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JPS63244767A - バイポ−ラ・cmos半導体集積回路 - Google Patents

バイポ−ラ・cmos半導体集積回路

Info

Publication number
JPS63244767A
JPS63244767A JP62077741A JP7774187A JPS63244767A JP S63244767 A JPS63244767 A JP S63244767A JP 62077741 A JP62077741 A JP 62077741A JP 7774187 A JP7774187 A JP 7774187A JP S63244767 A JPS63244767 A JP S63244767A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
bipolar
region
pmos
semiconductor integrated
emitter
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
JP62077741A
Other languages
English (en)
Inventor
Kunitoshi Aono
邦年 青野
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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 Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP62077741A priority Critical patent/JPS63244767A/ja
Publication of JPS63244767A publication Critical patent/JPS63244767A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • 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
    • H10D84/40Integrated 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 with at least one component covered by groups H10D10/00 or H10D18/00, e.g. integration of IGFETs with BJTs
    • H10D84/401Combinations of FETs or IGBTs with BJTs
    • H10D84/403Combinations of FETs or IGBTs with BJTs and with one or more of diodes, resistors or capacitors
    • H10D84/406Combinations of FETs or IGBTs with vertical BJTs and with one or more of diodes, resistors or capacitors
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D12/00Bipolar devices controlled by the field effect, e.g. insulated-gate bipolar transistors [IGBT]
    • H10D12/411Insulated-gate bipolar transistors [IGBT]

