JPS61296758A - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

Info

Publication number
JPS61296758A
JPS61296758A JP60139351A JP13935185A JPS61296758A JP S61296758 A JPS61296758 A JP S61296758A JP 60139351 A JP60139351 A JP 60139351A JP 13935185 A JP13935185 A JP 13935185A JP S61296758 A JPS61296758 A JP S61296758A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
channel
integrated circuit
mo8fet
channel mosfet
field effect
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.)
Pending
Application number
JP60139351A
Other languages
English (en)
Inventor
Tetsunori Wada
哲典 和田
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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 Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP60139351A priority Critical patent/JPS61296758A/ja
Publication of JPS61296758A publication Critical patent/JPS61296758A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Logic 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】 (発明の技術分野〕 本発明は、微細素子からなる相補型MOSインバータを
含む半導体集積回路に関する。
(発明の技術的背景とその問題点) 絶縁ゲート型電界効果トランジスタ (以下MO8FETと称する)を集積したMO8型集積
回路の高集積化は目覚ましいものがある。
MO8集積回路の高集積化は素子の微細加工技術の進歩
に負うところが大きい。MO8型集積回路のうち、nチ
ャネルMO8FETとpチャネルMO8FETを用いて
相補型MOSインバータ(以下CMOSインバータと称
する)を構成する、いわゆるCMO8集積回路は、単位
面積当りの消費電力が少なく、高集積化にとって極めて
有利なものとして注目されている。
CMO8集積回路において、現在一般に用いられている
電源電圧VDD−5Vをそのまま用いて構成素子を更に
微細した場合、特にチャネル長(ゲート長)が1μm以
下になるまで微細化した場合、チャネル領域のドレイン
近傍に強電界(≧5X10’V/ca+)が形成され、
長時間動作させると素子の電気的特性が劣化して回路の
誤動作を引起こすようになる。この様な素子の電気的特
性の劣化は特にnチャネル間O8FETの場合に顕著で
ある。これは、nチャネル間O8FETの場合、pチャ
ネルMO8FETよりもインパクト・イオン化現象が起
り易いためである。
従来この問題に対して、MOSFETのドレインとゲー
トに定常的に高電圧を印加して静的ストレスを与えるこ
とにより特性の安定化を図る、LDD構造等の信頼性の
高い素子構造を導入する、その他素子製造工程を改良す
る、等といった対処がなされてきた。しかしながら、微
細化されたMOSFETを集積したCMO8集積回路を
実際に動作させると、スイッチング動作に伴う強電界。
に起因する素子特性の経時劣化は容易には避けられない
。このことを以下に説明する。
第3図はCMO8集積1回路の基本構成要素であるCM
OSインバータの等価回路である。電源電位VDD側に
pチャネルMO8FET−Qp、接地電位Vss側にn
チャネル間O8FET−QNが設けられてCMOSイン
バータが構成される。
通常0M08回路の設計に当たっては、nチャネル間O
8FET−QNとpチャネルMO8FET−Qpのチャ
ネル・コンダクタンスが等しくなるようにゲート長及び
ゲート幅が設定される。
MOSFETのチャネル・コンダクタンスは、μ・Co
x(W/L) で表わされる。ここにμは移動度、Coxはゲート絶縁
膜厚、Wはチャネル幅、Lはチャネル長である。Siの
場合正孔の移動度μPは電子の移動度μNの約172で
あるから、これを補償してnチャネル間O8FETとp
チャネルMO8FETのチャネル・コンダクタンスを等
しくするためには例えば、nチャネルM O,S F 
E Tのチャネル幅WをpチャネルMO8FETのそれ
の1/2に設定し、他のパラメータは同じにする。
このようにnチャネルMO8F’ETとpチャネルMO
8FETのコンダクタンスを等しく設定したCMOSイ
ンバータがスイッチング動作をすると、nチャネル間O
8FETの動作点は、ゲート電圧Va−ドレイン電圧V
D平面上で第4図の実線上を動く。即ち、nチャネル間
O8FETがオン状態からオフ状態に変化する時に、ド
レイン電圧、VDが高い状態でゲート電圧Vaが急激な
変化を示す領域がある。このスイッチング動作の過渡状
態で、nチャネル間O8FETのチャネル領域のドレイ
ン近傍に強電界が形成され、これが素子特性の劣化の原
因となるのである。
上記したCMOSインバータのスイッチング動作に伴う
nチャネル間O8FETでの強電界の形成される様子を
、更に詳しく第5図及び第6図を参照して説明する。こ
れらの図で、(a)は素子構造であって21がp型Si
層、22がn++ソース領域、23がn+型トドレイン
領域24がゲート電極であり、25がチャネル領域であ
る。また(b)は、ゲート電極下の基板表面部の電位分
布である。
第5図はnチャネル間O8FETがオンの状態(Va 
=1.V、Vn−1V) であ’Q、コノトキ図示のよ
うにチャネル領域25は電子で満たされて、電子電流が
流れている。この状態から、ゲート電圧Vaを急激にO
vに下げてこのnチャネルM○5FETをオフにした状
態が第6図である。このときチャネルは消失するが、残
留していた電子はドレイン側に移動するため、図示のよ
うにドレイン近傍の微少領域Bに急峻な電位勾配、即ち
強電界が形成され、ここで激しいインパクト・イオン化
現象が発生する。
こうしてスイッチング動作の過渡状態でnチャネル間O
8FETのドレイン近傍でインパクト・イオン化が起こ
ると多数のホット・キャリアが生成され、これがドレイ
ン近傍のゲート絶縁膜中にトラップされて、素子の電気
