JPS6248060A - 相補性回路技術による集積回路 - Google Patents

相補性回路技術による集積回路

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JPS6248060A JP61196476A JP19647686A JPS6248060A JP S6248060 A JPS6248060 A JP S6248060A JP 61196476 A JP61196476 A JP 61196476A JP 19647686 A JP19647686 A JP 19647686A JP S6248060 A JPS6248060 A JP S6248060A
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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、基板バイアス電圧発生器を有する相補性回路
技術による集積回路に関する。
〔従来の技術〕
この種の回路では半導体基板は回路の接地電位ではなく
、基板バイアス電圧発生器により発生される基板バイア
ス電圧にある。埋め込まれているn伝導性の槽状半導体
領域を設けられているp伝導性の材料から成る半導体基
板では、基板バイアス電圧は約−2ないし一3Vの負の
電圧である。
この場合・半導体基板上に槽状半導体領域の外側に設け
られている電界効果トランジスタのソース領域は接地電
位に接続されている。
供給電圧のスイッチオンの瞬間に、いま考察しているp
伝導性の半導体基板は先ず、外部電位に接続されていな
い“フローティングの状態にある。その際に該基板は、
一方では槽状半導体領域と基板との間、また他方では接
地電位にあるソース領域と基板との間に存在している阻
止層キャパシタンスを経て一時的に正のバイアス電圧に
充電され、この正のバイアス電圧は基板バイアス電圧発
生器が有効になる際に初めて再び崩壊し、その出力端に
次第に形成される負の基板バイアス電圧により置換され
る。しかし、集積回路の作動中に、半導体基板から基板
バイアス電圧発生層を経てその接地電位にある端子に導
き出されるより大きい電流が基板バイアス電圧発生器の
内部抵抗における電圧降下により半導体基板の正のバイ
アス電圧に通じ得る。しかし、正のバイアス電圧は集積
回路に対する高い安全性を危険にするおそれがある。
なぜならば、一般に集積回路の損傷を意味する“ラッチ
・アンプ”作用が惹起され得るからである。
“ランチ・アンプ”作用を理解するためには、柵状半導
体領域内に位置する第1のチャネル形式の電界効果トラ
ンジスタの端子と半導体基板上にこの領域の外側に位置
する第2のチャネル形式の電界効果トランジスタの端子
との間に一般に交互の伝導形式の4つの相続く半導体層
が存在しており、その際に前者のトランジスタの1つの
端子領域が第1の半導体層を、槽状半導体領域が第2の
半導体層を、半導体基板が第3の半導体調を、またl&
者のトランジスタの1つの端子領域が第4の半導体層を
形成することから出発し得る。半導体基板の正のバイア
ス電圧の際には第3の半導体層と第4の半導体層との間
のpn接合が、前記トランジスタ端子の間にこの4層構
造の内部の寄生的サイリスク作用に起因する電流経路が
生ずるまでに導通方向にバイアスされ得る。その後、こ
の電流経路は正の基板バイアス電圧の崩壊後も残留し、
集積回路を熱的に過負荷し得る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明の目的は、冒頭に記載した種類の回路であって、
“ラッチ・アップ”作用の生起がほぼ回避される回路を
提供することである。
〔問題点を解決するための手段〕
この目的は、本発明によれば、特許請求の範囲第1項お
よび第4項に記載の回路により達成される。特許請求の
範囲第2項、第3項、第5項および第6項には本発明の
好ましい実施態様があげられている。
〔発明の効果〕
本発明により得られる利点は特に、半導体基板に与えら
れており“ラッチ・アンプ”作用を惹起し得る望ましく
ない極性のバイアス電圧が簡単な手段によりこの危険を
排除する値に制限されることである。
〔実施例〕
以下、図面に示されている実施例により本発明を一層詳
細に説明する。
図面には、ドープされた半導体材料、たとえばn伝導性
のシリコンから成る半導体基板1の上に構成されている
本発明による集積回路が示されている。基板1はその境
界面1aまで延びているn伝導性の柵状の半導体領域2
を有する。半導体領域2の外側に基板l内にn+ドープ
された半導体領域3および4が埋め込まれており、これ
らの領域はnチャネル電界効果トランジスタT1のソー
スおよびドレイン領域を形成している。領域3と領域4
との間に位置するチャネル範囲はゲート5により覆われ
ており、このゲート5は端子6を設けられており、また
たとえばS i02から成る薄い電気絶縁層7により境
界面1aから隔てられている。ソース領域3は、接地電
位VSSにある端子8と接続されている。さらに、半導
体領域2内にはp+ドープされた領域9およびIOが埋
め込まれており、これらの領域はpチャネル電界効果ト
ランジスタT2のソースおよびドレイン領域を形成して
