Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JPH0224027B2 - - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JPH0224027B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0224027B2
JPH0224027B2 JP56052032A JP5203281A JPH0224027B2 JP H0224027 B2 JPH0224027 B2 JP H0224027B2 JP 56052032 A JP56052032 A JP 56052032A JP 5203281 A JP5203281 A JP 5203281A JP H0224027 B2 JPH0224027 B2 JP H0224027B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
region
conductivity type
high concentration
concentration impurity
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.)
Expired - Lifetime
Application number
JP56052032A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS57166066A (en
Inventor
Tetsuya Iizuka
Hiroshi Hara
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
Tokyo Shibaura Electric 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 Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority to JP56052032A priority Critical patent/JPS57166066A/en
Priority to US06/364,639 priority patent/US4559548A/en
Priority to DE8282102994T priority patent/DE3276920D1/en
Priority to EP82102994A priority patent/EP0062894B1/en
Publication of JPS57166066A publication Critical patent/JPS57166066A/en
Publication of JPH0224027B2 publication Critical patent/JPH0224027B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D89/00Aspects of integrated devices not covered by groups H10D84/00 - H10D88/00
    • H10D89/211Design considerations for internal polarisation
    • H10D89/213Design considerations for internal polarisation in field-effect devices
    • H10D89/215Design considerations for internal polarisation in field-effect devices comprising arrangements for charge pumping or biasing substrates

Landscapes

  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は半導体装置に用いられる基板バイア
ス発生装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a substrate bias generating device used in a semiconductor device.

従来、半導体基板上に形成された回路により、
外部から供給される電源電圧と逆極性の電圧を発
生し、基板に供するための電源として、第1図に
示すようなチヤージポンピング装置が知られてい
る。同図において、1は一端を接地した交流電圧
発生回路であり、この交流電圧発生回路1は基準
電圧VSS(ここではGND電圧)と電源電圧VDDとの
間で振動する交流を発生する。この発生回路1の
他端は容量2を介してNチヤンネルMOSトラン
ジスタ3のソースに接続されている。そして、こ
のトランジスタ3のゲート及びドレインは共に端
子(基板)4に接続されている。N1は電圧発生
回路1と容量2との間のノード、N2は容量2と
トランジスタ3のソースとの間のノードを示す。
ノードN2にはソース側の接地されたNチヤンネ
ルMOSトランジスタ5のゲート及びドレインが
接続されている。上記トランジスタ3,5は整流
作用があり、電流は端子4からノードN2、ノー
ドN2からGNDへ向つて流れる。
Traditionally, circuits formed on semiconductor substrates
2. Description of the Related Art A charge pumping device as shown in FIG. 1 is known as a power source for generating a voltage of opposite polarity to an externally supplied power source voltage and supplying it to a substrate. In the figure, reference numeral 1 denotes an alternating current voltage generating circuit with one end grounded, and this alternating current voltage generating circuit 1 generates an alternating current that oscillates between a reference voltage V SS (here, the GND voltage) and a power supply voltage V DD . The other end of this generating circuit 1 is connected to the source of an N-channel MOS transistor 3 via a capacitor 2. The gate and drain of this transistor 3 are both connected to a terminal (substrate) 4. N 1 indicates a node between voltage generating circuit 1 and capacitor 2 , and N 2 indicates a node between capacitor 2 and the source of transistor 3 .
The gate and drain of an N-channel MOS transistor 5 whose source side is grounded are connected to the node N2 . The transistors 3 and 5 have a rectifying effect, and current flows from the terminal 4 to the node N 2 and from the node N 2 to GND.

このチヤージポンピング装置においては、交流
電圧発生回路1により容量2を介してノードN2
に誘起される電荷は、端子(基板)4から供給さ
れ、トランジスタ5を通つてGNDに放電される。
すなわち、チヤージポンピング作用により、端子
(基板)4からGNDに電流が流れ、これにより端
子(基板)4は負の電位にバイアスされる。
In this charge pumping device, an AC voltage generating circuit 1 connects a node N 2 through a capacitor 2 .
The electric charge induced in is supplied from the terminal (substrate) 4 and discharged to GND through the transistor 5.
That is, due to the charge pumping action, a current flows from the terminal (substrate) 4 to GND, thereby biasing the terminal (substrate) 4 to a negative potential.

