JPH0358475A - 半導体メモリ - Google Patents
半導体メモリInfo
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- JPH0358475A JPH0358475A JP1193507A JP19350789A JPH0358475A JP H0358475 A JPH0358475 A JP H0358475A JP 1193507 A JP1193507 A JP 1193507A JP 19350789 A JP19350789 A JP 19350789A JP H0358475 A JPH0358475 A JP H0358475A
- Authority
- JP
- Japan
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- well region
- input
- type well
- output circuit
- type
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- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
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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。
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、半導体基板にメモリセル部と周辺回路が集積
化された半導体メモリに関する。
化された半導体メモリに関する。
本発明は、半導体基板にメモリセル部と周辺回路が集積
化された半導体メモリにおいて、N型の半導体基板に、
周辺回路のうちの入出力回路を負電源に接続された所定
のP型のウェル領域内に形成すると共に、上記入出力回
路以外の周辺回路とメモリセル部を上記P型のウェル領
域よりも不純物濃度が高く、かつ上記P型のウェル領域
に接続される電源と異なる電源が接続される他のウェル
領域に形成して構威することにより、入出力回路でのア
ンダーシュート(V,,レベルより低い波高値或分の入
力により発生する少数キャリアのメモリセル部への影響
)を防止しつつ、各素子での微細化に伴なうショートチ
ャネル効果(パンチスルー電流,サブスレッショルド特
性劣化,しきい値電圧■1のチャネル長依存及びドレイ
ン電圧依存.ブレイクダウン現象.ホットエレクトロン
効果,ゲート絶縁膜破壊等)を軽減して回路動作の安定
性並びに素子の信頼性を図るようにすると共に、プロセ
ス設計,デバイス設計に関するマージンを大きくとるこ
とができるようにしたものである。
化された半導体メモリにおいて、N型の半導体基板に、
周辺回路のうちの入出力回路を負電源に接続された所定
のP型のウェル領域内に形成すると共に、上記入出力回
路以外の周辺回路とメモリセル部を上記P型のウェル領
域よりも不純物濃度が高く、かつ上記P型のウェル領域
に接続される電源と異なる電源が接続される他のウェル
領域に形成して構威することにより、入出力回路でのア
ンダーシュート(V,,レベルより低い波高値或分の入
力により発生する少数キャリアのメモリセル部への影響
)を防止しつつ、各素子での微細化に伴なうショートチ
ャネル効果(パンチスルー電流,サブスレッショルド特
性劣化,しきい値電圧■1のチャネル長依存及びドレイ
ン電圧依存.ブレイクダウン現象.ホットエレクトロン
効果,ゲート絶縁膜破壊等)を軽減して回路動作の安定
性並びに素子の信頼性を図るようにすると共に、プロセ
ス設計,デバイス設計に関するマージンを大きくとるこ
とができるようにしたものである。
また、本発明は、上記半導体メモリにおいて、P型の半
導体基板に、周辺回路のうちの入出力回路を所定電位に
設定されたN型のウェル領域に囲まれたP型のウェル領
域に形或すると共に、上記入出力回路以外の周辺回路と
メモリセル部を他のウェル領域に形成して構戒すること
により、入出力回路でのアンダーシュートを防止しつつ
、各素子での微細化設計に伴なうショートチャネル効果
を軽減して回路動作の安定性並びに素子の信頼性を図る
と共に、プロセス設計,デバイス設計に関するマージン
を大きくとることができるようにしたものである. 〔従来の技術〕 従来のMOS型トランジスタを用いたランダム・アクセ
ス・メモリ等の半導体メモリは、第4図に示すように、
P型の半導体基板(51)に、P型のウェル領域(52
)を形成し、該ウェル領域(52)内にN型のソース領
域(53)及び(54)とN型のドレイン領域(55)
及び(56)とゲート電極(57)及び(58)と容量
(59)及び(60)から或る2ビット構或のDRAM
(ダイナミックRAM)を形或し(図示の例では2ビ
ット構或としたが、実際は多数ビットのDI?AMが形
成される)、P型のウェル領域(52)以外の半導体基
板(51)内には例えばN型層(61)とN型のソース
領域(62). ドレイン領域(63)及びゲート電
極(64)から或る周辺回路部(65)が形成されてな
る。そして、V isレベルより低い波高戒分の入力に
より発生する少数キャリアがメモリセル部(66)に影
響を及ぼして容量(59)及び(60)に蓄積された情
報を破壊するという所謂アンダーショートを防止するた
めに、基板バイアスV subとして−3v程度印加し
ている. 〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、従来の半導体メモリにおいては、周辺回
路部(65)及びメモリセル部(66)を構成するMO
S型トランジスタのチャネル長が1.0μm以上の場合
、問題はなかったが、最近の高集積化に伴なうMOS型
トランジスタの微細化設計によりチャネル長をサブミク
ロン以下にした場合、−3■という深い基板バイアスを
印加すると、各素子においてソース領域,ドレイン領域
