JPS5848959A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPS5848959A
JPS5848959A JP56146287A JP14628781A JPS5848959A JP S5848959 A JPS5848959 A JP S5848959A JP 56146287 A JP56146287 A JP 56146287A JP 14628781 A JP14628781 A JP 14628781A JP S5848959 A JPS5848959 A JP S5848959A
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Kazuhiko Hashimoto
一彦 橋本
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D84/00Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers
    • H10D84/80Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers characterised by the integration of at least one component covered by groups H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integration of IGFETs
    • H10D84/82Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers characterised by the integration of at least one component covered by groups H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integration of IGFETs of only field-effect components
    • H10D84/83Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers characterised by the integration of at least one component covered by groups H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integration of IGFETs of only field-effect components of only insulated-gate FETs [IGFET]
    • H10D84/85Complementary IGFETs, e.g. CMOS
    • H10D84/854Complementary IGFETs, e.g. CMOS comprising arrangements for preventing bipolar actions between the different IGFET regions, e.g. arrangements for latchup prevention

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明祉半導体装置に係り、肴に相補型半導体装置に関
する。
相補型半導体装置は、低消費電力で動作速度が高スピー
ドであシ、電源電圧の変動に対して安定な動作で強く、
雑音余裕度が大きいなどの優れたweを持つために辺年
益々その用途が広がシつりある。しかし、これら優れた
特徴をもつものの、集積度があがらない、ラッチマ、f
現象を生じるなどの欠点を49でぃた。これらの欠点は
、相互に関連する部分をもつが、集積度に関して拡最近
の超LSI技術によ〉緩和され、相補型半導体装置の最
大の問題点はツウチア。
!現象の最良の防止策がないととであった。
相補型半導体装置線、一般にたとえは第1図に示すよう
な構造である。すなわち、N形のクリコン基板1の一方
面にP影領域2を形成し、この領域2および基板Jにン
ースυ)、ドレーンの)、r−1,)からなる互いに相
反する動作をするMOS )ランリスタ3.4を形成し
、入力端子■1イに入力信号を印加すると出力端子v0
tltに出力信号が得られる構成になっている。このよ
うな構造の相補型半導体装置において、2ツチプ、f現
象は次のようにして発生する。すなわち、基板lに形成
されている寄生PNP )ランゾスタと寄生NPN )
 ?ンリスタはそれぞれフレフタとペースとで結合し、
いわゆるPNPN−yイリスタ構造を形成し、このサイ
リスタ構造が動作した場合には大電流が流れ、相補型半
導体装置の動作を阻害し、遂には大電流による発熱で相
補型半導体装置を破壊する現象を呈する。との現象をラ
ッチア、グ現象と言っている・この2.チア、プ現象の
生ずる条件は、PNPN構造が形成され■外来雑音電圧
がサイリスタ(PNPN構造)に入ること。
■サイリスタがターンオンすること。
■ターンオン状態が維持されること。