的特性の経時変化をもたらすことになる。つまり、先に
示した第4図の位相空間において、斜線を施した領域A
が危険動作点領域であって、CMOSインバータのスイ
ッチング動作に伴いnチャネル間O8FETの動作意が
この危険動作点領域Aを通ることが、nチャネルMO8
FETの特性の経時変化をもたらす原因となっている。
〔発明の目的〕
本発明は上記した点に鑑みなされたもので、スイッチン
グ動作に伴う特性の経時変化を低減した、CMO8集積
回路を提供することを目的とする。
〔発明の概要〕
本発明は、チャネル長1μm以下のMOSFETを用い
たCMOSインバータを含む集積回路において、nチャ
ネルMO8FETのチャネル・コンダクタンスをpチャ
ネルMO8FETのそれより大とし、かつnチャネルM
O8FETの動作点が、ドレイン電圧VD≧4V、ゲー
ト電圧Va≧1■を同時に満たす範囲を通らないように
したことを特徴とする。
〔発明の効果〕
本発明によれば、CMOSインバータのスイッチング動
作での過渡状態でインパクト・イオン化現象を効果的に
抑制することができ、特性の経時劣化の少ない信頼性に
優れたCMO8集積回路が得られる。またnチャネルM
O8FETのチャネル・コンダクタンスをpチャネルM
O8FETのそれより大きくするために例えば、nチャ
ネルMO8FETとpチtネルMO8FETのチャネル
幅を等しく設定すると、CMO8集積回路のパターン設
計が容易になる。
〔発明の実施例〕
以下本発明の詳細な説明する。
第1図は一実施例のCMO8集積回路におけるひとつの
CMOSインバータ部分の平面図である。
1はn型S1領域に形成されたp型ウェルであり、この
p型ウェル1にnチャネルMO8FET−QNが形成さ
れ、n型Si領域にpチャネルMO8FET−Qpが形
成されている。2,3はソース、ドレインとなるn+型
層、4.5は同じくソース、ドレインとなるp+型層で
あり、6はゲート電極である。nチャネルMO8FET
−QN、pチャネ/L/MO8FET−QpいftLも
図に示すように、ゲート長(即ちチャネル長)は1μm
とし、ゲート幅(即ちチャネル幅)は3μmとしている
。また図には示していないが、この実。
施例ではゲート絶縁膜厚も互いに等しい。
従ってこの実施例では、CMOSインバータを構成する
nチャネルMO8FET−QNのチャネル・コンダクタ
ンスはpチャネルMO8FET−Qpのそれより大きく
なっている。
第2図はこの実施例のCMOSインバータを5V電源に
よりスイッチング動作させた時の動作点の軌跡を、VD
−Va平面上で示したものである。
図の斜線を施した領域Aは、第3図のそれと同様危険動
作点領域である。図示のようにこの実施例ノ場合、動作
点ハ、VD≧4■、Va≧1.5Vを同時に満たす範囲
を通らないよう設定され、危険動作点領域Aを避けてい
る。
この実施例によれば、CMOSインバータのスイッチン
グ動作において、nチャネルMO8FETのオン状態か
らオフ状態への過渡状態でそのドレイン近傍でのインパ
クト・イオン化現象が抑制される。これにより、特性の
経時劣化の少ない信頼性の高いCMO8集積回路が得ら
れる。またこの実施例の場合、nチャネルMO8FET
とpチャネルMO8FETの形状、寸法を等しくしてい
るため、CMO8集積回路のパターン設計が容易である
なお、本発明は上記した実施例に限られるものではない
例えば上記実施例では、nチャネルMO8FETのチャ
ネル・コンダクタンスをpチャネルMO8FETのそれ
より大きくするために、両者の形状寸法を等しくしたが
、チャネル幅を従来と同様1/2の関係にしたまま、チ
ヤネル長あるいはゲート絶縁膜厚を選択することにより
上記実施例と同様のチャネル・コンダクタンスの関係を
満たすようにしてもよい。またチャネル幅による調整と
、チャネル長やゲート絶縁膜厚による調整を適当の組み
合わせてもよい。
その他、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で種々変形
して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一*癌例のCMO8集積回路における
CMOSインバータ部分の平面図、第2図はそのCMO
Sインバータのスイッチング動作時のnチャネルMO8
FETの動作点軌跡を示す図、第3図はCMOSインバ
ータの等価回路図、第4図は従来のCMOSインバータ
のスイッチング動作時のnチャネルMO8FETの動作
点軌跡を示す図、第5図(a)(b)は同じくnチャネ
ルMO8FETのオン状態でのチャネルの様子と基板表
面の電位分布を示す図、第6図(a>(b)は同じくそ
のnチャネルMO8FETのオン状態からオフ状態へ変
化する過渡状態でのチャネルの様子と基板表面部の電位
分布を示す図である。 1・・・p型ウェル、2,3・・・n+型層、4.5・
・・p+型層、6・・・ゲート電極、QN・・・nチャ
ネルMO8FET、Qp・・・pチャネルMO8FET
。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1図 O 第2図 VD。 SS 第3図 O 第4図 (a) (b) 第5図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)チャネル長1μm以下のnチャネル絶縁ゲート型
    電界効果トランジスタとpチャネル絶縁ゲート型電界効
    果トランジスタを用いた相補型MOSインバータを含む
    半導体集積回路において、前記nチャネル絶縁ゲート型
    電界効果トランジスタのチャネル・コンダクタンスを前
    記pチャネル絶縁ゲート型電界効果トランジスタのそれ
    より大とし、かつ前記nチャネル絶縁ゲート型電界効果
    トランジスタの動作点が、ドレイン電圧V_D≧4V、
    ゲート電圧V_G≧1.5Vを同時に満たす範囲を通ら
    ないようにしたことを特徴とする半導体集積回路。
  2. (2)前記nチャネル絶縁ゲート型電界効果トランジス
    タのチャネル長及びチャネル幅をそれぞれ前記pチャネ
    ル絶縁ゲート型電界効果トランジスタのチャネル長及び
    チャネル幅と等しく設定した特許請求の範囲第1項記載
    の半導体集積回路。
JP60139351A 1985-06-26 1985-06-26 半導体集積回路 Pending JPS61296758A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60139351A JPS61296758A (ja) 1985-06-26 1985-06-26 半導体集積回路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60139351A JPS61296758A (ja) 1985-06-26 1985-06-26 半導体集積回路

