JPS61101072A - 相補型mos半導体装置 - Google Patents

相補型mos半導体装置

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JPS61101072A
JPS61101072A JP59223215A JP22321584A JPS61101072A JP S61101072 A JPS61101072 A JP S61101072A JP 59223215 A JP59223215 A JP 59223215A JP 22321584 A JP22321584 A JP 22321584A JP S61101072 A JPS61101072 A JP S61101072A
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JP
Japan
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region
type
transistor
semiconductor substrate
conductivity type
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Pending
Application number
JP59223215A
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English (en)
Inventor
Shigeru Koshimaru
越丸 茂
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices 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
    • H01L27/04Devices 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
    • H01L27/08Devices 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
    • H01L27/085Devices 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
    • 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
    • H01L27/0921Means for preventing a bipolar, e.g. thyristor, action between the different transistor regions, e.g. Latchup prevention

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  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は相補型MOS半導体装置(以下CMOSトラン
ジスタという)に関する。
〔従来の技術〕  ・ 0MOSトランジスタは、例えばPm9A斌とN型領域
とが形成されたN型半導体基板を用い、P型領域表面に
NチャンネルトランジスタをそしてN型領域表面にPチ
ャンネルトランジスタを夫々設けた構成になっており、
単一チャンネルMOSトランジスタに比べ消費電力が極
めて小さいことが特徴である。以下図面により説明する
第3図は従来の0MOSトランジスタの一例の断面図で
ある。
第3図において、比較的高抵抗のN型半導体基板1には
P型領域2及びN型領域3がイオン注入法導により選択
的に設けられている。そして、このP型領斌2内には、
N++ソース領域4とドレイン領域5及びP+型接触領
域6とが電気的に分離されて設けられてお)、これらN
+型領領域45間の半導体基板1上にはゲート酸化膜7
at介してゲート電極8aが設けられてNチャンネル用
Sトランジスタが形成されている。
tfc、半導体基板1よりN型不純物の多いN型領域3
内にはP+型ソース領域9及びドレイン領域10とN+
型液接触領域11が設けられておシ、P+型領域9.1
0間の半導体基板1上にはゲート酸化膜7bを介してゲ
ート電極8bが設けられてPチャンネルMOSトランジ
スタが形成されている。
更に、上記した各MOSトランジスタが形成されたN型
半導体基板の表面には、各々の領域に開孔部を有する絶
縁酸化膜12が設けられ、開孔部にはAt等による電極
が形成されている。すなわち、NチャンネルMOSトラ
ンジスタのソース電極13はP+型接触領域6の電極1
4と接続されて基準電圧V8Bが印加されている。また
、PチャンネルMOSトランジスタのソース電極15は
N+型液接触領域11電極16と接続されて電源電圧V
DDが印加される。そして各MOSトランジスタのドレ