などの3つの条件を満足することである。このう、チア
、プ現象を防止するには、上記3つの条件のうち少なく
とも1項を生じさせないことである。
このようなう、テア、グ現象の防止は従来次のように行
っている。すなわち、第1の手段は。
寄生サイリスタ構造(PNPN構造)の形成を防止する
為に、それぞれのMOS )ランリスタ3,4を分離す
る方法がある。この代表的な例は、5os(s%1le
on On 8aph%my)に相補型半導体装置を形
成するととである。このように構成すると、それぞれの
トランジスタがサファイアもしくは酸化物で分離される
為に、サイリスタ構造にならず、う、テア、f現象を生
じない、しかしながら、この方法は製造方法が複雑にな
るという欠点がある。
第20手段は、たとえに特開昭50−98791号公報
に開示されているように、寄生ナイリスタ内のPNP 
)ランゾスタとNPN )ランリスタとの間の電気的径
路を遮断する層を形成する方法である。この方法は、製
造工程が簡易化されるものの、連断層を特別に必要とす
るために半導体装置の面積が増加し、集積度があがらな
いという欠点がある。
第3の手段は、第1図で示す横型PNP )う/リスタ
のペースを長くシ、ターンオン条件を成立させない方法
である。この方法も、ペースをターンオンさせない長さ
に長くするため、第2の手段と同様に半導体装置の面積
が増加し、集積度があがらないという欠点がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされた亀ので、その目的と
するところは、相補的に動作する半導体回路を一導電型
半導体基板および複数の異なる導電型の領域に形成する
に際し、これら領域はそれぞれ異なる抵抗値を有する半
導体領域に形成するととにより、う、チア、デ現象を防
止するとともに集積度が落ちることなく、製造方法も複
雑でない半導体装置を提供することにある。
以下、本発明の一実施例を相補型MO8−RAM(ラン
ダム・アクセス・メモリ)に適用した場合について説明
する。
第2図において、半導体基板たとえばN形りリプン基板
21に互いに相補的に動作する半導体素子を形成する半
導体領域はそれぞれ次のように形成する。N形りリコン
基板2ノの一方内面に深さがたとえば5μmで、不純物
濃度がたとえば7 X 101551−3のP形半導体
領域22を形成し、他方の導電型はシリコン基板21の
残っている部分を用いる。そして、これらの領域に相補
的に動作するようにメモリセル、行デコーダ、列デコー
ダなどの回路を形成し、これらの回路以外のRAM回路
を相補的に動作するように基板21の他の部分に形成す
る。この場合、う、チアヅデ現象を防止するため、に上
記P形半導体領域22と単位面積幽りの抵抗値が異なる
ようにP影領域を形成する。すなわち、シリコン基板2
ノの他の部分KP形不純物を注入して、。
深さがたとえば8μmで、不純物濃度がたとえば7X1
0  ts  OP形半導体領域23を形成し、この領
域23とシリコン基板21にメモリセル。
行デコーダ、列デフーダなどの回路以外のRAM回路を
相補的に形成するものである。このように形成したP形
半導体領域22のシート抵抗は約9にΩ/口となり、ま
たP形半導体領域23の7−ト抵抗は約6にΩ/口とな
る。
このように構成した相補型MO8−RAMの場合、次の
ような効果が得られる。すなわち、相補型半導体装置で
は、電源・信号入出力回路に外来雑音が入ることが多く
、半導体基板が高抵抗のとき基板中の電位降下によシタ
ーンオン条件を満足してしまう場合が多い。まえ、相補
型半導体装置面積の60〜70%はメそリセルおよび行
デコー〆、列デコーダが占める。これらの点を考慮する
と、前記P形半導体領域2Sに形成される回路面積は少
ないので、相補型半導体装置の面積増加は少なく、しか
もP形半導体領域23のシート抵抗が比較的低いので、
ラッチアップ現象を防止できるなどの優れた効果を有す
るものである。
なお、上記実施例でくN形シリコン基板の例について説
明したが、P形シリコン基板を用いて亀よく、その場合
祉逆導電形・とじてN形を用いれば良い。また、P形半
導体領域22と23は、それぞれ深さを5/#!!Iと
8μmに形成した例について説明したが、深さは差異が
あればよく。
例えばそれぞれ深さを4μmと10μmあるいは3μm
と7μmの組み合せなどでもよく、そのとき前記P形半
導体領域12.23の不純物濃度はおよそ1015〜1
0”ear−3が最適である・さらに、P形半導体領域
zitezsに形成される回路は、ラッチアップ現象の
生じ易い回路を、よ〕深いP形半導体領域に形成すれば
よく、特に限定されない。
次に、本発明の他の実施例についてtJ/c3図を参照
して説明する。この実施例も上記実施例と同様に相補型
MO8−RAMに適用した場合である。
wc3図において、N形シリコン基板IIの一方内面に
深さがたとえば5μmで、不純物11度がたとえば7x
lOcm  のP形半導体領域32を形成し、他方の導
電、型はシリコン基板2ノの残っている部分を用いる。
そして、これらの領塚に相補的に動作するようにメそリ
セル、行デコーダ、列デコーダなどの回路を形成し、こ
れらの回路以外のRAM回路を相補的に動作するように
シリコン基板3ノの他の部分に形成する。この場合、う
