JPS6074660A - 3次元論理回路 - Google Patents

3次元論理回路

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Publication number
JPS6074660A
JPS6074660A JP58183418A JP18341883A JPS6074660A JP S6074660 A JPS6074660 A JP S6074660A JP 58183418 A JP58183418 A JP 58183418A JP 18341883 A JP18341883 A JP 18341883A JP S6074660 A JPS6074660 A JP S6074660A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gate
channel
positive voltage
turns
wiring
Prior art date
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Pending
Application number
JP58183418A
Other languages
English (en)
Inventor
Jun Koike
純 小池
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp, Nippon Electric Co Ltd filed Critical NEC Corp
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Publication of JPS6074660A publication Critical patent/JPS6074660A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D88/00—Three-dimensional [3D] integrated devices

Landscapes

  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated 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】 本発明は、論理回路に関する。
従来の0MO8論理素子においては2次元、つま多平面
的にウェーハ上に論理素子を形成していた。第1図に示
すNチャネル型MO8構造の単チャネル型3人力NOR
回路と第2図に示すCMO8構造の3人力NOR回路と
を比較して分かるように、0MO8)9ンジスタ(以下
C−MO8Tと呼ぶ。)ではNチャネル型MO8)ラン
リスタ(以下N−MO8Tと呼ぶ。)とPチャネル型M
O8)ランリスタ(以下P−MO8Tと呼ぶ。)との相
補動作を基本としている為に、まず第1にN−MO8’
I’、またはP −MOS Tで構成された単チャネル
型MO8集積回路に比べてC−MO8T構成の集積回路
では、同一回路をチップ上に形成する上において、C−
MO8T構成の方が多くのFランジスタ数を有する為に
チップ面積が大きくなるという欠点を有している。
第2にCMOSデバイス特有の構造的欠陥が上げられる
。第3図にCMOSデバイスの断面概略図を示す。第3
図において、2.3.6.7.10は、寄生チャネル防
止用のイオン打込みによって生成された蛸またはP+領
域のチャネルストッパである。
81.82,83.84は本CMOSデバイスに寄生す
るバイボー2トランジスタでアシ、本CMO8デバイス
の断面概略図上に概略的に、どのような構成でを化バイ
ポーラトランジスタが生成されるのかを重ねて図示した
ものである。つまシ第3図において、NPN型トランジ
スタS2は、Pウェル4をベースとし、N型シリコン基
板25をエミッタとし、N+拡散層をコレクタ5として
寄生し、PNPトランジスタS1は、N型基板25をベ
ースとし、P+拡散層1をエミッタとし、Pウェル4を
コレクタとして寄生する。他の83.84も同様に畜生
する。
更に第4図は、第3図における寄生バイポーラトランジ
スタが主要因と力って2ッチアップ動作現象を引き起こ
すW、理を簡略的に説明する為に第3図の寄生バイポー
ラトランジスタを用いて回路化した回路図である。第4
図においてVCCは正電圧電源とする。今回路の接地電
圧よシも低い負電圧が入力端子1に入力されると、17
.r8→16.r7→5.S2→3. r i→1.入
力端子を通って電流が流れ、前記電流によって5.82
のトランジスタがオンし、2、VCC−+12. r 
4−+13. r 5−+5.82−+3. r i−
+l、入力端子を通って、5.82のコレクタ電流IC
IJが流れ、12、 r 4の端子間に電位差が生じ、
この電位差が6、S3のベース、エミッタ電圧VBEs
を越えると、6.83のトランジスタもオンし、2.V
CC→6.S3→15、 r 6−417. r 8→
3.GNDを通ッテ6.83 ノコレクタ電流ICEj
が流れる。以上のよう力状態下において、1、入力端子
の負電圧入力が切れて本回路の接地電圧となっても、1
748に電圧降下が生じ続けている為に、この17. 
r 8の電圧降下によj9.5.82のトランジスタが
オンし続けることで、5.82 のコレクタ電流ICE