からチャネル領域に空乏層が延び、この空乏層の戒長に
よって実効チャネル長が短かくなり、所謂ショートチャ
ネル効果を招来させるという不都合がある.特に、しき
い値電圧Vいについては、チャネル長依存性やドレイン
電圧依存性が大きくなり、トランジスタの動作条件によ
っては、しきい値電圧Vt&が異なったり、プロセス条
件(ゲート長のばらつき等)によってトランジスタのし
きい値電圧■いが大きくシフトし、例えばメモリセル部
(66)のトランジスタのリーク電流につながるなどの
問題が生じ、その結果、デザインルールに余裕のないプ
ロセス設計,デバイス設計を強いられることとなってデ
バイス製造に関する工程の複雑化並びに不良品の多発化
が誘発されるという不都合がある.これらの問題を回避
するために、基板バイアスV sumを浅く(例えば−
1〜−2V)にすることが考えられるが、上記アンダー
シュートに対する防止効果が低下するため、容易に基板
バイアスV subを浅くすることはできない。
導体基板に、周辺回路のうちの入出力回路を所定電位に
設定されたN型のウェル領域に囲まれたP型のウェル領
域に形或すると共に、上記入出力回路以外の周辺回路と
メモリセル部を他のウェル領域に形成して構戒すること
により、入出力回路でのアンダーシュートを防止しつつ
、各素子での微細化設計に伴なうショートチャネル効果
を軽減して回路動作の安定性並びに素子の信頼性を図る
と共に、プロセス設計,デバイス設計に関するマージン
を大きくとることができるようにしたものである. 〔従来の技術〕 従来のMOS型トランジスタを用いたランダム・アクセ
ス・メモリ等の半導体メモリは、第4図に示すように、
P型の半導体基板(51)に、P型のウェル領域(52
)を形成し、該ウェル領域(52)内にN型のソース領
域(53)及び(54)とN型のドレイン領域(55)
及び(56)とゲート電極(57)及び(58)と容量
(59)及び(60)から或る2ビット構或のDRAM
(ダイナミックRAM)を形或し(図示の例では2ビ
ット構或としたが、実際は多数ビットのDI?AMが形
成される)、P型のウェル領域(52)以外の半導体基
板(51)内には例えばN型層(61)とN型のソース
領域(62). ドレイン領域(63)及びゲート電
極(64)から或る周辺回路部(65)が形成されてな
る。そして、V isレベルより低い波高戒分の入力に
より発生する少数キャリアがメモリセル部(66)に影
響を及ぼして容量(59)及び(60)に蓄積された情
報を破壊するという所謂アンダーショートを防止するた
めに、基板バイアスV subとして−3v程度印加し
ている. 〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、従来の半導体メモリにおいては、周辺回
路部(65)及びメモリセル部(66)を構成するMO
S型トランジスタのチャネル長が1.0μm以上の場合
、問題はなかったが、最近の高集積化に伴なうMOS型
トランジスタの微細化設計によりチャネル長をサブミク
ロン以下にした場合、−3■という深い基板バイアスを
印加すると、各素子においてソース領域,ドレイン領域
からチャネル領域に空乏層が延び、この空乏層の戒長に
よって実効チャネル長が短かくなり、所謂ショートチャ
ネル効果を招来させるという不都合がある.特に、しき
い値電圧Vいについては、チャネル長依存性やドレイン
電圧依存性が大きくなり、トランジスタの動作条件によ
っては、しきい値電圧Vt&が異なったり、プロセス条
件(ゲート長のばらつき等)によってトランジスタのし
きい値電圧■いが大きくシフトし、例えばメモリセル部
(66)のトランジスタのリーク電流につながるなどの
問題が生じ、その結果、デザインルールに余裕のないプ
ロセス設計,デバイス設計を強いられることとなってデ
バイス製造に関する工程の複雑化並びに不良品の多発化
が誘発されるという不都合がある.これらの問題を回避
するために、基板バイアスV sumを浅く(例えば−
1〜−2V)にすることが考えられるが、上記アンダー
シュートに対する防止効果が低下するため、容易に基板
バイアスV subを浅くすることはできない。
また、上記P型の半導体基板(51)の代わりにN型の
半導体基板を用いてメモリセル部(66)が形成された
P型のウェル領域(52)を分離し、N型の半導体基板
内の周辺回路部でのアンダーシュートによって発生した
少数キャリアの影響をメモリセル部(66)に与えない
ようにして基板バイアスV tubを浅くするという方
法が考えられるが、N型の半導体基板中にP型のウェル
領域(52)を形或すると基板抵抗が高くなり、それに
伴なって基板電位の変動が生じ易くなり、メモリセル部
(66)でのリーク電流の発生につながるという不都合
がある。
半導体基板を用いてメモリセル部(66)が形成された
P型のウェル領域(52)を分離し、N型の半導体基板
内の周辺回路部でのアンダーシュートによって発生した
少数キャリアの影響をメモリセル部(66)に与えない
ようにして基板バイアスV tubを浅くするという方
法が考えられるが、N型の半導体基板中にP型のウェル
領域(52)を形或すると基板抵抗が高くなり、それに
伴なって基板電位の変動が生じ易くなり、メモリセル部
(66)でのリーク電流の発生につながるという不都合
がある。
本発明は、このような点に鑑み威されたもので、その目
的とするところは、周辺回路部でのアンダーシュートを
防止しつつ、MOS型トランジスタのシッートチャネル
効果を軽減することができる半導体メモリを提供するこ
とにある。
的とするところは、周辺回路部でのアンダーシュートを
防止しつつ、MOS型トランジスタのシッートチャネル
効果を軽減することができる半導体メモリを提供するこ
とにある。
また、本発明は、基板電位の変動が生じない構成を採用
しながらも周辺回路部でのアンダーシュートを防止しつ
つ、MOS型トランジスタのショートチャネル効果を軽
減することができる半導体メモリを提供することにある
。