いる。領域9と領域loとの間に位置するチャネル範囲
はゲート11により覆われており、このゲート5は端子
12を設けられており、またたとえばS i O2から
成る薄い電気絶縁層13により境界面1aから隔てられ
ている。T2のソース領域9は、供給電位Vopを与え
られている端子14と接続されている。端子14と接続
されているn1ドープされた接触領域15を介して半導
体領域2は供給電圧VOOに接続されている。
さらに、たとえば−2ないし一3Vの負の基板バイアス
電圧を発生する基板バイアス電圧発生器16が設けられ
ている。この基板バイアス電圧発生器の出力端17は、
半導体基板1内に埋め込まれているp+ドープされた接
触領域18と接続されている。それによって半導体基板
1は基板バイアス電圧発生器16により発生された負の
基板バイアス電圧にあり、他方において半導体基板1内
に位置するトランジスタ、たとえばTIのソース@域、
たとえば領域3は接地電位vssにある。
それにより、なかんずく、半導体基板1内に位置するト
ランジスタのソース領域の阻止層キャパシタンスの減少
が達成される。
破線19に沿って端子8と端子14との間に位置する4
jiii!構造3.1.2および9の内部に生起し得る
“ランチ・アンプ”作用を回避するため、基板バイアス
電圧発生器16の端子17はショットキ・ダイオードD
を介して、接地電位にある回路点と接続されている。図
示されている実施例では、この回路点は端子8に相当す
る。半導体基板1内に埋め込まれており境界面1aまで
延びている約10 ” cm−3のドーピング濃度を有
するn伝導性の半導体領域20は、半導体領域20と協
同してショットキ・ダイオードを成す金属接触部21を
設けられている。金属接触部21は好ましくは高融点金
属のケイ化物、特にケイ化タンタル(TaSi2)から
成っている。しかし、それ自体は公知の仕方でショット
キ・ダイオードに対して使用される他の材料、たとえば
白金またはモリブデンを使用することも考えられる。さ
らに、金属接触部21はアルミニウムから成っていても
よいし、また高融点金属のケイ化物から成る第1の部分
層とアルミニウムまたはAlSiから成り第1の部分層
の上側に位置する第2の部分層とを含む二重層から成っ
ていてもよい。金属接触部21は基板バイアス電圧発生
器16の出力端17と接続されており、また半導体領域
20はn+ドープされた接触領域22を経て端子8と接
続されている。
ショットキ・ダイオードDの順方向しきい電圧は約0.
2Vであり、従ってnチャネルトランジスタ、たとえば
TIのソース@域、たとえば領域3と半導体基板1との
間のpn接合の順方向しきい電圧よりも小さい。いま半
導体基板がショットキ・ダイオードDの順方向しきい電
圧を超える正の・マイアス電圧にあれば、ショットキ・
ダイオードDは導通する。このことは、半導体基板1の
正のバイアス電圧がショットキ・ダイオードDの順方向
しきい電圧に制服されることを意味する。しかし、それ
によって、半導体基板1のノマイアス電圧が、nチャネ
ルトランジスタ、たとえばT1のソース領域と半導体基
板lとの間のpn接合の順方向しきい電圧に達し、また
はそれを超えるような値に上昇すること(このことは“
ラッチ・ア・ノブ”作用に通じ得る)が防止される。
ショットキ・ダイオードのクランプ作用はたとえば、供
給電圧VOOのスイッチオンの際に半導体基板′1が端
子14と端子8との間の容量性分圧により、基板バイア
ス電圧発生器16がまだ十分な負のバイアス電圧を供給
しない間に正のノ〈イアスミ圧に高められるときに開始
する。続いて出力端17における負のバイアス電圧が形
成し始めるときに初めて、ショットキ・ダイオードがそ
の順方向しきい電圧の下方超過の際に阻止状態となり、
従って前記のクランプ作用は妨げられる。作動中に、半
導体基板1および部分18.17および16を経て接地
電位VSSにある端子16aに流れ出る大きな電流が生
じると、基板バイアス電圧発生器16の内部抵抗Wに、
出力端17、従ってまた半導体基板1が少なくとも一時
的に正のバイアス電圧に到達するような電圧降下が生じ
得る。この場合にもショットキ・ダイオードDは順方向
しきい電圧の上方超過の際に導通し、従って出力端17
における電圧は再びショットキ・ダイオードDの順方向
しきい電圧に制服される。このクランプ作用は、半導体
基板1に再び負のバイアス電圧が生じ始めてショットキ
・ダイオードDのI11方向しきい電圧が下方超過され
れば直ちに、妨げられる。
基板バイアス電圧発生器16が半導体基板1の上に一緒
に集積されていることは目的にかなっている。
前記の実施例とならんで本発明は、n伝導性の基板がn
伝導性の柵状の半導体trI域を設けられている実施例
をも含んでいる。その際にすべての半導体部分の伝導形
式およびすべての電圧の極性はそれぞれ反転される。こ
の場合、半導体領域20は省略され、従って金属接触部
21はn伝導性の半導体基板1と直接に接触し、その際
に金属接触部21は基板バイアス電圧発生器16の出力
端17ではなく’Vssにある回路点8と接続されてい
る。
本発明の好ましい応用は、メモリセルとモノリシックに
集積されている大きな集積密度を有するグイナミソク半
