[go: up one dir, main page]

JPH0513721A - Semiconductor memory device - Google Patents

Semiconductor memory device

Info

Publication number
JPH0513721A
JPH0513721A JP3164498A JP16449891A JPH0513721A JP H0513721 A JPH0513721 A JP H0513721A JP 3164498 A JP3164498 A JP 3164498A JP 16449891 A JP16449891 A JP 16449891A JP H0513721 A JPH0513721 A JP H0513721A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
well region
type well
power supply
supply voltage
region
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
JP3164498A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takayuki Otani
孝之 大谷
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 JP3164498A priority Critical patent/JPH0513721A/en
Publication of JPH0513721A publication Critical patent/JPH0513721A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Dram (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】占有面積の増大を抑えつつ入力保護部の保護ダ
イオードで発生した電子の拡散によるメモリセル記憶ノ
ードのデータ破壊を防止する構造を実現する。 【構成】P型の半導体基板を用い、外部電源電圧をチッ
プ内部で降圧して内部回路に供給することにより外部電
源電圧より低い内部電源電圧で動作する半導体メモリ装
置において、外部電源電圧、内部電源電圧それぞれで動
作するトランジスタが各々分離されるべく基板上に交互
に形成されたN型ウェル領域、P型ウェル領域があり、
このP型ウェル領域内に形成されたメモリセルトランジ
スタと、このP型ウェル領域のうち信号入力端に接続さ
れる保護用のP型ウェル領域を包囲するようにこの保護
用のP型ウェル領域よりもさらに深い接合を持つ保護用
のN型ウェル領域を有した入力保護部とを具備している
ことを特徴としている。
(57) [Abstract] [Purpose] To realize a structure that prevents data destruction of a memory cell storage node due to diffusion of electrons generated in a protection diode of an input protection unit while suppressing an increase in occupied area. A semiconductor memory device that uses a P-type semiconductor substrate and operates by an internal power supply voltage lower than the external power supply voltage by lowering the external power supply voltage inside the chip and supplying it to an internal circuit. There are N-type well regions and P-type well regions alternately formed on the substrate so that the transistors operating at each voltage are separated from each other.
The memory cell transistor formed in the P-type well region and the protective P-type well region connected to the signal input end of the P-type well region are surrounded by the protective P-type well region. Is further provided with an input protection portion having an N-type well region for protection having a deeper junction.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は特に半導体チップにお
ける基板内のウェル構造に関するもので、ハーフ・ミク
ロン(0.5μm〜0.6μmのゲート長)の微細トラ
ンジスタが用いられ、外部電圧をチップ内部で降圧して
内部回路に供給する必要がある半導体メモリ装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention particularly relates to a well structure in a substrate of a semiconductor chip, in which a half-micron (0.5 μm to 0.6 μm gate length) fine transistor is used and an external voltage is applied to the inside of the chip. The present invention relates to a semiconductor memory device that needs to be stepped down and supplied to an internal circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、ハーフ・ミクロンの微細CMOS
構造のLSIではTTL規格の5V電源を直接チップ内
部の素子に与えると、MOSトランジスタのホット・キ
ャリヤによる性能の劣化あるいはゲート酸化膜のTDD
B(Time-Dependent Dielectric Breakdown )に起因す
る破壊等が起こり、素子の信頼性が保てなくなる。この
ことから、LSIメモリチップ内部では、外部の5V電
源電圧を3〜4Vに降圧した電圧をチップ内の0.5μ
mオーダーのMOSトランジスタに印加する。この方式
をとることによって素子の高集積化を実現している。
2. Description of the Related Art Conventionally, a half-micron fine CMOS
In a structured LSI, if a 5V power supply of the TTL standard is directly applied to the elements inside the chip, performance deterioration due to hot carriers of the MOS transistor or TDD of the gate oxide film will occur.
Destruction due to B (Time-Dependent Dielectric Breakdown) occurs and the reliability of the element cannot be maintained. Therefore, in the inside of the LSI memory chip, the voltage obtained by stepping down the external 5V power supply voltage to 3 to 4V is 0.5μ in the chip.
It is applied to an m-order MOS transistor. By adopting this method, high integration of elements is realized.

【0003】図6は上記のような構成のLSIメモリチ
ップのブロック図である。メモリチップ71の内部は、入
出力インターフェースの規格から外部電源、例えば5V
(以下Vext と称する)が直接使用される信号入力回路
72や信号出力回路73の入出力回路部分と、電源電圧降下
回路74により内部降圧され、例えば3〜4V(以下Vin
t と称する)が印加される内部回路75の回路部分とから
構成される。
FIG. 6 is a block diagram of an LSI memory chip having the above structure. The inside of the memory chip 71 depends on the standard of the input / output interface and is external power source, for example, 5V
Signal input circuit in which (hereinafter referred to as Vext) is directly used
The voltage is internally stepped down by the input / output circuit part of the signal output circuit 72 and the signal output circuit 73 and the power supply voltage down circuit 74.
(referred to as t) is applied to the circuit portion of the internal circuit 75.

【0004】上記入出力回路部分は素子サイズが0.5
μmより大きめに作られており、Vext 仕様の動作での
素子の信頼性を確保している。上記Vint が印加される
内部回路15は素子サイズが0.5μmの素子によって構
成される。
The input / output circuit portion has an element size of 0.5.
It is made larger than μm to ensure the reliability of the device in the operation of Vext specifications. The internal circuit 15 to which Vint is applied is composed of a device having a device size of 0.5 μm.