イン電極17.18が接続されて0MOSトランジスタ
の出力Voutとな9、また各ゲート電極ga、8bが
接続されて入力Vlnとなっている。
伺19はフィールド酸化膜である。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、このように構成された0MOSトランジ
スタにおいてはPチャンネルMOSトランジスタのP+
型ソース領域9とN型領域3を含むN型半導体基板1と
P層領域2を夫々エミッタ。
ベース、コレクタとする寄生PNPトランジスタT、1
.並びにNチャンネルMOSトランジスタの   ゛N
+型ソース領域4とPm領域2とN型半導体基板1を夫
々エミッタ、ペース、コレクタトスルNPNトランジス
タlll、2が形成される。寄生トランジスタは実際に
はこの他広く分布している。
このように宙生トランジスタ’l’rt、Trz カ形
成されると動作時ラッチアップ現象を生じる。以下第3
図及び等価回路を示す第4図を参照して説明する。
第4図においてR1はN+型液接触領域11らP層領域
2に至るまでのN型半導体基板1の内部抵抗であり、等
測的にrrlのエミッタ自ベース間に位置するバイアス
抵抗であり、同様に鵬はP+型接触領域6からN型半導
体基板1に至るまでのP層領域2の内部抵抗であり、等
測的にTrllのペース・エミッタ間に位置するバイア
ス抵抗である。
まずノイズや配線に印加される高電圧等にょシ、出力V
outのN++ドレイン領域5が負電位になると、N+
型トドレイ/領域5らN+型液接触領域11電子が移動
する。すなわち、抵抗R,に微小の電流が流れる。
この電流は抵抗R1の両端に電圧降下を生じさせしめ、
この電圧降下によりTr、がバイアスされて導通状態と
なる。更に導通したIll、lのコレクタ電流により、
抵抗几、の両端に生じる電圧降下でTr2が導通状態に
なる。
このようにしてTrzのコレクタ電流は抵抗ル。
の電圧降下を更に大きくし、Triのコレクタ電流を増
大させるという正帰還により VDDからVSSに大き
な電流が流れることになる。このようなラッチアップ電
流は0MOSトランジスタの動作を止るばか9でなく、
か\、%CMOSトランジスタを有するLSIを熱的に
破壊するという欠点がある。
上記したラッチアップ現象を防ぐためには、例えばN+
型液接触領域多く設け、コレクタ電流を吸収しR1に電
流を流さない方法が提案され実施されているが、この方
法では0MOSトランジスタの構成面積が増大し集積化
の向上を妨げるという不都合がある。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、上記欠点を除去し、面積を増大させる
ことなくラッチアップ現象を防止した相補型半導体装置
を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の相補型MOS半導体装置は、第1導電型半導体
基体上に設けられた第2導電型領域と、この第2導電型
領域に設けられた第1導電型領域と、前記第2導電型領
域中に設けられた第1導電型チャンネルのMOSトラン
ジスタと、前記第1導電型領域中に設けられた第2導電
型チャンネルのMOSトランジスタとを含んで構成され
る。
〔実施例〕
次に本発明の実施例を図面を用いて説明する。
第1図は本発明の一実施例の断面図である。第3図とは
広く形成されたP型領斌2内にN型領域3が設けられて
いる部分が異っている。以下簡単な製造方法を併記して
説明する。
第1図において、比較的高抵抗のN型半導体基板1には
、P型不純物として、例えばボロン(B)のイオン注入
と熱拡散によりP型頭域2が選択的に形成されている。
そしてこのP型領域2内にはN型不純物2例えばリン(
P)のイオン注入と熱拡散によりN型領域3が形成され
ている。
また、P型領域2内にはNチャンネルMOSトランジス
タを形成するN+型ソース領域4とドレイン領域5及び
P+型接触領域6が、更にN型領域3内にはPチャンネ
ルMOSトランジスタを形成するP+型ソース領域9と
ドレイン領域10及びN+型接触領域11が絶縁酸化膜
12の開孔部によりイオン注入或いは拡散等によシ設け
られているO 各々の電極の接続方法は従来どおりである。すなわち、
電極14はN+型ノース電極13と接続されて基準電位
V88が印加され、また電極16はP+凰ソース電極1
5と接続されて電源電圧■DDが印加される。そして、
各ドレイン電極17.18が接続されて出力Voutに
、各ゲート電極8a。
8bが接続されて入力Vinとなっている。
このように構成された0MOSトランジスタにおいては
、PチャンネルMOSトランジスタのP+型ソース領域
9とN型領域3とP型頭域2を夫々上ミッ、り、ベース
、コレクタとする寄生PNP トランジスタTr1aと
、NチャンネルMOSトランジスタのN+型ソース領域
4とP型頭域2とN型半導体基板1を夫々エミッタ、ベ
ース、コレクタとする寄生NPNトランジスタTrza
