JPS6120147B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPS6120147B2
JPS6120147B2 JP52003978A JP397877A JPS6120147B2 JP S6120147 B2 JPS6120147 B2 JP S6120147B2 JP 52003978 A JP52003978 A JP 52003978A JP 397877 A JP397877 A JP 397877A JP S6120147 B2 JPS6120147 B2 JP S6120147B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
well region
field effect
effect transistor
transistors
present
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP52003978A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5389690A (en
Inventor
Toshiaki Masuhara
Yoshio Sakai
Osamu Minato
Seiji Kubo
Norimasa Yasui
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP397877A priority Critical patent/JPS5389690A/en
Publication of JPS5389690A publication Critical patent/JPS5389690A/en
Publication of JPS6120147B2 publication Critical patent/JPS6120147B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Static Random-Access Memory (AREA)
  • Bipolar Transistors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、従来より高密度に集積可能な半導体
装置の構造に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a structure of a semiconductor device that can be integrated at a higher density than before.

従来、半導体装置、例えばスタテイツク型のメ
モリ回路は例えば第1図に示すごとく、ワード線
1にゲートが接続され、データ線2,3にソース
が接続されたスイツチ用MOSトランジスタ6,
7、負荷トランジスタ8,9、ドライブトランジ
スタ4,5によつて成つていた。このセルの欠点
はトランジスタ数が多く、集積化するとチツプ上
の占有面積が大きくなることである。したがつ
て、大きな集積度のメモリチツプを実現し得な
い。
Conventionally, a semiconductor device, for example, a static type memory circuit, as shown in FIG.
7, load transistors 8 and 9, and drive transistors 4 and 5. The disadvantage of this cell is that it has a large number of transistors, and when integrated, it occupies a large area on a chip. Therefore, it is impossible to realize a memory chip with a large degree of integration.

そこで、本発明の目的は、集積密度の大きい、
スタテイツク型メモリセルなどの半導体装置を構
成するための、素子構造を提供するにある。
Therefore, an object of the present invention is to
An object of the present invention is to provide an element structure for configuring a semiconductor device such as a static type memory cell.

第2図は本発明の一実施例の回路図を示したも
のであり、第3図、第4図は本発明の第2図の実
施例を具体的に実現するための素子の構造を示し
たものである。第2図において動作の原理を説明
する。第2図において、データ線11,12にソ
ースが接続され、ワード線10にゲートが接続さ
れたスイツチ用トランジスタ15,16、およ
び、ドライブ用トランジスタ13,14の部分は
第1図と同じであり、これによりフリツプフロツ
プ型の接続を構成する。本実施例の骨子は、電源
電圧VDDを供給された基板端子19よりトランジ
スタ13,14のドレインに寄生バイポーラトラ
ンジスタ17,18を形成し、これをビーク電流
が流れる状態で使用することによつて、微弱な電
流パスを生ぜしめ、これによりスタテイツクな記
憶情報の保持を可能にするものである。
FIG. 2 shows a circuit diagram of an embodiment of the present invention, and FIGS. 3 and 4 show the structure of an element for concretely realizing the embodiment of FIG. 2 of the present invention. It is something that The principle of operation will be explained with reference to FIG. In FIG. 2, the switch transistors 15, 16 whose sources are connected to the data lines 11, 12 and the gates connected to the word line 10, and the drive transistors 13, 14 are the same as in FIG. , thereby forming a flip-flop type connection. The gist of this embodiment is to form parasitic bipolar transistors 17 and 18 at the drains of transistors 13 and 14 from a substrate terminal 19 supplied with a power supply voltage VDD , and to use them in a state where a peak current flows. , which generates a weak current path, thereby making it possible to retain static stored information.

