JPS6041871B2 - 負性抵抗半導体素子 - Google Patents
負性抵抗半導体素子Info
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- JPS6041871B2 JPS6041871B2 JP53154799A JP15479978A JPS6041871B2 JP S6041871 B2 JPS6041871 B2 JP S6041871B2 JP 53154799 A JP53154799 A JP 53154799A JP 15479978 A JP15479978 A JP 15479978A JP S6041871 B2 JPS6041871 B2 JP S6041871B2
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- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 22
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims description 21
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 21
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
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- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices 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
- H01L27/04—Devices 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
- H01L27/06—Devices 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 a plurality of individual components in a non-repetitive configuration
- H01L27/07—Devices 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 a plurality of individual components in a non-repetitive configuration the components having an active region in common
- H01L27/0705—Devices 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 a plurality of individual components in a non-repetitive configuration the components having an active region in common comprising components of the field effect type
- H01L27/0727—Devices 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 a plurality of individual components in a non-repetitive configuration the components having an active region in common comprising components of the field effect type in combination with diodes, or capacitors or resistors
- H01L27/0733—Devices 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 a plurality of individual components in a non-repetitive configuration the components having an active region in common comprising components of the field effect type in combination with diodes, or capacitors or resistors in combination with capacitors only
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、電界効果トランジスタとMOSダイオー
ドを組合せた新規な負性抵抗半導体素子を提供するもの
である。
ドを組合せた新規な負性抵抗半導体素子を提供するもの
である。
この発明に係る負性抵抗半導体素子は、半導体基板に
デプレション型(D型)電界効果トランジスタとエンハ
ンスメント型(E型)MOSダイオードを集積し、電界
効果トランジスタの高濃度ソースとMOSダイオードの
高濃度表面層との間で。
デプレション型(D型)電界効果トランジスタとエンハ
ンスメント型(E型)MOSダイオードを集積し、電界
効果トランジスタの高濃度ソースとMOSダイオードの
高濃度表面層との間で。
p゛n゛接合を形成して、電界効果トランジスタのドレ
インとMOSダイオードのゲートを接続して 一方の端
子とし、電界効果トランジスタのゲートとMOSダイオ
ードの基板層を接続して他方の端子としたことを特徴と
している。 電界効果トランジスタとしてnチャンネル
D型MOSトランジスタを用いた場合の一実施例の模式
