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JPS6053472B2 - semiconductor storage device - Google Patents
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JPS6053472B2 - semiconductor storage device - Google Patents

semiconductor storage device

Info

Publication number
JPS6053472B2
JPS6053472B2 JP53070082A JP7008278A JPS6053472B2 JP S6053472 B2 JPS6053472 B2 JP S6053472B2 JP 53070082 A JP53070082 A JP 53070082A JP 7008278 A JP7008278 A JP 7008278A JP S6053472 B2 JPS6053472 B2 JP S6053472B2
Authority
JP
Japan
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type
region
terminal
transistor
bipolar transistor
Prior art date
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Expired
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JP53070082A
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Japanese (ja)
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JPS54161284A (en
Inventor
和利 上林
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NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nippon Electric Co Ltd filed Critical Nippon Electric Co Ltd
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Publication of JPS54161284A publication Critical patent/JPS54161284A/en
Publication of JPS6053472B2 publication Critical patent/JPS6053472B2/en
Expired legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C7/00Arrangements for writing information into, or reading information out from, a digital store
    • G11C7/20Memory cell initialisation circuits, e.g. when powering up or down, memory clear, latent image memory

Landscapes

  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Static Random-Access Memory (AREA)
  • Read Only Memory (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体記憶装置、詳しくは半導体基板上に形成
されたメモリ・セルに備えた半導体記憶装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly to a semiconductor memory device provided with memory cells formed on a semiconductor substrate.

従来、半導体基板上にメモリ・セルを形成する場合に、
メモリ・セルにフリップ、フロップ回路を用いることが
多い。そしてフリップ・フロップ回路はバイポーラ・ト
ランジスタ(又はMOSトランジスタ)と抵抗を各々2
個用いて構成される。このようなフリップ、フロップ回
路はランダム・アクセス・メモリ(以下RAMと略記す
る)に使用されている。また、マスク・プログラマブル
、リード、オンリー、メモリ (MaskProgra
mmableReadOnlyMemory(以下マス
クROMと略記する))はコンタクト・マスク、配線用
マスク等で情報を書き込んでいる。
Conventionally, when forming memory cells on a semiconductor substrate,
Flip and flop circuits are often used in memory cells. The flip-flop circuit consists of two bipolar transistors (or MOS transistors) and two resistors.
It is composed of individual parts. Such flip and flop circuits are used in random access memories (hereinafter abbreviated as RAM). In addition, mask programmable, read, only, memory (MaskProgra
In the mmableReadOnlyMemory (hereinafter abbreviated as mask ROM), information is written using a contact mask, a wiring mask, etc.

そのため一種類の情報しか記憶できず、書きかえが不可
能であつた。本発明の目的はマスクROMとRAMの両
方の機能を併せ有する半導体記憶装置を提供することで
ある。
As a result, it could only remember one type of information, and it was impossible to rewrite it. An object of the present invention is to provide a semiconductor memory device having both the functions of a mask ROM and a RAM.

本発明の他の目的はメモリ・セル間に、PN接合または
絶縁物による特別な分離領域を設けなくてもよい読み出
し/書き込み可能な半導体記憶装置を提供することであ
る。本発明を図面に従つて説明すると、第1図において
、P型半導体基板1に深さ1.0pTrL−15.0μ
m)表面抵抗30Ωl口〜4000ΩI口のN型エミッ
タ領域2を選択的に形成し、該エミッタ領域2内に深さ
0、−7TL〜5.0PTrL程度のP型ベース領域3
、そうしてP型チャンネルストッパ領域4をそれぞれ形
成する。
Another object of the present invention is to provide a readable/writable semiconductor memory device that does not require the provision of a PN junction or special isolation region of an insulator between memory cells. To explain the present invention according to the drawings, in FIG. 1, a P-type semiconductor substrate 1 has a depth of 1.0 pTrL-15.0 μ
m) Selectively form an N-type emitter region 2 with a surface resistance of 30Ωl to 4000Ωl, and a P-type base region 3 with a depth of about 0, -7TL to 5.0PTrL in the emitter region 2.
, thus forming P-type channel stopper regions 4, respectively.