第3図、第4図はこの寄生バイポーラトランジ
スタを具体的に形成する方法を示すものである。
同図において24,30はMOSトランジスタ1
3,14のいずれかのゲート電極である。基板2
0,25は例えばn型1〜10Ω・cmのシリコン
で、これにp型のウエル層21,26が形成され
ている。ただし第4図において、p型のウエル層
の厚さが27の部分でうすくなつている。22,
28はMOSトランジスタ13,14のドレイン
を形成する拡散層、23,29は同じくソースを
形成する拡散層でn+型である。したがつて、p
型ウエル21,26(あるいは27)をベースと
し、n型基板20,25をコレクタとし、n+
22,28をエミツタとする寄生バイポーラトラ
ンジスタが形成される。一方、n+層23,29
と基板の間で電流が流れると、無効電力が増大す
るため、n+層22の厚さをあつくしたり(第3
図)、n+層28の直下のpウエル層の厚さや、濃
度をうすくすることにより、コレクタとエミツタ
の間に所要の部分だけリーク電流を生ぜしめるこ
とにより、負荷素子17,18を形成するのが本
発明の骨子である。もちろん、メモリセルのスタ
テイツク動作に必要な電流は10-11Aの程度であ
るので、pウエル層の厚さを全対にわたつてうす
くしても第2図の回路は動作し、消費電力の増加
はわずかである。
FIGS. 3 and 4 show a concrete method of forming this parasitic bipolar transistor.
In the figure, 24 and 30 are MOS transistors 1
The gate electrode is either one of No. 3 and No. 14. Board 2
0 and 25 are, for example, n-type silicon of 1 to 10 Ω·cm, on which p-type well layers 21 and 26 are formed. However, in FIG. 4, the thickness of the p-type well layer becomes thinner at a portion 27. 22,
28 is a diffusion layer that forms the drains of the MOS transistors 13 and 14, and 23 and 29 are diffusion layers that also form the sources of the n + type. Therefore, p
A parasitic bipolar transistor is formed having the type wells 21 and 26 (or 27) as a base, the n type substrates 20 and 25 as collectors, and the n + layers 22 and 28 as emitters. On the other hand, n + layer 23, 29
When current flows between the
(Figure), by reducing the thickness and concentration of the p-well layer directly below the n + layer 28, a leakage current is generated only in the required portion between the collector and the emitter, thereby forming the load elements 17 and 18. This is the gist of the present invention. Of course, the current required for static operation of the memory cell is about 10 -11 A, so even if the thickness of the p-well layer is reduced across all pairs, the circuit in Figure 2 will still operate, reducing power consumption. The increase is small.

第3図の構造を実現するにはn領域22の拡散
時間を23より長くすればよい。たとえば予め、
22の領域にリンをドープしておき、1000℃で40
分拡散する。つぎに、23の領域にリンまたはヒ
素を1×1016cm-2打込みリンの場合は1000℃で10
分、ヒ素の場合は1000℃で50分拡散する。この場
合22は深さ2.0μm、23は深さ0.5μmとな
り、異なつた深さの接合をつくることができる。
In order to realize the structure shown in FIG. 3, the diffusion time of n region 22 may be made longer than that of 23. For example, in advance,
22 region is doped with phosphorus and heated at 1000℃ for 40℃.
Diffusion. Next, 1×10 16 cm -2 of phosphorus or arsenic was implanted in the area 23, and in the case of phosphorus, 10
In the case of arsenic, diffuse at 1000℃ for 50 minutes. In this case, 22 has a depth of 2.0 μm and 23 has a depth of 0.5 μm, making it possible to create junctions with different depths.

同様に第4図の構造を実現するには、領域26
のpウエルを予め拡散し、更に27の領域を拡散
すればよい。
Similarly, to realize the structure shown in FIG.
It is sufficient to pre-diffuse 27 p-wells and further diffuse 27 regions.

つぎに、第5図に示すようにMOSトランジス
タのドレイン領域となるシリコン表面の一部に凹
部31を形成し、その後、n形不純物を高濃度添
加することにより、ドレイン拡散層下のpウエル
32の厚さをうすくすることができ、第4図と同
じ機能を有する構造が実現できる。
Next, as shown in FIG. 5, a recess 31 is formed in a part of the silicon surface that will become the drain region of the MOS transistor, and then n-type impurities are added at a high concentration to form a p-well 32 under the drain diffusion layer. The thickness of the structure can be reduced, and a structure having the same function as that shown in FIG. 4 can be realized.

以上の構造において、実験を行なつた結果によ
れば、pウエル層の表面濃度を1×1016cm-3pウ
エル層の厚い部分の厚さを5μmとすることによ
り、その部分とn+層のリーク電流は10-13A以下
となつたのに対し、一部分に厚さを3μmの部分
を設けることにより10-10Aのビーク電流が生じ
た。このメモリセルは、5Vで動作した場合、保
持電流10-10Aで、104ビツト集積してもたかだか
1μAの保持電流ですむ。
In the above structure, according to the results of experiments, by setting the surface concentration of the p-well layer to 1×10 16 cm -3 and the thickness of the thick part of the p-well layer to 5 μm, that part and n + Although the leakage current of the layer was less than 10 -13 A, a peak current of 10 -10 A was generated by providing a portion with a thickness of 3 μm. When operated at 5V, this memory cell has a holding current of 10 -10 A, and even if 104 bits are integrated, the holding current is only 1 μA at most.