的構造を第1図に示す。
インとMOSダイオードのゲートを接続して 一方の端
子とし、電界効果トランジスタのゲートとMOSダイオ
ードの基板層を接続して他方の端子としたことを特徴と
している。 電界効果トランジスタとしてnチャンネル
D型MOSトランジスタを用いた場合の一実施例の模式
的構造を第1図に示す。
p−型Si基板1を用い、これにn″′型のソース2、
ドレイン3を形成し、チャンネル領域にはn−型反転層
4を形成し、て、この上にゲート酸化膜5を介してゲー
ト電極J6を配設して、nチャンネルD型MOSトラン
ジスタTnを構成している。一方、ソース2に接して高
濃度表面層としてp゛型層7を設けてp ”n”接合を
形成し、このp ”型層7の上にゲート酸化膜8を介し
て電極9を配設して、nチャンネルE型MOSダイオー
ドDnを構成している。そして、トランジスタTnのド
レイン3とダイオードDnのゲートを接続して一方の端
子101とし、トランジスタTnのゲート電極6とダイ
オードDnの基板層、つまりp−型基板1を接続して他
方の端子102としている。 いま、端子100を接地
(つまり基板1を接地)して、端子10、に正電圧を印
加したとき、電圧−電流特性は第2図のようになる。
ドレイン3を形成し、チャンネル領域にはn−型反転層
4を形成し、て、この上にゲート酸化膜5を介してゲー
ト電極J6を配設して、nチャンネルD型MOSトラン
ジスタTnを構成している。一方、ソース2に接して高
濃度表面層としてp゛型層7を設けてp ”n”接合を
形成し、このp ”型層7の上にゲート酸化膜8を介し
て電極9を配設して、nチャンネルE型MOSダイオー
ドDnを構成している。そして、トランジスタTnのド
レイン3とダイオードDnのゲートを接続して一方の端
子101とし、トランジスタTnのゲート電極6とダイ
オードDnの基板層、つまりp−型基板1を接続して他
方の端子102としている。 いま、端子100を接地
(つまり基板1を接地)して、端子10、に正電圧を印
加したとき、電圧−電流特性は第2図のようになる。
端子101への入力電圧Vが低い場合、トランジスタT
nは導通状態であり、ソース2の電位はドレイン3の電
位にほぼ等しい。一方、ダイオードDnでは、p゛型層
7およびn”型ソース2の不純物濃度を十分高く設定し
ておけば、ソース2の電位が零に近い小さいものであつ
てもp+n+接合でツェナー破壊をおこして電流が流れ
る。従つて、入力電圧■を増していくとトランジスタT
nの三極管動作による電流が流れる。これが第2図の領
域1である。入力電圧Vが更に増えるとトランジスタT
nが五極管動作をする領域■に入り、電流は飽和する。
トランジスタTnのしきい値電圧を■TDnとすると、
V1=1VTDn1である。更に入力電圧が増えると、
ダイオードDnのp+型層7が反転してp+酎接合によ
るツェナー電流がなくなる。従つて、ダイオードDnの
表面層抵抗が大きくなり、同時にトランジスタTnのソ
ース2の電位が上昇して電流は減少しはじめる。この領
域■が負性抵抗を示すことになる。ダイオードDnのし
きい値電圧を■TEnとすると、V2=■T聞である。
そして、V3=V1+V2となるとトランジスタTnか
非導通状態となり、しや断電流が流れる領域■となる。
第3図はpチャンネルD型MOSトランジスタを用いた
場合の実施例である。
nは導通状態であり、ソース2の電位はドレイン3の電
位にほぼ等しい。一方、ダイオードDnでは、p゛型層
7およびn”型ソース2の不純物濃度を十分高く設定し
ておけば、ソース2の電位が零に近い小さいものであつ
てもp+n+接合でツェナー破壊をおこして電流が流れ
る。従つて、入力電圧■を増していくとトランジスタT
nの三極管動作による電流が流れる。これが第2図の領
域1である。入力電圧Vが更に増えるとトランジスタT
nが五極管動作をする領域■に入り、電流は飽和する。
トランジスタTnのしきい値電圧を■TDnとすると、
V1=1VTDn1である。更に入力電圧が増えると、
ダイオードDnのp+型層7が反転してp+酎接合によ
るツェナー電流がなくなる。従つて、ダイオードDnの
表面層抵抗が大きくなり、同時にトランジスタTnのソ
ース2の電位が上昇して電流は減少しはじめる。この領
域■が負性抵抗を示すことになる。ダイオードDnのし
きい値電圧を■TEnとすると、V2=■T聞である。
そして、V3=V1+V2となるとトランジスタTnか
非導通状態となり、しや断電流が流れる領域■となる。
第3図はpチャンネルD型MOSトランジスタを用いた
場合の実施例である。
この場合、n一型Si基板11を用い、これにp+型ソ
ース12、ドレイン13を形成し、チャンネル領域には
p一型反転層14を形成して、この上にゲート酸化膜1
5を介してゲート電極16を配設して、pチャンネルD
型MOSトランジスタTpを構成している。また、ソー
ス12に接してn+型層17を設け、その表面にゲート
酸化膜18を介してゲート電極19を配設してpチャン
ネルE型MOSダイオードDpを構成している。トラン
ジスタTpのドレイン13とダイオードDpのゲート電
極19を接続して一方の端子201とし、トランジスタ
Tpのゲート電極16とダイオードDpの基板層、即ち
基板11を接続して他方の端子201とすることは先の
実施例と同様である。この負性抵抗半導体素子の動作原
理は先の実施例と同様である。
ース12、ドレイン13を形成し、チャンネル領域には
p一型反転層14を形成して、この上にゲート酸化膜1
5を介してゲート電極16を配設して、pチャンネルD
型MOSトランジスタTpを構成している。また、ソー
ス12に接してn+型層17を設け、その表面にゲート
酸化膜18を介してゲート電極19を配設してpチャン
ネルE型MOSダイオードDpを構成している。トラン
ジスタTpのドレイン13とダイオードDpのゲート電
極19を接続して一方の端子201とし、トランジスタ