【0005】このように上記LSIチップ内部には印加
電圧が異なる回路部分が混在している。このため、半導
体チップにはVext で動作するPチャネル型MOS トラン
ジスタとVint で動作するPチャネル型MOS トランジス
タそれぞれのNウェル領域のバイアスを分離する必要が
あるためP型基板のシリコンウェハを使用することが多
い。
As described above, circuit parts having different applied voltages are mixed in the LSI chip. For this reason, it is necessary to separate the biases of the N-well regions of the P-channel type MOS transistor operating at Vext and the P-channel type MOS transistor operating at Vint for the semiconductor chip. Therefore, use a P-type substrate silicon wafer. There are many.

【0006】ところで、DRAM(ダイナミックRA
M)あるいはSRAM等のメモリではその記憶保持方式
から、素子あるいは半導体接合部分でのリーク特性がチ
ップ内でほぼ完全に近いレベルまで抑えられている必要
がある。これらの素子あるいは接合でのリーク不良の発
生はメモリセルでのデータ保持不良を引き起こすことに
なるからである。冗長メモリセルで救済できる数を越え
て1セルでも不良が存在すれば、そのチップは不良品と
なる。
By the way, DRAM (dynamic RA
In the memory such as M) or SRAM, it is necessary to suppress the leak characteristic at the element or the semiconductor junction portion to a level which is almost completely within the chip because of the storage retention method. This is because the occurrence of a leak defect in these elements or junction causes a data retention defect in the memory cell. If there is a defect in even one cell beyond the number that can be repaired by the redundant memory cell, the chip becomes a defective product.

【0007】このような素子あるいは接合でのリーク不
良の原因はすべてが明らかにされていないが、多くの場
合、半導体基板中に存在する結晶欠陥等が引き起こす可
能性が高い。この結晶欠陥の発生の原因は製造工程中の
処理方法等に起因することが多いが、この他にシリコン
基板のタイプの違いによっても左右される。すなわちN
型基板よりもP型基板の方が結晶欠陥が発生しにくいと
いうデータがあり、P型基板がN型基板よりも多く使わ
れるという傾向もみられる。
Although all the causes of the leak failure in such elements or junctions have not been clarified, in many cases, crystal defects and the like existing in the semiconductor substrate are highly likely to cause. The cause of this crystal defect is often due to the processing method in the manufacturing process, but it is also influenced by the difference in the type of the silicon substrate. Ie N
There is data that crystal defects are less likely to occur in the P-type substrate than in the P-type substrate, and there is a tendency that the P-type substrate is used more than the N-type substrate.

【0008】図7及び図8はP型基板を使って構成され
た高抵抗負荷型のメモリセルによるCMOS型のSRA
M(スタティックRAM)の構成を示す断面図である。
上述したように、P型基板内に電源電圧Vext が供給さ
れる領域と電源電圧をチップ内部で降圧したVint とが
供給される領域が両方存在する。Vext とVint のそれ
ぞれの供給領域がPウェル領域によって分離され、CM
OS構造のメモリLSIが構成されている。
7 and 8 show a CMOS type SRA using a high resistance load type memory cell formed by using a P type substrate.
It is sectional drawing which shows the structure of M (static RAM).
As described above, the P-type substrate has both a region to which the power supply voltage Vext is supplied and a region to which Vint, which is the power supply voltage reduced inside the chip, is supplied. The supply regions for Vext and Vint are separated by the P-well region, and CM
A memory LSI having an OS structure is configured.

【0009】図7において、P型基板81上にはNウェル
領域82、Pウェル領域83、Nウェル領域84、Pウェル領
域85が形成されている。これら各領域にはMOSトラン
ジスタが形成されている。87は各MOSトランジスタに
おける絶縁膜上のゲートを示している。Nウェル領域82
はVext 、Pウェル領域83は接地電圧GNDが印加さ
れ、外部電源駆動回路EXTを構成する。Nウェル領域
84はVint が、Pウェル領域85は接地電圧GNDが印加
される。このうちでメモリセルトランジスタ86の記憶ノ
ードのN+ 領域88には高抵抗負荷89を介しVint が印加
される。Nウェル領域84、Pウェル領域85は内部電源駆
動回路INTを構成する。上記構成において、入力信号
がアンダーシュート等により一時的に接地レベルよりも
低くなり、電極パッド90に印加された場合の現象を以下
に説明する。
In FIG. 7, an N well region 82, a P well region 83, an N well region 84 and a P well region 85 are formed on a P type substrate 81. A MOS transistor is formed in each of these regions. 87 indicates the gate on the insulating film in each MOS transistor. N well region 82
Is applied to Vext and the P-well region 83 is applied with the ground voltage GND to form the external power supply drive circuit EXT. N well area
Vint is applied to 84, and the ground voltage GND is applied to the P well region 85. Of these, N + of the storage node of the memory cell transistor 86 Vint is applied to the region 88 through the high resistance load 89. The N well region 84 and the P well region 85 form an internal power supply drive circuit INT. A phenomenon will be described below when the input signal is temporarily lower than the ground level due to undershoot or the like and is applied to the electrode pad 90 in the above configuration.