しながらも周辺回路部でのアンダーシュートを防止しつ
つ、MOS型トランジスタのショートチャネル効果を軽
減することができる半導体メモリを提供することにある
。
本発明の半導体メモリは、N型の半導体基板(1)に、
周辺回路部(4)のうちの入出力回路(4a)を負電源
(電位V ..)に接続された所定のP型のウェル領域
(2)内に形成すると共に、入出力回路(4a)以外の
周辺回路(4b)とメモリセル部(5)をP型のウェル
領域(2)に接続される電源(電位■▲。)と異なる電
源(電位V,,)が接続される他のウェル領域(3)に
形成して構成する。
周辺回路部(4)のうちの入出力回路(4a)を負電源
(電位V ..)に接続された所定のP型のウェル領域
(2)内に形成すると共に、入出力回路(4a)以外の
周辺回路(4b)とメモリセル部(5)をP型のウェル
領域(2)に接続される電源(電位■▲。)と異なる電
源(電位V,,)が接続される他のウェル領域(3)に
形成して構成する。
また本発明の半導体メモリは、P型の半導体基Fi.(
41)に、周辺回路部(4)のうちの入出力回路(4a
)を所定電位V ccに設定されたN型のウェル領域(
43)に囲まれたP型のウェル領域(44)に形成する
と共に、入出力回路(4a)以外の周辺回路(4b)と
メモリセル部(5)を他のウェル領域(42)に形成し
て構或する。
41)に、周辺回路部(4)のうちの入出力回路(4a
)を所定電位V ccに設定されたN型のウェル領域(
43)に囲まれたP型のウェル領域(44)に形成する
と共に、入出力回路(4a)以外の周辺回路(4b)と
メモリセル部(5)を他のウェル領域(42)に形成し
て構或する。
上述の本発明の構或によれば、入出力回路(4a)をメ
モリセル部(5)及び周辺回路(4b)が形成されたP
型のウェル領域(3)以外のP型ウェル領域(2)に形
成し、各P型のウェル領域(2)及び(3)に接続する
電源を異にするようにしたので、入出力回路(4a)の
みにアンダーシュートの防止を目的とした電位v1。を
電源として印加することができると共に、メモリセル部
(5)及び周辺回路(4b)には、ショートチャネル効
果が生じない程度の電位V isを電源として印加する
ことができる。また、メモリセル部(5)及び周辺回路
(4b)が形成されるP型のウェル領域(3)の不純物
濃度を入出力回路(4a)が形成されるP型のウェル領
域(2)よりも高く設定するようにしたので、各メモリ
セル部(5),周辺回路(4b)及び入出力回路(4a
)のしきい値電圧Vthを動作上最適な電位に設定する
ことが可能となる.また、入出力回路(4a)を他の周
辺回路(4b)と分離させて形成するようにしたので、
入出力回路(4a)のみのチャネル長を長くしても、し
きい値電圧vti+の設定上、他の周辺回路(4b)に
影響を与えることがなく、入出力回路(4a)でのショ
ートチャネル効果の発生も防止することができる。
モリセル部(5)及び周辺回路(4b)が形成されたP
型のウェル領域(3)以外のP型ウェル領域(2)に形
成し、各P型のウェル領域(2)及び(3)に接続する
電源を異にするようにしたので、入出力回路(4a)の
みにアンダーシュートの防止を目的とした電位v1。を
電源として印加することができると共に、メモリセル部
(5)及び周辺回路(4b)には、ショートチャネル効
果が生じない程度の電位V isを電源として印加する
ことができる。また、メモリセル部(5)及び周辺回路
(4b)が形成されるP型のウェル領域(3)の不純物
濃度を入出力回路(4a)が形成されるP型のウェル領
域(2)よりも高く設定するようにしたので、各メモリ
セル部(5),周辺回路(4b)及び入出力回路(4a
)のしきい値電圧Vthを動作上最適な電位に設定する
ことが可能となる.また、入出力回路(4a)を他の周
辺回路(4b)と分離させて形成するようにしたので、
入出力回路(4a)のみのチャネル長を長くしても、し
きい値電圧vti+の設定上、他の周辺回路(4b)に
影響を与えることがなく、入出力回路(4a)でのショ
ートチャネル効果の発生も防止することができる。
また、上述の本発明の構或によれば、P型の半導体基板
(41)を用いたので、基板電位の変動はほとんどなく
、しきい値電圧Vthの変化量を減少させることができ
ると共に(特に、しきい値電圧■いのチャネル長依存及
びドレイン電圧依存を低減化することができる)、各メ
モリセル部(5).周辺回路(4b)及び人出力回路(
4a)内の接合部分の浮遊容量を減少させることができ
、構或素子間のリーク電流を抑制することができる。ま
た、入出力回路(4a)をN型のウェル領域(43)中
のP型のウェル領域(44)内に形成したので、アンダ
ーシュートによって発生した少数キャリアをN型のウェ
ル領域(43)でトリップし、メモリセル部(5)への
影響を防ぐことができる。従って、P型のウェル領域(
44)内の入出力回路(4a)及びP型のウェル領域(
42)内のメモリセル部(5)及び周辺回路(4b)に
シ司−トチャネル効果を引起こさない程度の電位V。h
を電源として供給することができる. 〔実施例〕 以下、第1図〜第3図を参照しながら本発明の実施例を
説明する. 第1図は、第1実施例に係る半導体メモリを示す構威図
である.この半導体メモリは、N型の半導体基板(1)
にP型のウェル領域(2)及び(3)を形或し、一方の
ウェル領域(2)に周辺回路部(4)のうちの入出力回
路(4a)を形成すると共に、他方のウェル領域(3)
に入出力回路(4a)以外の周辺回路(例えば、センス
アンプ,デコーダ,シフトレジスタなど) (4b)と
メモリセル部(5)を形成して成る。
(41)を用いたので、基板電位の変動はほとんどなく
、しきい値電圧Vthの変化量を減少させることができ
ると共に(特に、しきい値電圧■いのチャネル長依存及
びドレイン電圧依存を低減化することができる)、各メ
モリセル部(5).周辺回路(4b)及び人出力回路(
4a)内の接合部分の浮遊容量を減少させることができ
、構或素子間のリーク電流を抑制することができる。ま