Iが流れ続け、従って6.S3のトランジスタもオンし
続ける為に6.83のコレクタ電流ICEIも流れ続け
、電源を一度オフしない限シ電流が流れ続ける、CMO
Sデバイス特有の構造的欠陥によるラッチアップ動作現
象が生ずる。
本発明は、3次元、つまり立体的にウェーッ・上に論理
素子を作成することにより、従来CMOSデバイスの欠
点とされてきたチップ上の平面的な面積効率を増し、従
って、単チャネル型MOSデバイスに対し、CMOSデ
バイスで同一回路機能を構成する上において、チップ上
で同等の平面的々面積を有することを可能とし、更に、
CMOSデバイスの構造的欠陥であるラッチアップ動作
現象を除去することを可能とする構造を持つCMOSデ
バイスを提供するととにある。
第5図に、本発明の詳細な説明する為のCMOSデバイ
スの断面概略図を示す。第5図のようにNチャネルMO
8)ランリスタを有し、前記NチャネルMO8)ランリ
スタが形成されている半導体チップの表面に対して垂直
方向に対向し、がっ、絶縁膜によシ、構造的に前記Nチ
ャネルMOSトランジスタと分離されたPチャネルMO
B):Itンジリスを有し、前記NチャネルMOSトラ
ンジスタのゲートと、前記PチャネルMO8)ランリス
タのゲートが共に、前記NチャネルMO8)ランリスタ
が形成されているP型MO8牛導体と、前記Pチャネル
MO8)ランリスタが形成されているN型M08半導体
との間にはさまれて存在することを特徴とする。
つtb、前述立体構造にすることによ)、同一5− 回路機能をシリコンチップ上に0MO8構成で生成する
上において単チャネルMO8構成とほぼ同等の半導体チ
ップ上の面積を要するにとどめることを可能とする。更
に、前述立体構造にし、かつ前記NチャネルMO8)ラ
ンリスタとPチャネルMO8)ランリスタとの間にはさ
まれた絶縁膜が存在することによシ、前述従来例で説明
したような寄生バイポーラトランジスタが生成せず、従
来のCMOSデバイスの構造的欠陥とされてきたラッチ
アップ現象を除去することを可能とする。
次に図面を参照、して本発明の一実施例を説明する。
第5図は、本発明の詳細な説明するCMOSデバイスの
断面概略図である。
本実施例のCMOSインバータは、NチャネルMO8)
ランリスタ部分をP型基板に形成し、前記NチャネルM
O8)ランジスタ上にNチャネルMO8)ランジスタ用
の配線を有し、更に前記NチャネルMO8)ランリスタ
上部を被うように、絶縁膜を有し、前記絶縁膜上にエピ
タキシャル成6− 長させたN型シリコン層を有し、本N型シリコン層に形
成されたPチャネルMosト:=ンリスタを有し、前記
N型シリコン層上にPチャネルMOSトランジスタ用の
配線を有する。
第5図において、N−MO8Tのゲート1と、P−MO
8Tのゲート20は、ポリシリ配線21によシ接続され
、本CMOSインバータの入力となる。今、VCCは正
電圧とし、入力となるポリシリ配線21に正電圧が印加
されるとポリシリ配線21に接続されているN−MO8
Tのゲートポリシリコン1が正電圧、P−MO8Tのゲ
ートポリシリコン20が正電圧となる。N−MO8Tの
ゲートポリシリコン1が正電圧になることによシ、N+
拡散層4,5にはさまれたP−拡散層4,5にはさまれ
たP−領域のゲート酸化膜2に接したP−基板6表面近
傍に電子が誘起され、結果としてチャネルが活性化され
、N−MO8Tはオン状態と々る。同時にP−MO8’
117)ゲートポリシリコン20が正電圧となるとPチ
ャネルは不活性化しオフ状態となる。従ってGNDへ接
続されているアルミ配線10が!拡散層4に接続され、
出力となるアルミ配#J12がN十拡散層5に接続され
ている為、GNDレベルが、アルミ配線10→N+拡散
層4→活性化されたチャネル→継拡散層5→アルミ配線
12(除中8.P+拡散層を通る。)、以上の経路を経
て出力にGNDレベルが伝達される。逆にポリシリ配線
21にGNDレベルが印加されるとP −MO8Tがオ
ン状態、N−MO8Tがオフ状態と々j5、VCCへ接
続されているアルミ配線11を通って、アルミ配線11
がP+拡散層7に接続され、出力となるアルミ配線12
がP+拡散層8に接続されている為、出力にvCCの正
レベルが伝達される。以上よ多、本構造により、CMO
Sインバータが構成される。
本実施例において明らか力ように、チップ上に構成され
た本CMOSデバイスは、従来のCMOSデバイスに比
し、チップ上の平面的表面積を小さく抑え、更に、N−
MO8TとP −MO8Tを構造的に分離し、配置する
ことによシ、ラッテアップ動作現象を除去することに成
功している。
本発明は、以上説明したように、CMOSデバイスを立
体構造にすることにより、単チャネル型MOSデバイス
に対し、0MOsデバイスで同一回路機能を構成する上
においてチップ上で同等の平面的な面積を有することを
可能とし、更に、立体構造かつ、N−MO8TとP−M
O8Tを構造的に分離し、配置することによシ、従来の
CMOSデバイスの構造的欠陥に起因していたラッチア
ップ動作現象を除去する効果を持つ。
【図面の簡単な説明】
第1図は、N−MO8’l’構成の3人力NORゲート
回路を示す図である。 第2図は、C−biO8T構成の3人力NORゲート回
路を示す図である。 第3図は、従来のCMOSデバイスの断面概略図゛を示
したものであfi、1,8.9・・・・・・P 拡散層