【0010】入力信号における過剰電圧入力から内部回
路を保護するために入力信号はまず入力保護部91に入力
された後、入力バッファに入力されるようになってい
る。入力保護部91は例えば、接地電圧GNDにバイアス
されたP型ウェル領域85、P型ウェル領域85内のN+
領域92に入力信号がとり込まれるダイオード構造からな
る。
In order to protect the internal circuit from excessive voltage input in the input signal, the input signal is first input to the input protection unit 91 and then input to the input buffer. The input protection unit 91 is, for example, a P-type well region 85 biased to the ground voltage GND, and an N + in the P-type well region 85. It has a diode structure in which an input signal is taken into the mold region 92.

【0011】上記のような構造では、電極パッド90に印
加される入力信号がアンダーシュート等により一時的に
接地レベルよりも低くなった時、入力保護ダイオード部
分が順方向バイアスされるため、Pウェル領域85中に少
数キャリヤである電子が注入されることになる。
In the structure as described above, when the input signal applied to the electrode pad 90 temporarily becomes lower than the ground level due to undershoot or the like, the input protection diode portion is forward biased, so that the P well is formed. The electrons, which are the minority carriers, are injected into the region 85.

【0012】図7ではメモリセル86と入力保護部91が連
続したPウェル領域85に含まれている。Pウェル領域85
に注入された電子はPウェル領域85中を拡散してメモリ
セル86の記憶ノードであるN+ 型領域88にまで到達しう
る(矢印93)。N+ 型領域88近傍の空乏領域に到達する
と、そこに高電圧が保持されていた場合、拡散してきた
電子によって記憶電荷が放電し記憶データが消えてしま
う。一方、図8は入力保護部が含まれる連続したPウェ
ル領域にメモリセルが含まれない場合を示している。
In FIG. 7, the memory cell 86 and the input protection portion 91 are included in a continuous P well region 85. P-well area 85
The electrons injected into the P-well region 85 diffuse into the N + + The mold area 88 can be reached (arrow 93). When the depletion region near the N + type region 88 is reached, if a high voltage is held there, the stored charges are discharged by the diffused electrons, and the stored data disappears. On the other hand, FIG. 8 shows a case where no memory cell is included in the continuous P-well region including the input protection part.

【0013】P型基板101 上にはPウェル領域102 、N
ウェル領域103 、Pウェル領域104、Nウェル領域105
、Pウェル領域106 が形成されている。これら各領域
にはMOSトランジスタが形成されている。Nウェル領
域103 はVint 、Pウェル領域104 は接地電圧GNDが
印加される。Nウェル領域105 はVext が、Pウェル領
域106 は接地電圧GNDが印加される。Pウェル領域10
6 には入力保護部107 が構成されている。また、GND
にバイアスされたPウェル領域102 にはメモリセル108
が形成されている。メモリセル108 の記憶ノードのN+
領域109 には高抵抗負荷110 を介しVint が印加され
る。Pウェル領域102 ,104 、Nウェル領域103 が内部
電源駆動回路INTを構成し、Nウェル領域105 、Pウ
ェル領域106は外部電源駆動回路EXTを構成する。
A P well region 102, N
Well region 103, P well region 104, N well region 105
, P-well regions 106 are formed. A MOS transistor is formed in each of these regions. Vint is applied to the N well region 103, and the ground voltage GND is applied to the P well region 104. Vext is applied to the N well region 105, and the ground voltage GND is applied to the P well region 106. P-well area 10
An input protection unit 107 is formed at 6. Also, GND
Memory cell 108 in the P-well region 102 biased to
Are formed. N + of the storage node of the memory cell 108
Vint is applied to the region 109 via the high resistance load 110. The P well regions 102 and 104 and the N well region 103 form an internal power supply drive circuit INT, and the N well region 105 and the P well region 106 form an external power supply drive circuit EXT.

【0014】上記図8の構成では、Pウェル領域102
と106 は連続していない。しかし、電極パッド109 よ
り入力保護部107 のダイオード部分に注入された電子
は、入力保護部107 を含むPウェル領域106 からP型基
板101 、メモリセル108 を含むPウェル領域102 へと拡
散する。これにより、前記注入された電子はメモリセル
内の記憶ノードであるN+ 領域109 に到達し、高電圧で
保持されていたデータを消滅させてしまうことになる。
In the structure shown in FIG. 8, the P well region 102 is used.
And 106 are not consecutive. However, the electrons injected from the electrode pad 109 into the diode portion of the input protection unit 107 diffuse from the P well region 106 including the input protection unit 107 to the P well region 102 including the P type substrate 101 and the memory cell 108. As a result, the injected electrons are stored in the memory cell N +. The data reaches the region 109 and the data held at the high voltage is erased.

【0015】ほとんどの大容量SRAMでは、一般に記
憶フリップ・フロップの負荷素子として採用される高抵
抗負荷89や110 (図7、図8に図示)は数テラオームと
非常に高い。このため、上記のような拡散電子による記
憶データの破壊において、負荷側からの電圧の回復は時
定数的にみて期待できない。記憶保持の機構が似ている
DRAMにおいても同様である。
In most large-capacity SRAMs, the high resistance loads 89 and 110 (shown in FIGS. 7 and 8) that are generally used as load elements of storage flip-flops are very high, of the order of a few teraohms. Therefore, when the stored data is destroyed by the diffused electrons as described above, recovery of the voltage from the load side cannot be expected in terms of time constant. The same applies to DRAMs having a similar memory retention mechanism.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】このように、従来では
P型基板を使用し、外部電源駆動領域と内部電源駆動領
域で形成されるトランジスタを分離する構造において、
入力保護部の保護ダイオードで発生した電子の拡散がメ
モリセルの記憶データを破壊するという欠点がある。
As described above, in the conventional structure in which the P-type substrate is used and the transistors formed in the external power source drive region and the internal power source drive region are separated from each other,
There is a drawback that the diffusion of electrons generated in the protection diode of the input protection unit destroys the stored data in the memory cell.