Landscapes

  • Bipolar Transistors (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】 産業上の利用分野 本発明はMOSトランジスタとバイポーラトランジスタ
を同時に集積するバイボー2・CMOS半導体集積回路
(以下Bi、CMOSと記す)に関するものである。
従来の技術 現在、論理LSIに用いられるデバイスは主に、TTL
、R:OL等に代表されるバイボー2と、0MO8であ
る。特にCMOSはバイポーラにくらべ高集積、低消費
電力という特徴から、マイクロコンピュータその他の論
理LSZの主流デバイスになっている。しかし、CMO
Sはバイポーラにくらべ、単位面積あたシの電R駆動能
力が小さいという欠点があり、負荷が大きい場合には、
速度が低下する。このため高速を必要とする分野におい
てはバイポーラECL回路が用いられる事になる。
そこで、0MO8とバイポーラを同一チップ上に集積し
て、バイポーラの高電流駆動能力と、0MO8の高集積
低消費電力の利点を生かすというバイポーラ・0MO8
の考え方がある。当所、Bi@CMO8は、バイポー、
F及び0MO3を回路機能に応じて使い分ける事が考え
られ、特にアナログ・ディジタル混載LSIに適用され
る事が多かった。また論理LSIでも、内部論理をC1
vlO8゜LSI外部との入出力バッファをバイポーラ
で構成して、LSIの出力部に高駆動能力を持たせるこ
とで適用されていた。さらに近年は、ANDやOR等の
基本回路内で二つのデバイスを複合する技術が開発され
ておシ、内部論理回路そのものも、0MO8だけで構成
したものより高速化を図ろうとしている。(例えば、日
経エレクトロニクス、1ea6.a 、12 rバイボ
ー:yと0MO3を基本回路内で複合し、高速かつ低消
費電力なLSIを実現するJP187−208) 第2図(a)は従来の基本論理回路でバイポーラと” 
O8t 複合化L :k B i −CM OS 回路
ty)−例テあり、第2図(b)は、従来の一般的なり
1−CMOSデバイスの構造断面図である。
第2図(a)において、1はPチャンネルMO3(以下
PMOSと記す)、2はNチャンネルMO8(以下NM
OSと記す)、3,4は抵抗、6,6はバイポーラNP
Nトランジスタであり、抵抗3゜4バイポーラ5.6に
よるトーテムポールバッファと0MO81,2によるイ
ンバータを複合化したB1−CMOSインバータである
第2図(b)において、点線で区切った領域1oにはP
MO3,11にはNMOS,12にはハイホーラNPN
トランジスタが形成されてお9.13はP型半導体基板
、14はnコレクタ埋込層、16はP型゛エピタキシャ
ル層、16はnウェル層、1Tはnコレクタ層、18は
nコレクタウオール、19はPMO3のPンース領域、
2oはP ドレイン領域、21はnウェルの電源コンタ
クト用n+拡散領域、22はNMOSのn+ソース領域
23はn+ドレイン領域、24はP基板の電源コンタク
ト用p+拡散領域、26はPベース領域、26はn+エ
ミッタ領域、27はゲート酸化膜、28はゲートポリシ
リコンである。
発明が解決しようとする問題点 この様な従来のBi、0MO8では、同一チップ上ニ、
バイポーラとMOSを集積する為、製造工程が増大し複
雑化するものであった。また、バイポーラ、MOS共に
高性能化を図る事はプロセス技術上困難である。そして
バイポーラは一般に素子分離領域を必要とし、基本論理
回路内で両デバイスを複合する場合には、CMO8論理
回路にくらべ、集積度を低下させるものである。製造工
程の複雑化と、集積度の低下は、LSIのコスト増大を
まねき、ともすれば、Bi−0MO8による利点を相殺
するものであった。
本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、製造工程の
増大、集積度の低下をおさえ、高速、高集積、低消費電
力を実現しうるB i −CMOS半導体集積回路を提
供するものである。
問題点を解決するための手段 本発明は上記問題点を解決する為、PMO3のドレイン
拡散領域内にn+拡散層を設けてPMO3とNPN)″
y/ジスタを一体化し、同時にNMOSのドレイン拡散
領域内にP+拡散層を設けてNMOSとPNP トラン
ジスタを一体化する。以上の様にして構成されたNPN
及びPNP トランジスタの両エミッタを結線して出力
端子とし、前記PMOS及びNMOSにより、NPN及
びPNP トランジスタをそれぞれエミッタフォロアと
して駆動するものである。
作  用 本発明は上記した構成によfi、CMO8論理回路にく
らべ、集積度の低下、製造工程の増加を最少限におさえ
バイポーラトランジスタの高電流駆動能力を利用できる
高速、高集積、低消費電力なりi−CMO8半導体集積
回路を実現する事ができる。
実施例 第1図(a)は本発明のバイポーラ・CMOS半導体集
積回路の一実施例を示す回路図であり、第1図(b)及
び(C)は、その構造断面図である。
第1図(、)において、30はPMOS131はNMo
3,32はバイポーラNPNトランジスタ、33はPN
P トランジスタである。PMOS30及びNMo83
1は従来のCMOSインバータとして結線され、NPN
トランジスタ32とPNPトランジスタ330ベースは
共に前記CMOSインバータのドレイン出力端子に結線
され、NPNトランジスタ32のコレクタは電源に接続
され、PNPトランジスタ33のコレクタはグランドに
接地され、両トランジスタ32.33のエミッタは共に
結線されて本発明のBi・0M08回路の出力端子とな
る。この回路において、出力信号の立上り時にはNPN
トランジスタ32が、エミッタフォロアとして負荷容量
を大電流駆動し、出力信号の立下り時には、PNPトラ
ンジスタ33が同様にエミッタフォロアとして負荷容量
を大電流駆動する事ができ、信号がHigh又はLow
レベルの安定状態においては0M03回路と同様に電流
が流れない。
第1図(a)においては、本発明のBi−CMOS半導
体集積回路を用いたインバータ回路となっているが、本
発明が容易にAND 、OR等の論理回路に適用できる
事は言うまでもない。
第1図(b)は、本発明のB1・CMOS半導体集積回
路の構造断面図の一例であり、点線で区切った領域34
にはPMOS及びPMO3と一体化したバイポーラNP
Nトランジスタが構成され、領域36にはNMo8及び
NMo8と一体化したバイポーラPNP トランジスタ
が構成されている。第1図(b)において36はP型半
導体基板、37はnウェル、38はPMOSの戸ソース
領域、39は戸ドレイン領域、4oはnウェルの電源コ
ンタクト用n准散領域、41はゲート酸化膜、42はゲ
ートポリシリコンであり、43はPMO5のP+ドレイ
ン領域39内に設けられた高濃度n++エミッタ拡散層
であり、前j村ドレイン領域39をベース、nウェル3
7をコレクタとするNPN)、tンジスタがPMOSと
一体化されている。
また、44はNMo8のn+ソース領域、46はn+ド
レイン領域、46はP基板電源コンタクト用P旭散領域
であり、47はNMo8のnトレイン領域46内に設け
られた高濃度P+1エミツタ拡散層であり、前記n+ド
レイン領域45をベースP基板36をコレクタとするP
NP)7ンジスタがNMo8と一体化されている。第1
図(b)ではNウェルを用いて構成しているが、Pウェ
ルまたは、NウェルPウヱル両方を用いて構成する事も
可能である。本発明においてはバイポーラトランジスタ
をエミッタフォロアとして用いる為、素子分離されたバ
イポーラ構造を必要とせず、上記の様に、NMo5とP
NPトランジスタ、PMOSとNPNトランジスタを一
体化する事が可能となる。その為、素子の占有する面積
がほとんど増加する事がない。又、0MO3とバイポー
ラを同一チップ上に集積する為に追加される製造工程は
、NPN及びPNP トランジスタのn 工くツタ領域
43とp++エミッタ領域47を作成する2工程だけで
ある。
また、バイポーラトランジスタをエミッタフォロアとし
て用いているので、しゃ断層波数(、/−7)の高い高
性能のバイポーラトランジスタを必らずしも必要としな
いので容易に成造する事が可能である。
第1図(C)は、本発明のBi−CMOS半導体集積回
路の第2案における構造断面図の一例である。
説明を容易にする為、第1図(b)と同一構造の箇所に
は同一番号を付与し説明を割愛する。第1図(C3にお
いては、PMOSのドレイン拡散層が高濃度P型不純物
拡散層39aと低濃度P型不純物拡散層48に分割され
、該低濃度P型不純物拡散層48内に高濃度n飄ミッタ
拡散層43aが形成されており、同様[NMo8のドレ
イン拡散層が高濃度n型不純物拡散層45aと低濃度n
型不純物拡散層49に分割され、該低濃度n型不純物拡
散層49内に高濃度P+エミッタ拡散層47aが形成さ
れている。
以上の様にドレイン拡散層を高濃度領域と低濃度領域に
分割し、高濃度領域でMOSのドレイン、低濃度領域で
バイポーラの活性ベースを形成する事により、MOS及
びバイボー2デバイスの濃度プロファイルの制御が容易
となりデバイス性能が著しるしく向上する。この場合に
おいても、製造工程の増加は前記低濃事不純物拡散領域
48及び49を形成する2工程の増加だけKおさえる事
も可能で、素子面積の増加もほとんどない。
発明の効果 以上述べてきた様に、本発明によれば、0M05回路の
出力にバイボーアNPN及びPNP トランジスタによ
るエミッタフォロア回路を用いる事に1、PMOSとN
PN トランシt、fi 、 NMOSとPNP トラ
ンジスタをデバイス構造上一体化させ、従来の0MO8
に比べても製造工程の増加及び、素子集積度の低下を最
少限度におさえ、バイポーラの高電流駆動能力の利点を
生かした、高速、高集積、低消費電力で、製造工程の簡
単なりi−CMO8半導体集積回路を実用的にきわめて
有用である。
【図面の簡単な説明】
第1図(、)は本発明のBi−CMO8半導体集積回路
の一実施例における回路図、第1図(b)及び(c)は
同回路のデバイス断面構造図、第2図(a)は従来のB
i−CMO8半導体集積回路を示す回路図、第2図中)
は同回路のデバイス断面構造図である。 30・−・−・・PMOS 、 31 、、、、、、N
MOS 、 32−・・・・・バイポーラNPN トラ
ンジスタ、33・・・・・・バイポーラPNPトランジ
スタ、3θ・・・・・・P型半導体基板、37・・・・
・・nウェル、38・・・・・・P+ソース領域、39
・・・・・・P+ドレイン領域、40・・・・・・nウ
ェル電源コンタクト領域、41・・・・・・ゲート酸化
膜、42・・・・・・・・・ゲ〜トホリシリコン、43
・・・・・・n 工qツタ拡散層、44・・・・・・n
+ソース領域、46・・・・・・n+ドレイン領域、4
6・・・・・・P基板電源コンタクト領域、47・・・
・・・P++エミッタ拡散層。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 1w&