た、入出力回路(4a)をN型のウェル領域(43)中
のP型のウェル領域(44)内に形成したので、アンダ
ーシュートによって発生した少数キャリアをN型のウェ
ル領域(43)でトリップし、メモリセル部(5)への
影響を防ぐことができる。従って、P型のウェル領域(
44)内の入出力回路(4a)及びP型のウェル領域(
42)内のメモリセル部(5)及び周辺回路(4b)に
シ司−トチャネル効果を引起こさない程度の電位V。h
を電源として供給することができる. 〔実施例〕 以下、第1図〜第3図を参照しながら本発明の実施例を
説明する. 第1図は、第1実施例に係る半導体メモリを示す構威図
である.この半導体メモリは、N型の半導体基板(1)
にP型のウェル領域(2)及び(3)を形或し、一方の
ウェル領域(2)に周辺回路部(4)のうちの入出力回
路(4a)を形成すると共に、他方のウェル領域(3)
に入出力回路(4a)以外の周辺回路(例えば、センス
アンプ,デコーダ,シフトレジスタなど) (4b)と
メモリセル部(5)を形成して成る。
入出力回路(4a)は、N型層(6)とN型のソース領
域(7)、ドレイン領域(8)及びゲート電極(9)か
ら或り、N型N(6)とゲート電極(9)に入力端子(
IN)が接続され、ソース領域(7)に出力端子(OU
T)が接続される.ドレイン領域(8)には所定電位V
。が供給される.この人出力回路(4a)が形成される
ウェル領域(2)には、他にP型層(10)が形成され
、このP型層(10)には、入出力回路(4a)でのア
ンダーシュートを防止するために−3〜−4vの比較的
深い負電位V8。が印加される。このとき、このP型の
ウェル領域(2)の不純物濃度は、負電位V.。に対応
して稀薄となっている。これは、入出力回路(4a)の
しきい値電圧Vいを動作上最適なほぼ0.8Vに設定す
るためであり、−3〜−4Vと比較的深い負電位■、。
域(7)、ドレイン領域(8)及びゲート電極(9)か
ら或り、N型N(6)とゲート電極(9)に入力端子(
IN)が接続され、ソース領域(7)に出力端子(OU
T)が接続される.ドレイン領域(8)には所定電位V
。が供給される.この人出力回路(4a)が形成される
ウェル領域(2)には、他にP型層(10)が形成され
、このP型層(10)には、入出力回路(4a)でのア
ンダーシュートを防止するために−3〜−4vの比較的
深い負電位V8。が印加される。このとき、このP型の
ウェル領域(2)の不純物濃度は、負電位V.。に対応
して稀薄となっている。これは、入出力回路(4a)の
しきい値電圧Vいを動作上最適なほぼ0.8Vに設定す
るためであり、−3〜−4Vと比較的深い負電位■、。
が印加されるとしきい値電圧Vいは高くなるが、ウェル
領域(2)の不純物濃度を低くすることによってしきい
値電圧Vいを低下させて上記の如くほぼ0.8■に落ち
着かせる。また、V ioが−3〜−4Vと比較的深い
負電位であるため、入出力回路(4a)内において微細
化に伴なうショートチャネル効果が大となるが、この場
合、入出力回路(4a)のチャネル長を長くすればよい
。このとき、チャネル長の延長化に伴なってしきい値電
圧■いが低下するため、予め設計段階で動作時のしきい
値電圧Vthがほぼ0.8vになるよう不純物濃度,負
電位V io及びチャネル長を設定しておく。
領域(2)の不純物濃度を低くすることによってしきい
値電圧Vいを低下させて上記の如くほぼ0.8■に落ち
着かせる。また、V ioが−3〜−4Vと比較的深い
負電位であるため、入出力回路(4a)内において微細
化に伴なうショートチャネル効果が大となるが、この場
合、入出力回路(4a)のチャネル長を長くすればよい
。このとき、チャネル長の延長化に伴なってしきい値電
圧■いが低下するため、予め設計段階で動作時のしきい
値電圧Vthがほぼ0.8vになるよう不純物濃度,負
電位V io及びチャネル長を設定しておく。
周辺回路(4b)は、図示の例ではN型のソース領域(
11). ドレイン領域(12)及びゲート電極(l
3)から戒り、ゲート電極(l3)に外部端子(14)
が接続される。
11). ドレイン領域(12)及びゲート電極(l
3)から戒り、ゲート電極(l3)に外部端子(14)
が接続される。
メモリセル部(5)は、N型のソースjJf域(15)
及び(16)とN型のドレイン領域(17)及び(18
)とゲート電極(19)及び(20)と容! (21)
及び(22)から或る2ビット構戒のDRAMを形成し
てなる(図示の例では、2ビット構戒としたが、実際は
多数ビットのDRAMが形成される)。尚、(23)及
び(24)はビット線、(25)及び(26)はワード
線として用いられる。
及び(16)とN型のドレイン領域(17)及び(18
)とゲート電極(19)及び(20)と容! (21)
及び(22)から或る2ビット構戒のDRAMを形成し
てなる(図示の例では、2ビット構戒としたが、実際は
多数ビットのDRAMが形成される)。尚、(23)及
び(24)はビット線、(25)及び(26)はワード
線として用いられる。
そして、これら周辺回路(4b)及びメモリセル部(5
)が形成されるP型のウェル領域(3)には、他にP型
71(27)が形成され、このP型Fii (27)に
接地電位V ssが印加される。このとき、このウェル
領域(3)の不純物濃度は、接地電位■。に応じて負電
位V▲。が印加されるウェル領域(2)よりも高くなっ
ている.これは、上述したように、ウェル領域(3)内
の周辺回路(4b)及びメモリセル部(5)のしきい値
電圧Vいを動作上最適な0.8v程度にするためである
.ただし、メモリセル部(5)でのリーク電流を抑える
ために、メモリセル部(5)表面の不純物濃度をこのウ
ェル領域(3)の不純物濃度よりも高くしてメモリセル
部(5)のしきい値電圧Vいを高めに設定する。このメ
モリセル部(5)の不純物濃度を高くする方法としては
、ウェル領域(3)の形成後にメモリセル部(5)表面
に不純物をイオン注入して表面濃度を調整すればよい.