【0017】この発明は上記のような事情を考慮してな
されたものであり、その目的は、メモリセル記憶ノード
での記憶データの破壊を防止できる構造を有する半導体
メモリ装置を提供することにある。
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and an object thereof is to provide a semiconductor memory device having a structure capable of preventing the destruction of stored data in a memory cell storage node. .

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】この発明の半導体メモリ
装置は、P型の半導体基板を用い、外部電源電圧をチッ
プ内部で降圧して内部回路に供給することにより外部電
源電圧より低い内部電源電圧で動作する半導体メモリ装
置において、前記外部電源電圧、内部電源電圧それぞれ
で動作するトランジスタが各々分離されるべく前記基板
上に交互に形成されたN型ウェル領域、P型ウェル領域
と、前記P型ウェル領域内に形成されたメモリセルトラ
ンジスタと、前記P型ウェル領域のうち信号入力端に接
続される保護用のP型ウェル領域を包囲するようにこの
保護用のP型ウェル領域よりもさらに深い接合を持つ保
護用のN型ウェル領域を有した入力保護部とを具備した
ことを特徴としている。
A semiconductor memory device of the present invention uses a P-type semiconductor substrate and lowers an external power supply voltage inside the chip to supply the internal circuit with an internal power supply voltage lower than the external power supply voltage. And a P-type well region alternately formed on the substrate so that the transistors operating with the external power supply voltage and the internal power supply voltage are separated from each other. The memory cell transistor formed in the well region and the protection P-type well region connected to the signal input end of the P-type well region are surrounded by the protection P-type well region deeper than the protection P-type well region. It is characterized by including an input protection section having an N-type well region for protection having a junction.

【0019】[0019]

【作用】この発明では、P型基板に深いNウェル領域を
導入するが、一般にある程度占有面積の大きい入力保護
部のみを深いNウェル領域中に形成する。これにより、
保護系の回路の面積増大を抑える。Nウェル領域に囲ま
れた入力保護部では、入力保護部内のダイオードが順方
向バイアスされた時、発生する電子はメモリセル領域に
到達できず、上記Nウェル領域を介して外部端子に吸収
される。
In the present invention, the deep N well region is introduced into the P type substrate, but generally, only the input protection portion having a relatively large occupied area is formed in the deep N well region. This allows
The increase in the area of the protection circuit is suppressed. In the input protection part surrounded by the N well region, when the diode in the input protection part is forward biased, the generated electrons cannot reach the memory cell region and are absorbed by the external terminal through the N well region. .

【0020】[0020]

【実施例】以下、図面を参照してこの発明を実施例によ
り説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0021】まずはじめに、この発明の前提となる構成
を図4、図5を参照して説明する。図4は順方向バイア
スによって注入された電子による記憶データ破壊を防ぐ
構成の断面図である。注入電子による記憶データ破壊を
防ぐ対策として、図7に比べて深い接合を有するNウェ
ル領域をさらに導入した構成となっている。
First, the structure which is the premise of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a cross-sectional view of a configuration for preventing stored data destruction due to electrons injected by the forward bias. As a measure for preventing the destruction of the stored data due to the injected electrons, an N well region having a deeper junction than that in FIG. 7 is further introduced.

【0022】図4において、P型基板21上にNウェル領
域22、Pウェル領域23、Nウェル領域24、Pウェル領域
25、Nウェル領域26、Pウェル領域27が形成されてい
る。これら各領域22,23,24,25にはMOSトランジス
タが形成されている。Nウェル領域22にはVext 、Pウ
ェル領域23には接地電圧GNDが印加され外部電源駆動
回路EXTを構成する。Nウェル領域24はVint が、P
ウェル領域25や17には接地電圧GNDが印加される。こ
のうちでメモリセル28の記憶ノードのN+ 領域29には高
抵抗負荷30を介しVint が印加される。Nウェル領域26
にVint が印加され、Nウェル領域24と26が深いNウェ
ル領域31によってつながっている。これにより、メモリ
セル28を含むPウェル領域25はNウェル領域24,26,31
により囲まれる。これらの領域24,25,26は内部電源駆
動回路INTを構成する。
In FIG. 4, an N well region 22, a P well region 23, an N well region 24 and a P well region are formed on a P type substrate 21.
25, an N well region 26, and a P well region 27 are formed. A MOS transistor is formed in each of these regions 22, 23, 24 and 25. Vext is applied to N well region 22 and ground voltage GND is applied to P well region 23 to form external power supply drive circuit EXT. In the N well region 24, Vint is P
The ground voltage GND is applied to the well regions 25 and 17. Of these, N + of the storage node of the memory cell 28 Vint is applied to the region 29 through the high resistance load 30. N well region 26
Vint is applied to the N well regions 24 and 26 and are connected by a deep N well region 31. As a result, the P well region 25 including the memory cell 28 becomes the N well regions 24, 26, 31.
Surrounded by. These areas 24, 25 and 26 form an internal power supply drive circuit INT.