以上説明した実施例においてはウエル内に形成
されたMOSトランジスタのドレインと基板との
間にパンチスルーあるいはトランジスタのコレク
タ・エミツタ間リーク電流による微小電流を流し
ているが、第6図に示すようにMOSトランジス
タのドレイン拡散層33下のウエル領域のみに深
い不純物準位を形成する重金属、たとえばAu、
Ag、Cuを添加したり、あるいは電子ビームや不
純物イオンを照射することによりドレイン拡散層
と基板の間に流れるリーク電流を増加せしめても
よい。
In the embodiment described above, a small current is caused to flow between the drain of the MOS transistor formed in the well and the substrate due to punch-through or leakage current between the collector and emitter of the transistor, but as shown in FIG. A heavy metal such as Au, which forms a deep impurity level only in the well region under the drain diffusion layer 33 of the MOS transistor.
The leakage current flowing between the drain diffusion layer and the substrate may be increased by adding Ag or Cu or by irradiating with an electron beam or impurity ions.

以上の実施例の効果は、メモリ・セルの占有面
積が小さいことである。第1図に示したセルは、
70×120μm2のセル面積を必要とするのに対し、
本発明のメモリ・セルはこの1/8の面積ですむ。
したがつて、セルあたりのコストを約1/8にする
ことができる。
The advantage of the above embodiment is that the memory cell occupies a small area. The cell shown in Figure 1 is
whereas requiring a cell area of 70 × 120 μm 2
The memory cell of the present invention requires 1/8 of this area.
Therefore, the cost per cell can be reduced to about 1/8.

以上、本発明をフリツプフロツプ型のメモリセ
ルについて説明したが、本発明を論理回路に応用
することも、もちろん可能である。第7図、第8
図は3入力NORゲートの本発明を適用した回路
の実施例図で、トランジスタ35,36,37,
39,40,41はスイツチ用NMOSトランジス
タ38,43は第1図17,18と同じリークを
有するたて形の寄生バイポーラトランジスタであ
る。これらは負荷素子として10-10A程度の電流
を出力端に供給する。第7図と第8図の違いは、
第8図においては、出力端を高速に充電するとき
のみ、10−100μA程度の電流を流すスイツチ用
のPMOSトランジスタ42が加えられていること
である。これらの回路は定常時、消費電流は
10-10Aと低消費電力で、従来の相補型のセルに
比し、1/3以下の面積となる利点を有する。
Although the present invention has been described above with respect to flip-flop type memory cells, it is of course possible to apply the present invention to logic circuits. Figures 7 and 8
The figure is an example diagram of a circuit to which the present invention is applied to a 3-input NOR gate, with transistors 35, 36, 37,
39, 40 and 41 are NMOS transistors for switches 38 and 43, which are vertical parasitic bipolar transistors having the same leakage as those shown in FIGS. 17 and 18. These act as load elements and supply a current of approximately 10 -10 A to the output terminal. The difference between Figure 7 and Figure 8 is
In FIG. 8, a PMOS transistor 42 for switching is added, which allows a current of about 10 to 100 .mu.A to flow only when charging the output end at high speed. In steady state, the current consumption of these circuits is
It has the advantage of low power consumption of 10 -10 A and less than 1/3 the area of conventional complementary cells.