その他の方法としては、第2図に示すように、N型の半
導体基板(1)中に3つのP型のウェル領域(2),(
3a)及び(3b)を形成し、ウェル領域(2), (
3a) , (3b)の順に不純物濃度を高くする.そ
して、最も濃度の低いウェル領域(2)に入出力回路(
4a)を形成し、中濃度のウェル領域(3a)に周辺回
路(4b)を、高濃度のウェル領域(3b〉にメモリセ
ル部(5)を夫々形成すればよい。この場合、入出力回
路(4a)が形成されるウェル領域(2)にP型71(
31)を形成して、上記と同時に、該P型層(31)に
負電位■.。を印加すると共に、周辺回路(4b)及び
メモリセル部(5)が形成されるウェル領域(3a)及
び(3b)にも夫々P型層(32)及び(33)を形成
して、該各P型層(32)及び(33)に接地電位V
asを印加する。尚、半導体基板(1l)には、N型で
あることから、所定電位V。が印加される. 上述の如く本例によれば、N型の半導体基板(1)を用
いて周辺回路(4)のうちの入出力回路(4a)を分離
させてP型のウェル領域(2)内に形或すると共に、入
出力回路(4a)以外の周辺回路(4b)とメモリセル
部(5)を上記P型のウェル領域(2)以外の分離され
たP型のウェル領域(3)に形成するようにしたので、
P型のウェル領域(2)と(3)には、電位の異なる電
源を夫々接続することが可能となり、P型のウェル領域
(2)には、人出力回路(4a)でのアンダーシュート
の防止を目的とした負電位v五。を印加することができ
ると共に、P型のウェル領域(3)には、周辺回路(4
b)及びメモリセル部(5)での微細化に伴なうショー
トチャネル効果の防止を目的とした電位V ssを印加
することができる。また、P型のウェル領域(3)の不
純物濃度をP型のウェル領域(2)よりも高く設定する
ようにしたので、P型のウェル領域(2)内の人出力回
路(4a)のしきい値電圧VthとP型のウェル領域(
3)内のメモリセル部(5)及び周辺回路(4b)のし
きい値電圧■いを動作上最適な電位(約0.8V)に設
定することが可能となる。特に、本例では、P型のウェ
ル領域(3)内におけるメモリセル部(5)の表面濃度
をウェル領域(3)の濃度よりも高くしてメモリセル部
(5)のしきい値電圧■いを高くしたので、メモリセル
部(5)でのリーク電流を抑制することができる。また
、上述の如く入出力回路(4a)と他の周辺回路(4b
)とを分離して形成するようにしたので、入出力回路(
4a)のみのチャネル長を長くしてもしきい値電圧Vい
の設定上、他の周辺回路(4b)に影響を及ぼすことが
ない。即ち、通常、入出力回路(4a)のみのチャネル
長を長くした場合、入出力回路(4a)のしきい値電圧
Vthが他の周辺回路(4b)のしきい値電圧Vいより
も低下し、外部からの信号あるいは周辺回路(4b)か
らの信号を正常に入出力することができないという不都
合が生じるが、本例では入出力回路(4a)と周辺回路
(4b)を夫々P型のウェル領域(2)及び(3)で分
離して形成したので、入出力回路(4a)と周辺回路(
4b)のしきい値電圧Vいの設定を個別に行なうことが
でき、入出力回路(4a〉のみのチャネル長を長くして
も入出力回路(4a)と周辺回路(4b)のしきい値電
圧Vいをほぼ同じ値に設定することが可能となる。
)が形成されるP型のウェル領域(3)には、他にP型
71(27)が形成され、このP型Fii (27)に
接地電位V ssが印加される。このとき、このウェル
領域(3)の不純物濃度は、接地電位■。に応じて負電
位V▲。が印加されるウェル領域(2)よりも高くなっ
ている.これは、上述したように、ウェル領域(3)内
の周辺回路(4b)及びメモリセル部(5)のしきい値
電圧Vいを動作上最適な0.8v程度にするためである
.ただし、メモリセル部(5)でのリーク電流を抑える
ために、メモリセル部(5)表面の不純物濃度をこのウ
ェル領域(3)の不純物濃度よりも高くしてメモリセル
部(5)のしきい値電圧Vいを高めに設定する。このメ
モリセル部(5)の不純物濃度を高くする方法としては
、ウェル領域(3)の形成後にメモリセル部(5)表面
に不純物をイオン注入して表面濃度を調整すればよい.