次に、P型ベース領域3内にN*厘コレクタ領域5、N
型エミッタ領域2と導通するN*厘ソース領域6、P型
半導体基板1内にN*厘ドレイン領域7を形成する。8
はゲート絶縁膜、9はフィールド絶縁膜である。
Next, in the P-type base region 3, there are N
An N* source region 6 conductive to the type emitter region 2 and an N* drain region 7 are formed in the P type semiconductor substrate 1 . 8
9 is a gate insulating film, and 9 is a field insulating film.

次に電極配線10を設けてコレクタ領域5とゲート電極
11を接続し端子Aに接続する(この部分は結線状態の
みを示すため、概念図を混用した。)。ベース領域3と
ドレイン領域7をともに端子Bに接続し、ソース’領域
6を端子cに接続する。端子AおよびBはそれぞれ抵拮
只1およびR2を介して端子Dに接続する(この部分の
図示は省略する。)。第2図は、第1図に示した本発明
半導体記憶装置の単位メモリセルの等価回路図である。
Next, an electrode wiring 10 is provided to connect the collector region 5 and the gate electrode 11 and connect it to the terminal A (a conceptual diagram is also used since this part only shows the connection state). Both base region 3 and drain region 7 are connected to terminal B, and source' region 6 is connected to terminal c. Terminals A and B are connected to terminal D via resistors 1 and R2, respectively (illustration of this portion is omitted). FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of a unit memory cell of the semiconductor memory device of the present invention shown in FIG.

端子D、C間に直流電圧を印加すると、バイポーラ・ト
ランジスタとMOSトランジスタ間の閾値電圧やスイッ
チング速度の差により、バイポーラ・トランジスタが先
に動作してコレクタ端子Aの電位が下り、Nチャンネル
●エンハンスメント型MOSトランジスタは遮断したま
)となつて端子Bの電位は高レベルを保つため、バイポ
ーラ・トランジスタのベース電流は抵抗R2を通つて供
給され端子A又はBのいずれかをメモリ・セルの出力と
すればよいから、配線マスクで希望する状態に書き込み
が可能であるから、このようなメモリ・セルを用いてマ
スクROMを形成することができる。
When a DC voltage is applied between terminals D and C, due to the difference in threshold voltage and switching speed between the bipolar transistor and MOS transistor, the bipolar transistor operates first and the potential of the collector terminal A decreases, resulting in N-channel enhancement. type MOS transistor is cut off) and the potential at terminal B remains high, so the base current of the bipolar transistor is supplied through resistor R2 and either terminal A or B is connected to the output of the memory cell. Since it is possible to write to a desired state using a wiring mask, a mask ROM can be formed using such a memory cell.

次に、端子Aが低レベル、端子Bが高レベルに保持され
ているときに、端子Aに高レベルの信号を加えるとMO
Sトランジスタが導通してドレインからソースへ電流が
流れ、端子Bが低レベルとなるからバイポーラ●トラン
ジスタは遮断状態となつて端子Aは高レベルを保持する
Next, when terminal A is held at low level and terminal B is held at high level, if a high level signal is applied to terminal A, MO
The S transistor becomes conductive and current flows from the drain to the source, and the terminal B becomes a low level, so the bipolar transistor becomes cut off and the terminal A remains at a high level.

端子Bに高レベルの信号を入れると、バイポーラ●トラ
ンジスタが動作して端子Aは低レベルを維持する。すな
わち、RAMの機能を有する。バイポーラ●トランジス
タ又はMOSトランジスタのいずれか一種類のみを用い
たフリップ●フロップ回路でも特性ないしパラメータを
ずらして不平衝にすれば本発明と同様に読み出し/書き
込み可能メモリを理論的には構成できるが、抵抗やトラ
ンジスタの製造上のばらつきのために電源投入時にどの
状態に設定されるかは多分に確率的になり必らずしも一
意的に定まらないうらみがあるし、それを解消するため
に前記不平衝を大きくすると、半導体集積回路の場合に
は製造工程の複雑さを伴い、かつは集積度に対する制約
ともなり得策ではない。
When a high level signal is applied to terminal B, the bipolar ● transistor operates and terminal A maintains a low level. That is, it has a RAM function. Although it is theoretically possible to construct a readable/writable memory in the same way as the present invention by changing the characteristics or parameters of a flip-flop circuit using only one type of bipolar transistor or MOS transistor to make it unbalanced. Due to manufacturing variations in resistors and transistors, the state that is set when the power is turned on is highly probabilistic and cannot necessarily be determined uniquely. Increasing the imbalance would complicate the manufacturing process in the case of semiconductor integrated circuits and would also place restrictions on the degree of integration, which is not a good idea.