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)PMOSのドレイン拡散領域内に高濃度N型不純
    物を拡散し、該N型拡散層をエミッタ、前記PMOSの
    ドレイン拡散領域をベース、前記PMOSのN型基板(
    またはウェル)をコレクタとするバイポーラNPNトラ
    ンジスタを前記PMOSとともに集積し、同時にNMO
    Sのドレイン拡散領域内に高濃度P型不純物を拡散し、
    該P型拡散層をエミッタ、前記NMOSのドレイン拡散
    領域をベース、前記NMOSのP型基板(またはウェル
    )をコレクタとするバイポーラPNPトランジスタを前
    記NMOSとともに集積し、該PNPトランジスタと前
    記NPNトランジスタは両エミッタが結線されて、出力
    端子となるエミッタフォロア回路を構成し、前記NMO
    S及び前記PMOSにより駆動される事を特徴とするバ
    イポーラ・CMOS半導体集積回路。
  2. (2)ドレイン拡散領域が高濃度領域と低濃度領域とに
    分割され、該低濃度領域内に高濃度他方導電型不純物を
    拡散しエミッタとする構造を有する事を特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載のバイポーラ・CMOS半導体集
    積回路。
JP62077741A 1987-03-31 1987-03-31 バイポ−ラ・cmos半導体集積回路 Pending JPS63244767A (ja)

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Cited By (6)

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