【0023】メモリセル等、内部電源電圧Vint によっ
て駆動される内部電源駆動回路INTを深いNウェル領
域31内に構成することにより、電子が注入されP型の領
域を拡散してもメモリセルまで到達できない構造とな
る。例えば、電極パッド32に印加された信号電圧によっ
て拡散した電子はメモリセル28を含んだPウェル領域25
に到達する前に必ずVint が印加される端子に吸収され
る(矢印33)。よって、データ破壊を防止することがで
きる。
By configuring the internal power supply drive circuit INT, which is driven by the internal power supply voltage Vint, such as a memory cell, in the deep N well region 31, even if electrons are injected and the P type region is diffused, it reaches the memory cell. It becomes a structure that cannot be done. For example, the electrons diffused by the signal voltage applied to the electrode pad 32 are P well region 25 including the memory cell 28.
Vint is absorbed by the terminal to which Vint is applied before reaching (arrow 33). Therefore, data destruction can be prevented.

【0024】しかしながら、上記構成によれば、深いN
ウェル領域31は内部電源電圧Vintでバイアスされるこ
とから、Vint を生成する前記図6に示す電源電圧降下
回路74の負担が大きくなってしまう。
However, according to the above configuration, the deep N
Since the well region 31 is biased by the internal power supply voltage Vint, the load on the power supply voltage dropping circuit 74 shown in FIG. 6 for generating Vint becomes heavy.

【0025】すなわち、Vint が印加される端子で大き
なピーク電流が発生したような場合、基板21との間で大
きな接合容量を持つ深いNウェル領域31が充電されるま
で内部電源電圧が一時的に下がってしまい、回路動作が
不安定になる恐れがある。
That is, when a large peak current is generated at the terminal to which Vint is applied, the internal power supply voltage is temporarily increased until the deep N well region 31 having a large junction capacitance with the substrate 21 is charged. It may fall and the circuit operation may become unstable.

【0026】また、このような問題を回避する対策とし
て、図5に示されるように、メモリセルのみがVext に
バイアスされた深いNウェル領域内に構成される方法が
ある。以下に図5の構成を説明する。
As a measure for avoiding such a problem, as shown in FIG. 5, there is a method in which only memory cells are formed in a deep N well region biased to Vext. The configuration of FIG. 5 will be described below.

【0027】P型基板41上にはVext が印加されるNウ
ェル領域42が形成され、この領域42を挟むようにGND
が印加されるPウェル領域43,44が形成されている。P
ウェル領域44に隣接してメモリセル部45が形成されてい
る。メモリセル部45はセルトランジスタが形成されたP
ウェル領域46をNウェル領域47,48が挟むように形成さ
れている。これらPウェル領域46、Nウェル領域47,48
の下には深いNウェル領域49が形成されている。さらに
Pウェル領域50,51に挟まれたNウェル領域52のメモ
リセルアレイ中のPMOS領域を隔てて、メモリセル部
53が形成されている。メモリセル部53はセルトランジ
スタが形成されたPウェル領域54をNウェル領域55,56
が挟むように形成されている。これらPウェル領域54、
Nウェル領域55,56の下には深いNウェル領域57が形成
されている。Nウェル領域56に接して電極パッド58から
入力信号が印加されるPウェル領域59が形成されてい
る。
An N well region 42 to which Vext is applied is formed on the P-type substrate 41, and the GND is provided so as to sandwich this region 42.
P well regions 43 and 44 to which is applied are formed. P
A memory cell portion 45 is formed adjacent to the well region 44. The memory cell portion 45 is a P formed with a cell transistor.
The well region 46 is formed so as to sandwich the N well regions 47 and 48. These P well region 46 and N well regions 47, 48
A deep N-well region 49 is formed underneath. Further, a memory cell portion 53 is formed so as to separate the PMOS region in the memory cell array of the N well region 52 sandwiched between the P well regions 50 and 51. In the memory cell portion 53, the P well region 54 in which the cell transistor is formed is replaced with the N well regions 55 and 56.
Are formed so as to sandwich. These P well regions 54,
A deep N well region 57 is formed below the N well regions 55 and 56. A P well region 59 to which an input signal is applied from an electrode pad 58 is formed in contact with the N well region 56.

【0028】このような構成によれば、例えば、電極パ
ッド58に印加された信号電圧によって拡散した電子はメ
モリセル部53の回りのNウェル領域56に到達し、Vext
が印加される端子60に吸収される(矢印61)。よって、
データ破壊を防止することができる。
According to this structure, for example, the electrons diffused by the signal voltage applied to the electrode pad 58 reach the N well region 56 around the memory cell portion 53, and Vext
Is absorbed by the terminal 60 to which is applied (arrow 61). Therefore,
Data destruction can be prevented.

【0029】上記構成によれば、メモリセル部45や53の
Nチャネル型MOSトランジスタ領域が深いNウェル領
域49や57内に構成され、かつこの深いNウェル領域49,
57はVext にバイアスされるので、図6における電源電
圧降下回路74での駆動力の問題はなくなる。しかし、メ
モリセルアレイがすべてNチャネル型MOSトランジス
タのみで構成されているものはよいが、この構成のよう
にPチャネル型MOSトランジスタが含まれている場合
には問題がある。
According to the above structure, the N channel type MOS transistor regions of the memory cell portions 45 and 53 are formed in the deep N well regions 49 and 57, and the deep N well regions 49 and 57 are formed.
Since 57 is biased to Vext, the problem of driving force in the power supply voltage dropping circuit 74 in FIG. 6 is eliminated. However, although it is preferable that the memory cell array is composed of only N-channel type MOS transistors, there is a problem in the case of including P-channel type MOS transistors as in this structure.