導体メモリの周辺回路への応用である。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の実施例の概要を示す断面図である。 1・・・半導体基板、2・・・槽状半導体領域、3・・
・端子領域、6・・・端子、7・・・絶縁層、8・・・
回路点、11・・・ゲート、13・・・絶縁層、14・
・・端子、】5・・・接触領域、16・・・基板バイア
ス電圧発生器、17・・・出力端、20・・・半導体領
域、21・・・金泥接触部、D・・・ショットキ・ダイ
オード、T1、T2・・・電界効果トランジスタ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)互いに異なるチャネル形式の電界効果トランジスタ
    (T1、T2)を有し、それらのうち少なくとも1つの
    第1の電界効果トランジスタ(T1)はp伝導性の半導
    体基板(1)内に、また少なくとも1つの第2の電界効
    果トランジスタ(T2)は半導体基板内に設けられてい
    るn伝導性の槽状半導体領域(2)内に配置されており
    、この半導体領域(2)は供給電圧(V_D_D)と接
    続されており、少なくとも1つの第1の電界効果トラン
    ジスタ(T1)の端子領域(3)が接地電位(V_S_
    S)を与えられており、また半導体基板(1)が、負の
    基板バイアス電圧を発生する基板バイアス電圧発生器(
    16)と接続されており、この基板バイアス電圧発生器
    (16)に接地電位および供給電圧が供給される相補性
    回路技術による集積回路において、半導体基板(1)内
    に埋め込まれているn伝導性の半導体領域(20)が、
    この半導体領域(20)と共にショットキ・ダイオード
    (D)を形成する金属接触部(21)を設けられており
    、この金属接触部(21)が基板バイアス電圧発生器(
    16)の出力端(17)と接続されており、また上記半
    導体領域(20)が接地電位にある回路点(8)と接続
    されていることを特徴とする相補性回路技術による集積
    回路。 2)基板バイアス電圧発生器(16)が半導体基板(1
    )上に一緒に集積されていることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載の集積回路。 3)金属接触部(21)が高融点金属のケイ化物、特に
    ケイ化タンタルから成っていることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項または第2項記載の集積回路。 4)互いに異なるチャネル形式の電界効果トランジスタ
    (T1、T2)を有し、それらのうち少なくとも1つの
    第1の電界効果トランジスタ(T1)はn伝導性の半導
    体基板(1)内に、また少なくとも1つの第2の電界効
    果トランジスタ(T2)は半導体基板内に設けられてい
    るp伝導性の槽状半導体領域(2)内に配置されており
    、この半導体領域(2)は供給電圧(V_D_D)と接
    続されており、少なくとも1つの第1の電界効果トラン
    ジスタ(T1)の端子領域(3)が接地電位(V_S_
    S)を与えられており、また半導体基板(1)が、正の
    基板バイアス電圧を発生する基板バイアス電圧発生器(
    16)の出力端(17)と接続されており、この基板バ
    イアス電圧発生器(16)に接地電位および供給電圧が
    供給される相補性回路技術による集積回路において、半
    導体基板が、この半導体基板と共にショットキ・ダイオ
    ード(D)を形成する金属接触部を設けられており、ま
    たこの金属接触部が接地電位にある回路点(8)と接続
    されていることを特徴とする相補性回路技術による集積
    回路。 5)基板バイアス電圧発生器(16)が半導体基板(1
    )上に一緒に集積されていることを特徴とする特許請求
    の範囲第4項記載の集積回路。 6)金属接触部(21)が高融点金属のケイ化物、特に
    ケイ化タンタルから成っていることを特徴とする特許請
    求の範囲第4項または第5項記載の集積回路。
JP61196476A 1985-08-26 1986-08-21 相補性回路技術による集積回路 Expired - Lifetime JPH0738434B2 (ja)

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DE3530428 1985-08-26
DE3530428.6 1985-08-26

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JPS6248060A true JPS6248060A (ja) 1987-03-02
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US (1) US4807010A (ja)
EP (1) EP0213425B1 (ja)
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