Tpのゲート電極16とダイオードDpの基板層、即ち
基板11を接続して他方の端子201とすることは先の
実施例と同様である。この負性抵抗半導体素子の動作原
理は先の実施例と同様である。
端子202を正電源V。Oに接続して端子201に正の
入力電圧■を入れたときの電圧一電流特性は第4図のよ
うになる。トランジスタTpのしきい値電圧をVTOP
lダイオードDpのしきい値電圧を■TEPとすると、
■■:VDD−VTDP ■12:■DD−1VTI:11Pi Vl3:VDD:VDEP−IVTEPlである。
入力電圧■を入れたときの電圧一電流特性は第4図のよ
うになる。トランジスタTpのしきい値電圧をVTOP
lダイオードDpのしきい値電圧を■TEPとすると、
■■:VDD−VTDP ■12:■DD−1VTI:11Pi Vl3:VDD:VDEP−IVTEPlである。
第1図と第3図の負性抵抗素子を組合せることにより、
スタティックメモリセルを構成することができる。
スタティックメモリセルを構成することができる。
その模式的構造を第5図に示す。第1図、第3図に用い
たトランジスタTn,TplダイオードDn,Dpの表
示を発明の詳細な説明は省略する。なお、トランジスタ
TnのドレインとダイオードDnのゲートを接続した端
子と、トランジスタTpのドレインとダイオードDpの
ゲートを接続した端子は共通に語線WLで駆動されるス
イッチングMOSトランジスタを介してディジット線D
Lに接続し、トランジスタTnのゲートとダイオードD
nの基板層は接地し、トランジスタTpのゲートとダイ
オードDpの基板層は正電源V。Oに接続する。このよ
うに構成されたメモリセルは、第2図と第4図を重ねて
得られる第6図のような特性曲線におて2つの安定点A
,Bを有する。
たトランジスタTn,TplダイオードDn,Dpの表
示を発明の詳細な説明は省略する。なお、トランジスタ
TnのドレインとダイオードDnのゲートを接続した端
子と、トランジスタTpのドレインとダイオードDpの
ゲートを接続した端子は共通に語線WLで駆動されるス
イッチングMOSトランジスタを介してディジット線D
Lに接続し、トランジスタTnのゲートとダイオードD
nの基板層は接地し、トランジスタTpのゲートとダイ
オードDpの基板層は正電源V。Oに接続する。このよ
うに構成されたメモリセルは、第2図と第4図を重ねて
得られる第6図のような特性曲線におて2つの安定点A
,Bを有する。
即ち、安定点A,Bを二値情報“1−“O゛に対応させ
るこ”とで情報記憶が行われる。第7図は第1図の変形
例てあり、トランジスタTnのソース2を大きくとり、
この中にダイオーダDnの基板層となるp一型層1″を
設けたものである。このようにダイオードDnの基板層
を基板1・を分離することにより、例えば基板1に対し
て端子102の独立に任意のバイアス■。,を与えるこ
とができる。同様の変形は第3図のものに対しても可能
である。
るこ”とで情報記憶が行われる。第7図は第1図の変形
例てあり、トランジスタTnのソース2を大きくとり、
この中にダイオーダDnの基板層となるp一型層1″を
設けたものである。このようにダイオードDnの基板層
を基板1・を分離することにより、例えば基板1に対し
て端子102の独立に任意のバイアス■。,を与えるこ
とができる。同様の変形は第3図のものに対しても可能
である。
ノ 以上においては電界効果トランジスタとしてMOS
トランジスタを用いたが、接合型電界効果トランジスタ
を利用しても同様の負性抵抗素子を構成することができ
る。
トランジスタを用いたが、接合型電界効果トランジスタ
を利用しても同様の負性抵抗素子を構成することができ
る。
nチャンネル接合型電界効果トランジスタを用いた実施
例を第8図に示7す。21はp一型Sj基板であり、こ
れにn一型層22を形成し、この『型層22の両端部に
n+型のソース23、ドレイン24を設け、表面部にp
+型ゲート25を設けてnチャンネル接合型電界効果ト
ランジスタTn″を構成する。
例を第8図に示7す。21はp一型Sj基板であり、こ
れにn一型層22を形成し、この『型層22の両端部に
n+型のソース23、ドレイン24を設け、表面部にp
+型ゲート25を設けてnチャンネル接合型電界効果ト
ランジスタTn″を構成する。
そして、酎型ソフース23とp+酎接合を形成するよう
にp+型層26を設け、その表面にゲート酸化膜27を
介してゲート電極28を配設してnチャンネルE型MO
SダイオードDnを構成する。トランジスタTn″のド
レイン24とダイオードDnのゲートを接続して一方の
端子291とし、トランジスタTn″のゲート25とダ
イオードDnの基板層である基板21を接続して他方の
端子29。とすることは先の実施例と同様である。動作
特性も第1図の場合と基本的に変らないので説明を省略
する。pチャンネル接合型電界効果トランジスタを用い
れは、第3図の実施例に対応する動作特性をもつ負性抵
抗素子が構成できることはいうまでもない。以上説明し
たように、この発明によれば、D型電界効果トランジス
タとE型MOSダイオードとを一体的に集積することに
より、スタティックメモリセルなどに適用して有用な新
規な負性抵抗半導体素子が得られる。
にp+型層26を設け、その表面にゲート酸化膜27を
介してゲート電極28を配設してnチャンネルE型MO
SダイオードDnを構成する。トランジスタTn″のド
レイン24とダイオードDnのゲートを接続して一方の
端子291とし、トランジスタTn″のゲート25とダ
イオードDnの基板層である基板21を接続して他方の
端子29。とすることは先の実施例と同様である。動作
特性も第1図の場合と基本的に変らないので説明を省略
する。pチャンネル接合型電界効果トランジスタを用い
れは、第3図の実施例に対応する動作特性をもつ負性抵
抗素子が構成できることはいうまでもない。以上説明し