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

第1図は従来のメモリセルの例を示す図、第2
図は本発明の一実施例を示す回路図、第3図は本
発明の第2図の構成の具体的構成例を示す構造
図、第4,5,6図は第2図の具体的構成例の他
の構造図、第7図、第8図は本発明の論理回路へ
適用した実施例を示す回路図である。
Figure 1 is a diagram showing an example of a conventional memory cell, Figure 2 is a diagram showing an example of a conventional memory cell.
The figure is a circuit diagram showing one embodiment of the present invention, Figure 3 is a structural diagram showing a specific example of the configuration of Figure 2 of the present invention, and Figures 4, 5, and 6 are specific configurations of Figure 2. Other structural diagrams of the example, FIGS. 7 and 8, are circuit diagrams showing an embodiment in which the present invention is applied to a logic circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 半導体基板と、該半導体基板の一部特定領域
に設けられた該基板と反対導電型のウエル領域
と、該ウエル領域に設けられたMOS型電界効果
トランジスタとを有する半導体装置において、上
記MOS型電界効果トランジスタのソース、ドレ
イン領域のうちの一方の領域下のウエル領域の深
さが、上記MOS型電界効果トランジスタのソー
ス、ドレイン領域のうちの他方の領域下のウエル
領域の深さより浅く、かつ該ウエル領域の浅い部
分に、上記MOS型電界効果トランジスタのソー
ス、ドレイン領域のうちの一方の領域と、上記ウ
エル領域と、上記半導体基板とからなるバイポー
ラトランジスタが構成されてなることを特徴とす
る半導体装置。
1. A semiconductor device having a semiconductor substrate, a well region of a conductivity type opposite to that of the substrate provided in a certain region of the semiconductor substrate, and a MOS field effect transistor provided in the well region, wherein the MOS type field effect transistor is provided in the well region. The depth of the well region under one of the source and drain regions of the field effect transistor is shallower than the depth of the well region under the other of the source and drain regions of the MOS field effect transistor, and A bipolar transistor comprising one of the source and drain regions of the MOS field effect transistor, the well region, and the semiconductor substrate is configured in a shallow portion of the well region. Semiconductor equipment.
JP397877A 1977-01-19 1977-01-19 Semiconductor device Granted JPS5389690A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP397877A JPS5389690A (en) 1977-01-19 1977-01-19 Semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP397877A JPS5389690A (en) 1977-01-19 1977-01-19 Semiconductor device

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP59004824A Division JPS59155166A (en) 1984-01-17 1984-01-17 Semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5389690A JPS5389690A (en) 1978-08-07
JPS6120147B2 true JPS6120147B2 (en) 1986-05-21

Family

ID=11572131

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP397877A Granted JPS5389690A (en) 1977-01-19 1977-01-19 Semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS5389690A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07121189B2 (en) * 1986-06-16 1995-12-25 旭化成工業株式会社 Plant cultivation

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5451387A (en) * 1977-09-30 1979-04-23 Cho Lsi Gijutsu Kenkyu Kumiai Semiconductor logic circuit
JPS59155166A (en) * 1984-01-17 1984-09-04 Hitachi Ltd Semiconductor device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07121189B2 (en) * 1986-06-16 1995-12-25 旭化成工業株式会社 Plant cultivation

Also Published As

Publication number Publication date
JPS5389690A (en) 1978-08-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4327368A (en) CMOS Transistor pair with reverse biased substrate to prevent latch-up
US4365263A (en) Semiconductor integrated circuit device composed of insulated gate field-effect transistor
KR19990055066A (en) Semiconductor memory device having triple well structure and manufacturing method thereof
GB1563863A (en) Igfet inverters and methods of fabrication thereof
US4183093A (en) Semiconductor integrated circuit device composed of insulated gate field-effect transistor
EP0349021B1 (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
US5945715A (en) Semiconductor memory device having a memory cell region and a peripheral circuit region and method of manufacturing the same
JPS6050066B2 (en) MOS semiconductor integrated circuit device
US4476479A (en) Semiconductor device with operating voltage coupling region
JPS6120147B2 (en)
JP2002134752A (en) Semiconductor device
JPS58170048A (en) Semiconductor device
JPH10335489A (en) Semiconductor memory cell
KR900003940B1 (en) Complementary mos ic device
JPH05291574A (en) Semiconductor device
JPS59155166A (en) Semiconductor device
KR20000047592A (en) Semiconductor memory device
JPS60223157A (en) Semiconductor device
JP2515033B2 (en) Method for manufacturing semiconductor static memory device
JP2601664B2 (en) Insulated gate field effect semiconductor device
JPH0222858A (en) Semiconductor device
JPS6043027B2 (en) Method for manufacturing integrated circuit device using complementary field effect transistors
JPS5911667A (en) Integrated circuit
JPH0330468A (en) Semiconductor device
CA1079409A (en) Semiconductor integrated circuit device composed of insulated gate field-effect transistors