【0030】Pチャネル型MOSトランジスタを含むN
ウェル領域52は通常Vint でバイアスされる。このた
め、深いNウェル領域から外さなければならない。パタ
ーンレイアウト上、深いNウェル領域の境界線を挟み、
ある程度の距離をとって素子を配置する必要があるた
め、余分な面積が必要になり、チップ面積増大の原因と
なる。
N including a P-channel type MOS transistor
Well region 52 is normally biased at Vint. Therefore, it must be removed from the deep N-well region. On the pattern layout, sandwich the border of the deep N-well region,
Since it is necessary to arrange the elements with a certain distance, an extra area is required, which causes an increase in chip area.

【0031】実際、最近の大容量SRAMでは、メモリ
セルアレイのワード線方向の分割が行われることが多
い。この場合、ワード線はメインワード線と分割された
セクションワード線の2重構造をとり、メモリセルアレ
イ中にはこのセクションワード線を駆動するためのPチ
ャネル型MOSトランジスタを配置する必要が生じる。
このことから、上記チップ面積増大の問題は無視できな
い。
In fact, in recent large-capacity SRAMs, the memory cell array is often divided in the word line direction. In this case, the word line has a double structure of a main word line and a divided section word line, and it becomes necessary to dispose a P-channel type MOS transistor for driving this section word line in the memory cell array.
Therefore, the problem of increasing the chip area cannot be ignored.

【0032】この発明は上記のような問題を解消する。
入力保護部の保護ダイオードで発生した電子の拡散によ
るメモリセル記憶ノードでの記憶データ破壊を防止し、
かつ内部電源電圧Vint を生成するチップ内部の駆動回
路に大きな負担をかけず、かつ面積上の犠牲を伴わない
構造を実現する。
The present invention solves the above problems.
Prevents stored data destruction at the memory cell storage node due to diffusion of electrons generated in the protection diode of the input protection unit,
In addition, a structure that does not impose a heavy load on a drive circuit inside the chip that generates the internal power supply voltage Vint and does not sacrifice in area is realized.

【0033】図1はこの発明の一実施例の構成を示す断
面図である。図4,5と同様にP型基板に深いNウェル
領域を導入するが、入力保護部のみをこの深いNウェル
領域内に形成することを特徴とする。
FIG. 1 is a sectional view showing the structure of an embodiment of the present invention. Similar to FIGS. 4 and 5, a deep N well region is introduced into the P-type substrate, but it is characterized in that only the input protection portion is formed in this deep N well region.

【0034】P型基板1 上にNウェル領域2 、Pウェル
領域3 、Nウェル領域4 、Pウェル領域5 、Nウェル領
域6 、Pウェル領域7 、Nウェル領域8 、Pウェル領域
9 が形成されている。そのうち、領域6 ,7 ,8 は入力
保護部10を構成し、領域6 ,7 ,8 下層には深いNウェ
ル領域11が形成されている。
N well region 2, P well region 3, N well region 4, P well region 5, N well region 6, P well region 7, N well region 8, P well region on P type substrate 1.
9 is formed. Of these, the regions 6, 7, 8 constitute the input protection section 10, and the deep N-well region 11 is formed in the lower layer of the regions 6, 7, 8.

【0035】これら各領域2 ,3 ,4 ,5 にはPチャネ
ルもしくはNチャネルのMOSトランジスタが形成され
ている。Nウェル領域2 ,入力保護部10のNウェル領域
6 ,8 にはVext が印加され、Pウェル領域3 ,5 と入
力保護部10のPウェル領域7には接地電圧GNDが印加
され、Nウェル領域4 にはVint が印加される。また、
Pウェル領域5 内のメモリセル12のN+ 領域13には高抵
抗負荷14を介してVint が印加されるようになってい
る。
A P-channel or N-channel MOS transistor is formed in each of these regions 2, 3, 4, and 5. N well region 2, N well region of input protection unit 10
Vext is applied to 6 and 8, ground voltage GND is applied to the P well regions 3 and 5 and the P well region 7 of the input protection section 10, and Vint is applied to the N well region 4. Also,
N + of the memory cell 12 in the P well region 5 Vint is applied to the region 13 via the high resistance load 14.

【0036】上記実施例の構成によれば、入力保護部10
におけるNウェル領域6 ,8 と深いNウェル領域11によ
り、Pウェル領域5と7 は連続性がなくなる。つまり、
電極パッド15に入力信号が印加され、入力保護部10のダ
イオードが順方向バイアスされた時、発生する電子はメ
モリセル12の領域に到達することができない。従って、
注入電子の拡散によるメモリセルの記憶データ破壊は起
こらない。また、深いNウェル領域11は外部電源Vext
によって直接バイアスされるので、電源電圧降下回路の
駆動力の問題はない。しかも、入力保護部10以外の領域
は従来と同じ構造でレイアウトできるので、面積の増大
その他の問題は生じない。
According to the configuration of the above embodiment, the input protection unit 10
Due to the N well regions 6 and 8 and the deep N well region 11 in, the P well regions 5 and 7 are not continuous. That is,
When an input signal is applied to the electrode pad 15 and the diode of the input protection unit 10 is forward biased, the generated electrons cannot reach the area of the memory cell 12. Therefore,
The data stored in the memory cell is not destroyed by the diffusion of injected electrons. The deep N-well region 11 has an external power source Vext.
There is no problem with the driving force of the power supply voltage drop circuit because it is directly biased by In addition, since the area other than the input protection section 10 can be laid out with the same structure as the conventional one, the increase in area and other problems do not occur.