しかるに、本発明においてはバイポーラ●トランジスタ
とMOSトランジスタの両方を用いるから、特性上の不
平衡は自から大きくなり動作は安定である。
However, in the present invention, since both bipolar transistors and MOS transistors are used, the unbalance in characteristics becomes large and the operation is stable.

かつ、MOSトランジスタを用いる場合と同様に、単位
メモリ・セル間の絶縁分離のた.めの特別な分離領域を
設ける必要はない点、集積回路には有利てある。これは
縦型バイポーラ・トランジスタのコレクタ領域として、
半導体基板の表面に近い部分に設けられた領域を直接に
接続する構造にしたからである。次に本発明の他の実施
例を説明すると、第3図において、P型半導体基板1と
P型エピタキシャル層1″の境界とその近傍にN+型埋
込み領域12を設け、該N+型埋込み領域12の周辺に
N+分離領域13を設けてバイポーラ・トランジスタの
エミッタ領域とする。
In addition, as in the case of using MOS transistors, insulation isolation between unit memory cells is required. An advantage of integrated circuits is that there is no need to provide special isolation areas for this purpose. This is the collector region of a vertical bipolar transistor.
This is because the structure is such that regions provided near the surface of the semiconductor substrate are directly connected. Next, another embodiment of the present invention will be described. In FIG. An N+ isolation region 13 is provided around the periphery to serve as the emitter region of the bipolar transistor.