、チア、f現象を防止するために上記P形半導体領域S
2と単位百積当シの抵抗値が異なるようにP影領域を形
成する。すなわち、シリコン基板31の他の部分にP形
不純物を注入して、深さがたとえば5μmで、不純物濃
度がたとえば1.6X10  α のP形半導体領域3
3を形成し、この領域8Sとシリコン基板S1にメモリ
セル、行デコーダ、列デツーダなどの回路以外のRAM
回路を相補的に形成するものである。このよう迦して形
成したP形半導体領域32のり一ト抵抗は約9 kQ/
口となり、またP形半導体領域33のシート抵抗は約4
krV口となる。
このように構成し九相補型MO8−RAMの場合、次の
ような効果が得られる。すなわち、相補型半導体装置で
は、電源・信号入出力回路に外来雑音が入ることが多く
、半導体基板が高抵抗のとき基板中の電位降下によシタ
ーンオン条件を満足してしまう場合が多い。また、相補
型半導体装置面接の60〜70チはメモリセルおよび行
デコーダ、列デコーダが占める。これらの点を考躍する
と、前記P形半導体領域3Sに形成される回路面積は少
ないので、相補型半導体装置の面積増加杜少なく、シか
もP形半導体領域3Bのシート抵抗が低いので、う、チ
アラグ現象を防止できる優れた効果を有するものでおる
なお、上記実施例では、N形シリコン基板を用いた例に
ついて説明したが、P形りリフン基板でもよく、その場
合は逆導電形としてN形を用いれば良い。また、P形半
導体領域32゜33は、それぞれ不純物111度を7x
lOcrn と1.6 X 10”ex−”にした例に
ついて説明したが、単位面積轟シの抵抗値が異なれば何
れの不純物濃度でもよい。たとえば8 X 10”3−
3と2 X 10”tm−s6 ルイf;J 4 X 
10”ex−3+!:lX103  の組み合せなどで
もよい。さらに。
P形半導体領域32.33に形成される回路は、う、チ
ア、プ現象の生じ易い回路を、よシネ細物濃度の高いP
形半導体領域に形成すれダよく。
特に限定されない。
また、紡記実施例では、RAMに適用した場合について
説明したが、たとえばROM (リード・オンリ・メモ
リ)あるいはマイクロデロセ、すなどの半導体装置に適
用しても、その作用効果は変わらない。すなわち、RO
Mにおいてもメモリセル、デコー〆、周辺回路などの領
域に分かれておシ、メモリセル部が面積的に最も大きく
、一方周辺回路は入出力回路を含むために外来ノイズが
入シ易いが、面積的には小さい。したがって、メモリセ
ルおよびデ;−〆の半導体領域の深さを他に比べて浅く
することで同様の効果が得られる。また、マイクロデロ
セ、すにおいても、この中にROMおよびRAMなどを
含む場合、入出力に関係しない規則的な・量ターンを用
いる場合があシ、これも同様の効果が期待できるもので
ある。
以上説明したように本発明によれば、相補的に動作する
半導体回路をクー導電型半導体基板および該基板に設け
た複数の異なる導電型の半導体領域に形成するに際し、
上記各半導体領域を異なる単位面積当シの抵抗値に形成
することによシ、う、チア、デ現象を防止するとともに
集積度が落ちることなく、製造方法も複雑にならない半
導体装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の相補型半導体装置を説明するための断面
図、@2図は本発明の一実施例を説明するための断面図
、第3図は本発明の他の実施例を説明するための断面図
である。 22.31・・・N形7リコン基板、22 、2 J。 32e3s・・・P形半導体領域。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  相補的に動作する半導体回路を一導電型半導
    体基板および複数の異なる導電型の半導体領域に形成す
    るに際し、これら各半導体領域は単位面積当シの抵抗値
    が異なることを特徴とする半導体装置。
  2. (2)  前記具なる抵抗値の半導体領域は深さが異な
    っているととを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    半導体装置。
  3. (3)  前記具なる抵抗値の半導体領域状不純物濃度
    が異なっていることを特徴とする特許請求の範囲81項
    記載の半導体装置。
  4. (4)  前記具なる抵抗値の半導体領域は、第1の領
    域の不純物濃度が5X10 as  乃至8x10 譚
     の範囲に選択し、他の領域は第1の領域よシも小さく
    することを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導
    体装置。
  5. (5)  前記具なる抵抗値の半導体領域は、第1の領
    域の深さを3 /Jm乃至10 jlmの範囲にし、他
    の領域社第1の領域よ〕も浅くすることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項記載の半導体装置・
JP56146287A 1981-09-18 1981-09-18 半導体装置 Granted JPS5848959A (ja)

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