その他の方法としては、第2図に示すように、N型の半
導体基板(1)中に3つのP型のウェル領域(2),(
3a)及び(3b)を形成し、ウェル領域(2), (
3a) , (3b)の順に不純物濃度を高くする.そ
して、最も濃度の低いウェル領域(2)に入出力回路(
4a)を形成し、中濃度のウェル領域(3a)に周辺回
路(4b)を、高濃度のウェル領域(3b〉にメモリセ
ル部(5)を夫々形成すればよい。この場合、入出力回
路(4a)が形成されるウェル領域(2)にP型71(
31)を形成して、上記と同時に、該P型層(31)に
負電位■.。を印加すると共に、周辺回路(4b)及び
メモリセル部(5)が形成されるウェル領域(3a)及
び(3b)にも夫々P型層(32)及び(33)を形成
して、該各P型層(32)及び(33)に接地電位V
asを印加する。尚、半導体基板(1l)には、N型で
あることから、所定電位V。が印加される. 上述の如く本例によれば、N型の半導体基板(1)を用
いて周辺回路(4)のうちの入出力回路(4a)を分離
させてP型のウェル領域(2)内に形或すると共に、入
出力回路(4a)以外の周辺回路(4b)とメモリセル
部(5)を上記P型のウェル領域(2)以外の分離され
たP型のウェル領域(3)に形成するようにしたので、
P型のウェル領域(2)と(3)には、電位の異なる電
源を夫々接続することが可能となり、P型のウェル領域
(2)には、人出力回路(4a)でのアンダーシュート
の防止を目的とした負電位v五。を印加することができ
ると共に、P型のウェル領域(3)には、周辺回路(4
b)及びメモリセル部(5)での微細化に伴なうショー
トチャネル効果の防止を目的とした電位V ssを印加
することができる。また、P型のウェル領域(3)の不
純物濃度をP型のウェル領域(2)よりも高く設定する
ようにしたので、P型のウェル領域(2)内の人出力回
路(4a)のしきい値電圧VthとP型のウェル領域(
3)内のメモリセル部(5)及び周辺回路(4b)のし
きい値電圧■いを動作上最適な電位(約0.8V)に設
定することが可能となる。特に、本例では、P型のウェ
ル領域(3)内におけるメモリセル部(5)の表面濃度
をウェル領域(3)の濃度よりも高くしてメモリセル部
(5)のしきい値電圧■いを高くしたので、メモリセル
部(5)でのリーク電流を抑制することができる。また
、上述の如く入出力回路(4a)と他の周辺回路(4b
)とを分離して形成するようにしたので、入出力回路(
4a)のみのチャネル長を長くしてもしきい値電圧Vい
の設定上、他の周辺回路(4b)に影響を及ぼすことが
ない。即ち、通常、入出力回路(4a)のみのチャネル
長を長くした場合、入出力回路(4a)のしきい値電圧
Vthが他の周辺回路(4b)のしきい値電圧Vいより
も低下し、外部からの信号あるいは周辺回路(4b)か
らの信号を正常に入出力することができないという不都
合が生じるが、本例では入出力回路(4a)と周辺回路
(4b)を夫々P型のウェル領域(2)及び(3)で分
離して形成したので、入出力回路(4a)と周辺回路(
4b)のしきい値電圧Vいの設定を個別に行なうことが
でき、入出力回路(4a〉のみのチャネル長を長くして
も入出力回路(4a)と周辺回路(4b)のしきい値電
圧Vいをほぼ同じ値に設定することが可能となる。
このように、入出力回路(4a)のみのチャネル長を長
くすることが可能であることから、P型のウェル頭域(
2)に比較的深い負電位v1。を印加しても入出力回路
(4a)でのショートチャネル効果を抑制することがで
きる.また、第2図に示すように、入出力回路(4a)
.周辺回路(4b)及びメモリセル部(5)を夫々P
型のウェル領域(2).(3a)及び(3b〉で分離す
るように構或すれば、入出力回路(4a).周辺回路(
4b)及びメモリセル部(5)毎にしきい値電圧■(.
.を設定することができ、選択性に優れる.以上のこと
からわかる通り、この第1実施例に係る半導体メモリに
よれば、入出力回路(4a)でのアンダーシュートを防
止しつつ、各MOS型トランジスタでの微細化設計に伴
なうシッートチャネル効果を軽減することができる.ま
た、このことからデザインルールにも余裕をもたせるこ
とができ、それに伴ないプロセス設計.デバイス設計に
関するマージンを大きくとることが可能となり、半導体
メモリの製造に関する工程の簡略化並びに歩留りの向上
を図ることができる. 次にP型の半導体基板を用いた第2実施例を第3図に基
いて説明する.尚、上記第1実施例と対応するものにつ
いて同符号を記し、その詳細説明は省略する. この第2実施例に係る半導体メモリは、P型の半導体基
板(41)に比較的深いP型のウェル領域(42)とN
型のウェル領域(43)を形成し、上記P型のウェル領
域(42)内に入出力回路(4a)以外の周辺回路(4
b)とメモリセル部(5)を形或すると共に、上記N型
のウェル領域(43)中に比較的浅いP型のウェル領域
(44)を形成し、更に該P型のウェル領域(44)内
に入出力回路(4a)を形或してなる.そして、P型の
ウェル領域(42)にP型層(45)を介L−CM+&
バ4 アスVm(−3v<Vgab≦OV)と同じ電位
を印加すると共に、N型のウェル領域(43)中のP型
のウェル領域(44)にもP型層(46)を介して上記
基板バイアスv1oと同じ電位を印加する.N型のウェ
ルN域(43)には、所定電位、本例ではvcc(5v
)が印加される.尚、基板バイアスV。bは、デザイン
ルールに応じて設定を変え、例えば0.5μmルールで
は−1v程度に設定される. 上述の如く本例によれば、入出力回路(4a)を周辺回
路(4b)と分離して深いN型のウェル碩域(43)中
に形成されたP型のウェル領域(44)内に形成したの
で、入出力回路(4a)でのアンダーシュートによって
発生した少数キャリアは、N型のウェル領域(43)に
トラップされ、メモリセル部(5)の存するP型のウェ
ル頷域(42)には注入されない。従って、P型のウェ
ル領域(42)及び(44〉に比較的浅い電位、本例で
は基板バイアスV *o( 3 V < V s−h
≦3V)と同じ電位を印加することが可能となり、その
結果、電源の数を減らすことができると共に、メモリセ
ル部(5)、周辺回路(4b)及び入出力回路(4a)