【0037】入力保護部には新たに深いNウェル領域11
が追加されるが、従来から入力保護部10はメモリセルア
レイをはじめとする内部回路のように微細化されておら
ず、外部からの電気的過負荷を緩和するため非常に大き
な寸法が用いられていることから実質的に面積上の増大
は問題にならない。
A new deep N well region 11 is provided in the input protection section.
However, the input protection unit 10 has not been miniaturized as in the internal circuit such as the memory cell array, and a very large size is used to alleviate an electrical overload from the outside. Therefore, the increase in area is not a problem.

【0038】ところで、上記実施例の構造をとったとき
の問題点としては、入力保護部10の構造がP型基板1 側
から入力信号が印加されるN+ 領域16までがPNPN構
造となり、ラッチアップに対する耐性が懸念される。し
かし、深いNウェル領域11はVext によって大略+5V
にバイアスされているため、寄生NPNバイポーラ・ト
ランジスタは基本的には飽和状態、すなわちコレクタ,
ベース間バイアスが順方向にはなりにくい。
A problem with the structure of the above embodiment is that the structure of the input protection section 10 is N + to which an input signal is applied from the P-type substrate 1 side. The region 16 up to the PNPN structure has a concern about resistance to latch-up. However, the deep N well region 11 is approximately + 5V due to Vext.
Since it is biased at, the parasitic NPN bipolar transistor is basically saturated, that is, the collector,
Bias between bases is unlikely to be forward.

【0039】しかし、もう一方のバイアス方法として図
2に示されるように、深いNウェル領域11を接地レベル
にバイアスし、PNPバイポーラ・トランジスタのエミ
ッタ,ベース,コレクタをすべて接地レベルにバイアス
して、オンしにくくする方法も考えられる。
However, as another biasing method, as shown in FIG. 2, the deep N well region 11 is biased to the ground level, and the emitter, base and collector of the PNP bipolar transistor are all biased to the ground level. A method of making it difficult to turn on can be considered.

【0040】また、さらに寄生PNPトランジスタをオ
ンしにくくするため、すなわち、Pウェル領域7 と深い
Nウェル領域11との接合が順方向バイアスになりにくく
するために寄生NPNトランジスタのコレクタにあたる
深いNウェル領域11中に埋め込みN+ 領域17を設ける構
成も考えられる。
Further, in order to make it harder to turn on the parasitic PNP transistor, that is, in order to prevent the junction between the P well region 7 and the deep N well region 11 from being forward biased, a deep N well corresponding to the collector of the parasitic NPN transistor is formed. Embedded N + in region 11 A configuration in which the region 17 is provided is also conceivable.

【0041】[0041]

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
入力保護部のみを深いNウェル領域内に形成することに
より、内部電源電圧を生成するチップ内部の駆動回路に
大きな負担をかけず、かつ面積上の犠牲を伴わない構造
で、メモリセル記憶ノードでの記憶データの破壊を防止
できる半導体メモリ装置を提供することができる。
As described above, according to the present invention,
By forming only the input protection portion in the deep N-well region, a drive circuit inside the chip that generates the internal power supply voltage is not overloaded and the area is not sacrificed. It is possible to provide a semiconductor memory device capable of preventing the stored data from being destroyed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の一実施例による構成を示す断面図。FIG. 1 is a sectional view showing a configuration according to an embodiment of the present invention.

【図2】この発明の第2の実施例による構成を示す断面
図。
FIG. 2 is a sectional view showing a configuration according to a second embodiment of the present invention.

【図3】この発明の第3の実施例による構成を示す断面
図。
FIG. 3 is a sectional view showing a configuration according to a third embodiment of the present invention.

【図4】この発明の前提となる半導体メモリ装置の構成
を示す断面図。
FIG. 4 is a sectional view showing a configuration of a semiconductor memory device which is a premise of the present invention.

【図5】この発明の前提となる半導体メモリ装置の第2
の構成を示す断面図。
FIG. 5 shows a second semiconductor memory device according to the present invention.
FIG.

【図6】この発明にかかる半導体メモリ装置のブロック
図。
FIG. 6 is a block diagram of a semiconductor memory device according to the present invention.

【図7】従来の半導体メモリ装置の構成を示す断面図。FIG. 7 is a cross-sectional view showing the configuration of a conventional semiconductor memory device.