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS61296758A true JPS61296758A (ja) 1986-12-27

Family

ID=15243301

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60139351A Pending JPS61296758A (ja) 1985-06-26 1985-06-26 半導体集積回路

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS61296758A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018030043A1 (ja) * 2016-08-09 2018-02-15 ソニー株式会社 固体撮像素子及び電子機器

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018030043A1 (ja) * 2016-08-09 2018-02-15 ソニー株式会社 固体撮像素子及び電子機器
US10911706B2 (en) 2016-08-09 2021-02-02 Sony Corporation Solid-state imaging element and electronic equipment

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8129798B2 (en) Semiconductor device comprising fully-depleted and partially-depleted FinFETs
US6222234B1 (en) Semiconductor device having partially and fully depleted SOI elements on a common substrate
US6468848B1 (en) Method of fabricating electrically isolated double gated transistor
US20080303095A1 (en) Varying mugfet width to adjust device characteristics
JP3250711B2 (ja) 低電圧soi型論理回路
JPH11102229A (ja) 低電圧及び低スタンバイ電流用トランジスタの選択的バイアスを有する集積回路及び関連方法
US6876039B2 (en) Variable threshold voltage complementary MOSFET with SOI structure
JPH07505742A (ja) 二重ゲート付き半導体素子
JP5299752B2 (ja) 半導体装置
JP2005032767A (ja) 半導体集積回路、半導体装置および半導体装置の製造方法
JPS61296758A (ja) 半導体集積回路
JP2951292B2 (ja) 相補型半導体装置及びその製造方法
CN100508195C (zh) 半导体器件及其操作方法
US6632686B1 (en) Silicon on insulator device design having improved floating body effect
JP3248791B2 (ja) 半導体装置
JP3259395B2 (ja) 半導体集積回路
TW200541057A (en) High voltage operating field effect transistor, bias circuit therefor and high voltage circuit thereof
JPH04280474A (ja) Mos型トランジスタ
JPS6378574A (ja) 半導体装置の製造方法
JP2002289697A (ja) 相補型絶縁ゲート型トランジスタ
JP2540754B2 (ja) 高耐圧トランジスタ
US8354725B2 (en) MIM transistor
JPH098317A (ja) 薄膜トランジスタ
JPS6235667A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH0590515A (ja) 電圧転送回路