での微細化に伴なうショートチャネル効果を抑制するこ
とができる。第1実施例では、入出力回路(4a)での
ショートチャネル効果を抑制するために、人出力回路(
4a)のチャネル長を長くする必要があったが、この第
2実施例では、その必要がないため、全ての素子に関し
微細化させることができる。また、P型の半導体基板(
4l)を用いたので、基板バイアスV tabの変動は
ほとんどなく、各素子に関するしきい値電圧Vいの変化
量を減少させることができ(特に、しきい値電圧Vいの
チャネル長依存及びドレイン電圧依存を低減化させるこ
とができる)、シかも各素子に関する接合部分の浮遊容
量を減少させることができ、各素子間のリーク電流を抑
制することができる.以上のことからわかる通り、この
第2実施例に係る半導体メモリによれば、入出力回路(
4a)でのアンダーシュートによる少数キャリアの他素
子への注入を防止しつつ、各MOS型トランジスタでの
微細化に伴なうショートチャネル効果を軽減することが
できる。また、このことからデザインルールにも余裕を
もたせることができ、それに件ないプロセス設計,デバ
イス設計に関するマージンを大きくとることが可能とな
り、半導体メモリの製造に関する工程の簡略化並びに歩
留りの向上を図ることができる。
くすることが可能であることから、P型のウェル頭域(
2)に比較的深い負電位v1。を印加しても入出力回路
(4a)でのショートチャネル効果を抑制することがで
きる.また、第2図に示すように、入出力回路(4a)
.周辺回路(4b)及びメモリセル部(5)を夫々P
型のウェル領域(2).(3a)及び(3b〉で分離す
るように構或すれば、入出力回路(4a).周辺回路(
4b)及びメモリセル部(5)毎にしきい値電圧■(.
.を設定することができ、選択性に優れる.以上のこと
からわかる通り、この第1実施例に係る半導体メモリに
よれば、入出力回路(4a)でのアンダーシュートを防
止しつつ、各MOS型トランジスタでの微細化設計に伴
なうシッートチャネル効果を軽減することができる.ま
た、このことからデザインルールにも余裕をもたせるこ
とができ、それに伴ないプロセス設計.デバイス設計に
関するマージンを大きくとることが可能となり、半導体
メモリの製造に関する工程の簡略化並びに歩留りの向上
を図ることができる. 次にP型の半導体基板を用いた第2実施例を第3図に基
いて説明する.尚、上記第1実施例と対応するものにつ
いて同符号を記し、その詳細説明は省略する. この第2実施例に係る半導体メモリは、P型の半導体基
板(41)に比較的深いP型のウェル領域(42)とN
型のウェル領域(43)を形成し、上記P型のウェル領
域(42)内に入出力回路(4a)以外の周辺回路(4
b)とメモリセル部(5)を形或すると共に、上記N型
のウェル領域(43)中に比較的浅いP型のウェル領域
(44)を形成し、更に該P型のウェル領域(44)内
に入出力回路(4a)を形或してなる.そして、P型の
ウェル領域(42)にP型層(45)を介L−CM+&
バ4 アスVm(−3v<Vgab≦OV)と同じ電位
を印加すると共に、N型のウェル領域(43)中のP型
のウェル領域(44)にもP型層(46)を介して上記
基板バイアスv1oと同じ電位を印加する.N型のウェ
ルN域(43)には、所定電位、本例ではvcc(5v
)が印加される.尚、基板バイアスV。bは、デザイン
ルールに応じて設定を変え、例えば0.5μmルールで
は−1v程度に設定される. 上述の如く本例によれば、入出力回路(4a)を周辺回
路(4b)と分離して深いN型のウェル碩域(43)中
に形成されたP型のウェル領域(44)内に形成したの
で、入出力回路(4a)でのアンダーシュートによって
発生した少数キャリアは、N型のウェル領域(43)に
トラップされ、メモリセル部(5)の存するP型のウェ
ル頷域(42)には注入されない。従って、P型のウェ
ル領域(42)及び(44〉に比較的浅い電位、本例で
は基板バイアスV *o( 3 V < V s−h
≦3V)と同じ電位を印加することが可能となり、その
結果、電源の数を減らすことができると共に、メモリセ
ル部(5)、周辺回路(4b)及び入出力回路(4a)
での微細化に伴なうショートチャネル効果を抑制するこ
とができる。第1実施例では、入出力回路(4a)での
ショートチャネル効果を抑制するために、人出力回路(
4a)のチャネル長を長くする必要があったが、この第
2実施例では、その必要がないため、全ての素子に関し
微細化させることができる。また、P型の半導体基板(
4l)を用いたので、基板バイアスV tabの変動は
ほとんどなく、各素子に関するしきい値電圧Vいの変化
量を減少させることができ(特に、しきい値電圧Vいの
チャネル長依存及びドレイン電圧依存を低減化させるこ
とができる)、シかも各素子に関する接合部分の浮遊容
量を減少させることができ、各素子間のリーク電流を抑
制することができる.以上のことからわかる通り、この
第2実施例に係る半導体メモリによれば、入出力回路(
4a)でのアンダーシュートによる少数キャリアの他素
子への注入を防止しつつ、各MOS型トランジスタでの
微細化に伴なうショートチャネル効果を軽減することが
できる。また、このことからデザインルールにも余裕を
もたせることができ、それに件ないプロセス設計,デバ
イス設計に関するマージンを大きくとることが可能とな
り、半導体メモリの製造に関する工程の簡略化並びに歩
留りの向上を図ることができる。
上記第2実施例では、P型の半導体基板(41)にP型
のウェル領域(42)を形成し、該P型のウェル領域(
42)内にNチャネルのメモリセル部(5)と周辺回路
(4b)を形成したが、その他、P型の半導体基板(4
1)にN型のウェル領域を形成し、該N型のウェル領域
にPチャネルのメモリセル部と周辺回路を形成するよう
にしてもよい。
のウェル領域(42)を形成し、該P型のウェル領域(
42)内にNチャネルのメモリセル部(5)と周辺回路
(4b)を形成したが、その他、P型の半導体基板(4
1)にN型のウェル領域を形成し、該N型のウェル領域
にPチャネルのメモリセル部と周辺回路を形成するよう
にしてもよい。
上記第l及び第2実施例では、メモリセル部(5)とし