たように、この発明によれば、D型電界効果トランジス
タとE型MOSダイオードとを一体的に集積することに
より、スタティックメモリセルなどに適用して有用な新
規な負性抵抗半導体素子が得られる。
第1図はこの発明の一実施例の模式的構造を示す図、第
2図はその電圧一電流特性を示す図、第3図は別の実施
例の模式的構造を示す図、第4図はその電圧一電流特性
を示す図、第5図は第1図と第3図の負性抵抗素子を組
合せたメモリセル構成例を示す図、第6図はその特性曲
線を示す図、第7図は第1図の変形例を示す図、第8図
は接合型電界効果トランジスタを用いた実施例の模式的
構造を示す図である。 Tn・・・・nチャンネルD型MOSトランジスタ、D
n・・・・・・nチャンネルE型MOSダイオード、T
p・・・・・・pチャンネルD型MOSトランジスタ、
Dp・・・・pチャンネルE型MOSダイオード、1,
11・・・・・・Si基板、2,12・・・・・ソース
、3,13・・・・・・ドレイン、4,14・・・・・
・反転層、5,15・・・・・・ゲート酸化膜、6,1
6・・・・・・ゲート電極、7,17・・・・高濃度表
面層、8,18・・・・・・ゲート酸化膜、9,19・
・・・・・ゲート電極、101,102,201,20
2・・・・端子、Tn″・ ・・nチャンネル接合型電
界効果トランジスタ。
2図はその電圧一電流特性を示す図、第3図は別の実施
例の模式的構造を示す図、第4図はその電圧一電流特性
を示す図、第5図は第1図と第3図の負性抵抗素子を組
合せたメモリセル構成例を示す図、第6図はその特性曲
線を示す図、第7図は第1図の変形例を示す図、第8図
は接合型電界効果トランジスタを用いた実施例の模式的
構造を示す図である。 Tn・・・・nチャンネルD型MOSトランジスタ、D
n・・・・・・nチャンネルE型MOSダイオード、T
p・・・・・・pチャンネルD型MOSトランジスタ、
Dp・・・・pチャンネルE型MOSダイオード、1,
11・・・・・・Si基板、2,12・・・・・ソース
、3,13・・・・・・ドレイン、4,14・・・・・
・反転層、5,15・・・・・・ゲート酸化膜、6,1
6・・・・・・ゲート電極、7,17・・・・高濃度表
面層、8,18・・・・・・ゲート酸化膜、9,19・
・・・・・ゲート電極、101,102,201,20
2・・・・端子、Tn″・ ・・nチャンネル接合型電
界効果トランジスタ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 半導体基板にデプレション型電界効果トランジスタ
とエンハンスメント型MOSダイオードを集積し、電界
効果トランジスタの高濃度ソースとMOSダイオードの
高濃度表面層との間でp^+n^+接合を形成して、電
界効果トランジスタのドレインとMOSダイオードのゲ
ートを接続して一方の端子とし、電界効果トランジスタ
のゲートとMOSダイオードの基板層を接続して他方の
端子としたことを特徴とする負性抵抗半導体素子。 2 電界効果トランジスタはMOSトランジスタである
特許請求の範囲第1項記載の負性抵抗半導体素子。 3 電界効果トランジスタは接合型電界効果トランジス
タである特許請求の範囲第1項記載の負性抵抗半導体素
子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP53154799A JPS6041871B2 (ja) | 1978-12-14 | 1978-12-14 | 負性抵抗半導体素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP53154799A JPS6041871B2 (ja) | 1978-12-14 | 1978-12-14 | 負性抵抗半導体素子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5582460A JPS5582460A (en) | 1980-06-21 |
JPS6041871B2 true JPS6041871B2 (ja) | 1985-09-19 |
Family
ID=15592136
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP53154799A Expired JPS6041871B2 (ja) | 1978-12-14 | 1978-12-14 | 負性抵抗半導体素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6041871B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2757366B2 (ja) * | 1988-03-03 | 1998-05-25 | 日本電気株式会社 | 水中データ観測装置 |
JP2789592B2 (ja) * | 1988-03-03 | 1998-08-20 | 日本電気株式会社 | 水中監視装置 |
-
1978
- 1978-12-14 JP JP53154799A patent/JPS6041871B2/ja not_active Expired
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2757366B2 (ja) * | 1988-03-03 | 1998-05-25 | 日本電気株式会社 | 水中データ観測装置 |
JP2789592B2 (ja) * | 1988-03-03 | 1998-08-20 | 日本電気株式会社 | 水中監視装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5582460A (en) | 1980-06-21 |
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