, and Figure 8 a is an example of the present invention, which is a plan view of an I2L type static induction transistor integrated circuit. , FIG. 8b shows I
Equivalent circuit of 2L type static induction transistor integrated circuit, No. 9
Figures A and b are examples of cross-sectional structures taken along line A-A' in Figure 8a, Figures 10A and b are examples of cross-sectional structures taken along line A-B-B' in Figure 8a, and Figure 11A. , b is an example of a cross-sectional structure taken along line C-C' in FIG.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 同導電型高不純物密度領域より成るソース及びドレ
イン、前記高不純物密度領域と同導電型高抵抗領域より
成るチャンネルを囲むようになされた固定電位ゲートと
前記固定電位ゲートの内部にあつて前記チャンネルを制
御する駆動ゲートを備えた分割ゲート静電誘導トランジ
スタの駆動ゲート上の少なくとも一部にインジェクタト
ランジスタを設けたユニットを少なくとも一つ含むこと
を特徴とする半導体集積回路。 2 前記インジェクタトランジスタをバイポーラトラン
ジスタとなし、前記駆動ゲートを前記バイポーラトラン
ジスタのコレクタとなしたユニットを少なくとも一つ含
むことを特徴とする前記特許請求の範囲第1項記載の半
導体集積回路。 3 前記インジェクタトランジスタを電界効果トランジ
スタとなし、前記駆動ゲートを前記電界効果トランジス
タのドレインとなしたユニットを少なくとも一部に含む
ことを特徴とする前記特許請求の範囲第1項記載の半導
体集積回路。
[Claims] 1. A source and a drain made of high impurity density regions of the same conductivity type, a fixed potential gate surrounding a channel made of a high resistance region of the same conductivity type as the high impurity density region, and a fixed potential gate of the fixed potential gate. 1. A semiconductor integrated circuit comprising at least one unit in which an injector transistor is provided on at least a portion of the drive gate of a split-gate static induction transistor having a drive gate for controlling the channel. 2. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, further comprising at least one unit in which the injector transistor is a bipolar transistor and the drive gate is a collector of the bipolar transistor. 3. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, characterized in that at least a part of the unit includes a unit in which the injector transistor is a field effect transistor and the drive gate is the drain of the field effect transistor.
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