てDRAMによるメモリ構造を示したが、その他SRA
Mによるメモリ構造としてもよい。
てDRAMによるメモリ構造を示したが、その他SRA
Mによるメモリ構造としてもよい。
本発明に係る半導体メモリによれば、人出力回路でのア
ンダーシュートを防止しつつ、各素子での微細化設計に
伴なうショートチャネル効果を軽減することができ、回
路動作の安定性並びに素子の信頼性を図ることができる
と共に、プロセス設計,デバイス設計に関するマージン
を大きくとることができ、半導体メモリの製造に関する
工程の簡略化並びに歩留りの向上を図ることができる.
ンダーシュートを防止しつつ、各素子での微細化設計に
伴なうショートチャネル効果を軽減することができ、回
路動作の安定性並びに素子の信頼性を図ることができる
と共に、プロセス設計,デバイス設計に関するマージン
を大きくとることができ、半導体メモリの製造に関する
工程の簡略化並びに歩留りの向上を図ることができる.
第1図は第1実施例に係る半導体メモリを示す構成図、
第2図は第1実施例の変形例を示す構成図、第3図は第
2実施例に係る半導体メモリを示す構戒図、第4図は従
来例に係る半導体メモリを示す構或図である。 (1)はN型半導体基板、(2)及び(3)はP型のウ
ェル領域、(4)は周辺回路部、(4a)は入出力回路
、(4b)は周辺回路、(5)はメモリセル部、(41
〉はP型半導体基板、〈42)及び(44)はP型のウ
ェル領域、(43)はN型のウェル領域である。
第2図は第1実施例の変形例を示す構成図、第3図は第
2実施例に係る半導体メモリを示す構戒図、第4図は従
来例に係る半導体メモリを示す構或図である。 (1)はN型半導体基板、(2)及び(3)はP型のウ
ェル領域、(4)は周辺回路部、(4a)は入出力回路
、(4b)は周辺回路、(5)はメモリセル部、(41
〉はP型半導体基板、〈42)及び(44)はP型のウ
ェル領域、(43)はN型のウェル領域である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、N型の半導体基板に、周辺回路のうちの入出力回路
を負電源に接続された所定のP型のウェル領域内に形成
し、上記入出力回路以外の周辺回路とメモリセル部を上
記P型のウェル領域よりも不純物濃度が高く、かつ上記
P型のウェル領域に接続される電源と異なる電源が接続
される他のウェル領域に形成して成る半導体メモリ。 2、P型の半導体基板に、周辺回路のうちの入出力回路
を所定電位に設定されたN型のウェル領域に囲まれたP
型のウェル領域に形成し、上記入出力回路以外の周辺回
路とメモリセル部を他のウェル領域に形成して成る半導
体メモリ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1193507A JPH0358475A (ja) | 1989-07-26 | 1989-07-26 | 半導体メモリ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1193507A JPH0358475A (ja) | 1989-07-26 | 1989-07-26 | 半導体メモリ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0358475A true JPH0358475A (ja) | 1991-03-13 |
Family
ID=16309206
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1193507A Pending JPH0358475A (ja) | 1989-07-26 | 1989-07-26 | 半導体メモリ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0358475A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5580055A (en) * | 1993-03-18 | 1996-12-03 | Sigma, Inc. | Amusement device and selectively enhanced display for the same |
| JP2003188278A (ja) * | 2002-11-01 | 2003-07-04 | Sharp Corp | 半導体装置 |
| US6906971B2 (en) | 1994-06-28 | 2005-06-14 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor integrated circuit device |
| JP2007273845A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Fujitsu Ltd | 半導体集積回路装置 |
-
1989
- 1989-07-26 JP JP1193507A patent/JPH0358475A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5580055A (en) * | 1993-03-18 | 1996-12-03 | Sigma, Inc. | Amusement device and selectively enhanced display for the same |
| US6906971B2 (en) | 1994-06-28 | 2005-06-14 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor integrated circuit device |
| JP2003188278A (ja) * | 2002-11-01 | 2003-07-04 | Sharp Corp | 半導体装置 |
| JP2007273845A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Fujitsu Ltd | 半導体集積回路装置 |
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