が形成される0 そして、何らかの原因で出力VoutのN+型ドレイン
領域5が負電位になるとN+接触領域11とN+型ドレ
イン領域5間に微小電流が流れ、Trlaを導通状態に
し、更にTBaのコレクタ電流が抵抗R2aに流れ、T
r2aをバイアスしTr2Bを導通状態にする。
しかしながら、Trlaのコレクタ電流はN型半導体基
板1中を流れるが、PiJi領域2の障壁でしゃ断され
N型領域3に流れ込むことができない。
このためTr2aのコレクタ電流はTrxaを更にバイ
アスすることはなく従って、■DI)に大電流が流れる
こともなくなる。
第2図は本発明の他の実施例の断面図であシ、第1図と
異るところはP型頭域をエピタキシアル層で形成したこ
とである′。  ′ 第2図において、N型半導体基板1上には、例えば10
1″Z2の不純物濃度を有するP−型シリコン層20を
エピタキシアル成長法にょ)形成し、この上にイオン注
入法導にょシ選択的KN型領械3を形成する。以下第1
図の場合と同様に各チャンネルのソース領域4,9ドレ
イン領域5.10接触領域6,11及び電極13〜18
等を形成したのち、各電極の接続配線を形成しくJ40
Sトランジスタを完成させる。
このように構成された0MOSトランジスタにおいては
、寄生トランジスタTr1b 、 Tr2bが形成され
ても第1図の場合と同様にN型領域3がP″″型シリコ
ン層20中に形成されているため、Trzbのコレクタ
電流はN型半導体基板1にのみ流れ、= 9− ラッチアップ現象を効果的に防止できる。
上記各実施例においてはN型半導体基板を用いた場合に
ついて説明したが、P型半導体基板を用いた場合も同様
にラッチアップ現象を防止できるものである。
〔発明の効果〕
以上詳細に説明したように、本発明によれば、各チャン
ネルのMOsトランジスタの面積を増大することなくラ
ッチアップ現象を防止した高密度の相補型MOS半導体
装置が得られるのでその効果は大きい。
【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図は本発明の
他の実施例の断面図、第3図は従来の0MOSトランジ
スタの断面図、第4図は第3図の0MOS) 、ランジ
スタに生ずる寄生トランジスタの等価回路図である。 1・・・・・・N型半導体基板、2・・・・・・P型頭
域、3・・・・・・N型領域、4・・・・・・N+型ソ
ース領域、5・・・・・・N+型ドレイン領域、6・・
・・・・P十型接触領域、7a。 7b・・・・・・ゲート酸化膜、8a、8b・・団・ゲ
ート電極、9・・・・・・P 型ソース領域、1o・・
・・・・P+型ドレイン領域、11・・・・・・N+型
接触領域、12・・・・・・絶縁酸化膜、13〜18・
・・・・・電極、19・・・・・・フィールド酸化膜、
20・・・・・・P−型シリコン層。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  第1導電型半導体基体上に設けられた第2導電型領域
    と、該第2導電型領域内に設けられた第1導電型領域と
    、前記第2導電型領域中に設けられた第1導電型チャン
    ネルのMOSトランジスタと、前記第1導電型領域中に
    設けられた第2導電型チャンネルのMOSトランジスタ
    とを含むことを特徴とする相補型MOS半導体装置。
JP59223215A 1984-10-24 1984-10-24 相補型mos半導体装置 Pending JPS61101072A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01194349A (ja) * 1988-01-29 1989-08-04 Toshiba Corp 半導体装置
WO1990008401A1 (de) * 1989-01-12 1990-07-26 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. INTEGRIERTE SCHALTUNG MIT ZUMINDEST EINEM n-KANAL-FET UND ZUMINDEST EINEM p-KANAL-FET

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01194349A (ja) * 1988-01-29 1989-08-04 Toshiba Corp 半導体装置
WO1990008401A1 (de) * 1989-01-12 1990-07-26 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. INTEGRIERTE SCHALTUNG MIT ZUMINDEST EINEM n-KANAL-FET UND ZUMINDEST EINEM p-KANAL-FET

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