、5.12・・・・・・N+拡散層、2,7・・・・・
・N+チャネルストツバ、3,6,10・・・・・・P
+チャネルストッパ、4・・・・・・Pウェル、25・
・・・・・N型シリコ/基板、18・・・・・・シリコ
ン酸化膜、19・・・・・・ゲートシリコン酸化9− 膜、20・・・・・・ゲートポリシリコン、17・・・
・・・アルミ配線、16・・・・・・入力端子。 帛4図は、第3図において示した寄生バイポーラトラン
ジスタが主要因となってランチアップ動作現象を引き起
こす動作原理を説明する為に、第3図の寄生バイポーラ
トランジスタを用いて回路化した回路図である。 第5図は、本発明の詳細な説明する為のCMOSデバイ
スの概略断面図である。 1・・・・・・N−MO8Tのゲートポリシリコン、2
・・・・・・N−MO8Tのゲート酸化膜、20・・・
・・・P−MO8Tのゲートポリシリコン、3・・・・
・・P −MOS Tのゲート酸化膜、4,5・・・・
・・N+拡散層、7,8・・・・・・P+拡散層、6・
・・・・・Piシリコン基板、9・・・・・・Nuエピ
タキシャル成長層、10.14・・・・・・GND(接
地)へ接続されるアルミ配線、11.13・・・・・・
VCC(電源)へ接続されるアルミ配線、12・・・・
・・出力となるアルミ配置、15.16・・・・・・N
+チャネルストッパ、17.18・・・・・・P+チャ
ネルストッパ、19・・・・・・絶縁膜、21・・・・
・・入力となるポリシリコン配線。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 絶縁膜で構造的に分離されたNチャネルMOSトランジ
    スタと、PチャネルMO8)9ンジスタを有し、前記N
    チャネルMOSトランジスタのゲートと、前記Pチャネ
    ルMO8)ランリスタのゲートが共に、前記Nチャネル
    MO8)?ンリスタが形成されているP型半導体領域と
    、前記PチャネルMO8)ランリスタが形成されている
    N型半導体領域との間にはさまれて存在することを特徴
    とする3次元論理回路。
JP58183418A 1983-09-30 1983-09-30 3次元論理回路 Pending JPS6074660A (ja)

Priority Applications (1)

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JP58183418A JPS6074660A (ja) 1983-09-30 1983-09-30 3次元論理回路

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JP58183418A JPS6074660A (ja) 1983-09-30 1983-09-30 3次元論理回路

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JPS6074660A true JPS6074660A (ja) 1985-04-26

Family

ID=16135427

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JP58183418A Pending JPS6074660A (ja) 1983-09-30 1983-09-30 3次元論理回路

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JP (1) JPS6074660A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4982266A (en) * 1987-12-23 1991-01-01 Texas Instruments Incorporated Integrated circuit with metal interconnecting layers above and below active circuitry
EP0578926A1 (en) * 1992-06-22 1994-01-19 Motorola, Inc. A semiconductor device with sidewall channel and method of formation
WO2010116429A1 (ja) * 2009-04-06 2010-10-14 パナソニック株式会社 Cmos回路

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4982266A (en) * 1987-12-23 1991-01-01 Texas Instruments Incorporated Integrated circuit with metal interconnecting layers above and below active circuitry
EP0578926A1 (en) * 1992-06-22 1994-01-19 Motorola, Inc. A semiconductor device with sidewall channel and method of formation
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