【図8】従来の半導体メモリ装置の構成を示す断面図。FIG. 8 is a sectional view showing a configuration of a conventional semiconductor memory device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…P型基板、 2,4 ,6 ,8 …Nウェル領域、 3,5
,7 ,9 …Pウェル領域、10…入力保護部、11…深い
Nウェル領域、12…メモリセル、13,16,17…N+
域、14…高抵抗負荷、15…電極パッド。
1 ... P-type substrate, 2, 4, 6, 8 ... N-well region, 3, 5
, 7, 9 ... P-well region, 10 ... Input protection part, 11 ... Deep N-well region, 12 ... Memory cell, 13, 16, 17 ... N + Area, 14 ... High resistance load, 15 ... Electrode pad.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 P型の半導体基板を用い、外部電源電圧
をチップ内部で降圧して内部回路に供給することにより
外部電源電圧より低い内部電源電圧で動作する半導体メ
モリ装置において、 前記外部電源電圧、内部電源電圧それぞれで動作するト
ランジスタが各々分離されるべく前記基板上に交互に形
成されたN型ウェル領域、P型ウェル領域と、前記P型
ウェル領域内に形成されたメモリセルトランジスタと、 前記P型ウェル領域のうち信号入力端に接続される保護
用のP型ウェル領域を包囲するようにこの保護用のP型
ウェル領域よりもさらに深い接合を持つ保護用のN型ウ
ェル領域を有した入力保護部とを具備したことを特徴と
する半導体メモリ装置。
1. A semiconductor memory device that uses a P-type semiconductor substrate and operates at an internal power supply voltage lower than the external power supply voltage by lowering the external power supply voltage inside the chip and supplying it to an internal circuit. , N-type well regions and P-type well regions alternately formed on the substrate so that the transistors operating at the respective internal power supply voltages are separated from each other, and memory cell transistors formed in the P-type well regions, A protective N-type well region having a junction deeper than the protective P-type well region is provided so as to surround the protective P-type well region connected to the signal input end of the P-type well region. And a semiconductor memory device comprising:
【請求項2】 前記保護用のN型ウェル領域は前記外部
電源電圧によってバイアスされることを特徴とする請求
項1記載の半導体メモリ装置。
2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the protective N-type well region is biased by the external power supply voltage.
【請求項3】 前記保護用のN型ウェル領域を前記外部
電源電圧によってバイアスしかつこの保護用のN型ウェ
ル領域内に高濃度のN型の不純物が導入された埋め込み
+ 領域を設けることを特徴とする請求項1記載の半導
体メモリ装置。
3. A buried N + in which the protective N-type well region is biased by the external power supply voltage and a high-concentration N-type impurity is introduced into the protective N-type well region. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein a region is provided.
【請求項4】 前記保護用のN型ウェル領域を接地電圧
によってバイアスしかつこの保護用のN型ウェル領域内
に高濃度のN型の不純物が導入された埋め込みN+ 領域
を設けることを特徴とする請求項1記載の半導体メモリ
装置。
4. A buried N + structure in which the protective N-type well region is biased by a ground voltage and a high-concentration N-type impurity is introduced into the protective N-type well region. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein a region is provided.
JP3164498A 1991-07-04 1991-07-04 Semiconductor memory device Pending JPH0513721A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3164498A JPH0513721A (en) 1991-07-04 1991-07-04 Semiconductor memory device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3164498A JPH0513721A (en) 1991-07-04 1991-07-04 Semiconductor memory device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0513721A true JPH0513721A (en) 1993-01-22

Family

ID=15794304

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3164498A Pending JPH0513721A (en) 1991-07-04 1991-07-04 Semiconductor memory device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0513721A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6657243B2 (en) 2000-09-04 2003-12-02 Seiko Epson Corporation Semiconductor device with SRAM section including a plurality of memory cells
JP2012165005A (en) * 2000-02-29 2012-08-30 Freescale Semiconductor Inc Semiconductor element and method for manufacturing the same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012165005A (en) * 2000-02-29 2012-08-30 Freescale Semiconductor Inc Semiconductor element and method for manufacturing the same
US6657243B2 (en) 2000-09-04 2003-12-02 Seiko Epson Corporation Semiconductor device with SRAM section including a plurality of memory cells

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6236087B1 (en) SCR cell for electrical overstress protection of electronic circuits
US6208010B1 (en) Semiconductor memory device
KR950007573B1 (en) Semiconductor device with circuit separated into wells
US6521952B1 (en) Method of forming a silicon controlled rectifier devices in SOI CMOS process for on-chip ESD protection
CN100342524C (en) Structure and method for local resistor element in integrated circuit technology
US6864559B2 (en) Semiconductor memory device
US5032892A (en) Depletion mode chip decoupling capacitor
JP3128262B2 (en) Semiconductor integrated circuit device
US5148255A (en) Semiconductor memory device
US5936282A (en) Semiconductor device having input protection circuit
US5594265A (en) Input protection circuit formed in a semiconductor substrate
JP2528794B2 (en) Integrated circuit with latch-up protection circuit
US5949094A (en) ESD protection for high density DRAMs using triple-well technology
CA1275456C (en) Latch-up protection circuit fo integrated circuits using complementarymos circuit technology
JPH1065020A (en) Semiconductor device
JP3332123B2 (en) Input protection circuit and semiconductor device using the same
JP2679046B2 (en) Memory device
US4812891A (en) Bipolar lateral pass-transistor for CMOS circuits
US7456440B2 (en) Electrostatic protection device
US20030025164A1 (en) Semiconductor device and fabrication method thereof
JPH1084098A (en) ESD protection for high density DRAM using triple well technology
JPH0513721A (en) Semiconductor memory device
KR100256465B1 (en) Input protection circuit for semiconductor device
JPS6197858A (en) semiconductor equipment
JPS58130557A (en) C-mos device