そうして、このエミッタ領域にかこまれP型エピタキシ
ャル層1″をベース領域とする。その他の部分は第1図
に準するので説明しない。動作は第1図に示した実施例
と同様であるが、三重拡散を利用する場合に比較すると
エミッタ領域の抵抗率を少さくできるのでバイポーラ・
トランジスタの電流増幅率を大きくできる。第4図は、
本発明の更に他の実施例を示す断面ノ図で、比抵抗0.
01Ω−d〜5Ω−d程度のN型半導体基板14上に比
抵抗0.1Ω−0〜2.0Ω−0程度のN型エピタキシ
ャル層15を形成後、P型ベース領域3、Pウェル16
、チャンネルストッパ領域4を形成するが、これら3種
類のP型領域の・不純物濃度は異なつてもよい。次にN
+型コレクタ5、N型エピタキシャル層15(バイポー
ラ●トランジスタのエミッタ領域)とPウェル16の両
方にまたがつてN+型ソース領域6、Pウェル16内に
N+型ドレイン領域7を設ける。この実・施例の等価回
路も第2図に示したものとなることは明らかである。な
お、P型領域3,4,16は、全面にP型不純物を拡散
し(又はN型エピタキシャル層15の上に更にP型エピ
タキシャル層をつくり)、その後、表面から下のN型エ
ピタキシャル層に達するN+型分領域を形成することに
よつて、相互に分離して形成してもよい。この実施例は
、特に工程数が最小でよい特徴がある。以上詳細に説明
したように本発明によれば、動作が確実で集積度が高い
読み出し/書き込み可能な半導体記憶装置が得られる。
なお、マスクROMとしては配線によつて情報を書き込
むのであるから、金属膜を全面に沈積した段階でストッ
クしておき、最後に配線マスクをかけて記憶装置を完成
すればよいので、具体的に受注してから出荷するまでの
期間が最小ですむ効果もある。
Then, the P-type epitaxial layer 1'' surrounded by this emitter region is used as a base region.Other parts are similar to those in FIG. 1 and will not be described.The operation is the same as the embodiment shown in FIG. However, compared to using triple diffusion, the resistivity of the emitter region can be reduced, so bipolar
The current amplification factor of the transistor can be increased. Figure 4 shows
It is a cross-sectional view showing still another embodiment of the present invention, with a specific resistance of 0.
After forming an N-type epitaxial layer 15 with a specific resistance of about 0.1Ω-0 to 2.0Ω-0 on an N-type semiconductor substrate 14 with a resistivity of about 0.1Ω-d to 5Ω-d, a P-type base region 3 and a P-well 16 are formed.
, the channel stopper region 4 is formed, but the impurity concentrations of these three types of P-type regions may be different. Then N
An N+ type source region 6 is provided spanning both the + type collector 5, the N type epitaxial layer 15 (emitter region of a bipolar ● transistor), and the P well 16, and an N+ type drain region 7 is provided within the P well 16. It is clear that the equivalent circuit of this embodiment is also as shown in FIG. Note that in the P-type regions 3, 4, and 16, P-type impurities are diffused over the entire surface (or a P-type epitaxial layer is further formed on the N-type epitaxial layer 15), and then a P-type impurity is diffused from the surface to the lower N-type epitaxial layer. They may be formed separately from each other by forming N+ type regions that reach the same extent. This embodiment is particularly characterized by requiring a minimum number of steps. As described in detail above, according to the present invention, a readable/writable semiconductor memory device that operates reliably and has a high degree of integration can be obtained.
In addition, since information is written in a mask ROM using wiring, it is sufficient to stock the metal film at the stage where it is deposited over the entire surface, and then finally apply a wiring mask to complete the memory device. Another advantage is that the period from receiving an order to shipping is minimized.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図、第3図、第4図はそれぞれ本発明半導体記憶装
置の実施例の領域構造断面図(結線状態を示す概念図)
、第2図はそれらに共通の等価回路である。 1・・・・・・P型半導体基板、1″・・・・・・P型
エピタキシャル層、2・・・・・・N型エミッタ領域、
3・・・・・・P型ベース領域、4・・・・・P型チャ
ンネルストッパ領域、6・・・・・・N+型ソース領域
、7・・・・・・N+型ドレイン領域、8・・・・・・
ゲート絶縁膜、9・・・・・・フィールド絶縁膜、10
・・・・・・電極配線、11・・・・・・ゲート電極、
12・・・・・・N+型埋込み領域、13・・・・・・
N+型分離領域、15・・・・N型エピタキシャル層、
16・・●●●Pウェル。
FIG. 1, FIG. 3, and FIG. 4 are respectively cross-sectional views of the region structure (conceptual diagrams showing the wiring state) of the embodiments of the semiconductor memory device of the present invention.
, FIG. 2 is an equivalent circuit common to them. 1... P-type semiconductor substrate, 1''... P-type epitaxial layer, 2... N-type emitter region,
3...P type base region, 4...P type channel stopper region, 6...N+ type source region, 7...N+ type drain region, 8...・・・・・・
Gate insulating film, 9...Field insulating film, 10
... Electrode wiring, 11 ... Gate electrode,
12...N+ type buried area, 13...
N+ type isolation region, 15...N type epitaxial layer,
16...●●●P well.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 一導電型半導体層内に形成された他導電型ベース領
域、該ベース領域内に設けられたコレクタ領域を有する
バイポーラ・トランジスタと該バイポーラ・トランジス
タのエミッタ領域に接続された一導電型ソース領域を有
する絶縁ゲート電界効果トランジスタで構成されたフリ
ップ・フロップ回路を含むことを特徴とする半導体記憶
装置。
1 A bipolar transistor having a base region of another conductivity type formed in a semiconductor layer of one conductivity type, a collector region provided within the base region, and a source region of one conductivity type connected to the emitter region of the bipolar transistor. 1. A semiconductor memory device comprising a flip-flop circuit configured with an insulated gate field effect transistor.
JP53070082A 1978-06-09 1978-06-09 semiconductor storage device Expired JPS6053472B2 (en)

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JPS54161284A JPS54161284A (en) 1979-12-20
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