第2図は上記チヤージポンピング装置を半導体
基板上に形成した場合の具体的な素子構造図であ
る。すなわち、P形のシリコン基板(第1図の端
子4に相当)6表面に、N形の高濃度不純物領域
7,8、P形の高濃度不純物領域9、及びN形の
高濃度不純物領域10がそれぞれ形成されてい
る。そして、N形高濃度不純物領域10上、及び
高濃度不純物領域7,8間のシリコン基板6上に
それぞれゲート絶縁膜11,12を介してゲート
電極13,14が形成されている。ここで、ゲー
ト電極13、ゲート絶縁膜11及びN形高濃度不
純物領域10により容量2を構成し、N形高濃度
不純物領域7、ゲート電極14、N形高濃度不純
物領域8によりトランジスタ3のソース・ゲー
ト、ドレインを構成している。P形高濃度不純物
領域9はシリコン基板6にオーミツク接触をとり
やすくするための拡散領域である。なお、第2図
には第1図のトランジスタ5は示されていない。
FIG. 2 is a diagram showing a specific element structure when the charge pumping device is formed on a semiconductor substrate. That is, on the surface of a P-type silicon substrate (corresponding to the terminal 4 in FIG. 1) 6, N-type high concentration impurity regions 7 and 8, P-type high concentration impurity region 9, and N-type high concentration impurity region 10 are formed. are formed respectively. Gate electrodes 13 and 14 are formed on the N-type high concentration impurity region 10 and on the silicon substrate 6 between the high concentration impurity regions 7 and 8 via gate insulating films 11 and 12, respectively. Here, the gate electrode 13, the gate insulating film 11, and the N-type high concentration impurity region 10 constitute a capacitor 2, and the N-type high concentration impurity region 7, the gate electrode 14, and the N-type high concentration impurity region 8 constitute the source of the transistor 3.・Constitutes the gate and drain. P-type high concentration impurity region 9 is a diffusion region for facilitating ohmic contact with silicon substrate 6. Note that the transistor 5 of FIG. 1 is not shown in FIG.

従来、上記のようなチヤージポンピング装置に
は次のような欠点があつた。すなわち、N形高濃
度不純物領域7(第1図のノードN2に相当)は
シリコン基板6(第1図の端子4に相当)よりも
低電圧になり、シリコン基板6と高濃度不純物領
域7とで形成されるPN接合(第1図に破線で示
すダイオード15に相当)は順バイアス状態にな
る。このため、シリコン基板6中に多くの電子が
注入されることになる。これらの電子は再結合す
るまで広い範囲にわたつて基板6の中を拡散して
ゆく。このために、集積回路の機能上の問題でひ
きおこす。特に、ダイナミツクな回路動作を行う
集積回路では浮遊状態のノードが多用され、また
スタテイツク回路でも、高いインピーダンスで電
位を固定する方式は、集積回路の消費電力の低減
のために上記ノードが不可欠である。これらのノ
ードに上記の少数キヤリアである電子が拡散して
とり込まれると、回路素子の誤動作が生じ易く、
従来大きな問題となつていた。
Conventionally, the charge pumping device as described above has had the following drawbacks. That is, the N-type high concentration impurity region 7 (corresponding to node N 2 in FIG. 1) has a lower voltage than the silicon substrate 6 (corresponding to terminal 4 in FIG. 1), and the voltage between the silicon substrate 6 and the high concentration impurity region 7 The PN junction (corresponding to the diode 15 indicated by the broken line in FIG. 1) formed by the two is in a forward bias state. Therefore, many electrons are injected into the silicon substrate 6. These electrons diffuse within the substrate 6 over a wide range until they recombine. This causes problems in the functionality of integrated circuits. In particular, floating nodes are often used in integrated circuits that perform dynamic circuit operations, and even in static circuits, the above-mentioned nodes are indispensable for reducing the power consumption of integrated circuits in a method that fixes the potential with high impedance. . If the electrons, which are the minority carriers mentioned above, are diffused and taken into these nodes, malfunctions of circuit elements are likely to occur.
This has been a big problem in the past.

この発明は上記実情に鑑みてなされたもので、
その目的は、基板への少数キヤリアの注入を防
ぎ、回路素子の誤動作を防止でき、さらにチヤー
ジポンピング効率を向上させることのできる基板
バイアス発生装置を提供することにある。
This invention was made in view of the above circumstances.
The purpose is to provide a substrate bias generation device that can prevent injection of minority carriers into the substrate, prevent malfunction of circuit elements, and further improve charge pumping efficiency.

以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説
明する。第3図において、一端を接地した交流電
圧発生回路21は基準電圧VSS(ここではGND電
位)と電源電圧VDDとの間で振動する交流を発生
する。この発生回路21の他端は容量22及びP
チヤンネルMOSトランジスタ23を介して端子
(基板)24に接続されている。N11は交流電圧
発生回路21と容量22との間のノード、N12
容量22とトランジスタ23のドレインとの間の
ノードを示す。そして、このノードN12はPチヤ
ンネルMOSトランジスタ25を介して接地され
ている。上記トランジスタ23,25は共に整流
特性を有する。電流は従来例と同様にチヤージポ
ンピング作用により、端子24からノードN12
へ、ノードN12からGNDへ向つて流れ、端子2
4は負の電位にバイアスされる。
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In FIG. 3, an alternating current voltage generating circuit 21 with one end grounded generates an alternating current that oscillates between a reference voltage V SS (here, GND potential) and a power supply voltage V DD . The other end of this generating circuit 21 is connected to a capacitor 22 and P
It is connected to a terminal (substrate) 24 via a channel MOS transistor 23. N 11 indicates a node between the AC voltage generating circuit 21 and the capacitor 22, and N 12 indicates a node between the capacitor 22 and the drain of the transistor 23. This node N12 is grounded via a P-channel MOS transistor 25. Both of the transistors 23 and 25 have rectifying characteristics. As in the conventional example, the current flows from the terminal 24 to the node N 12 due to the charge pumping action.
Flows from node N 12 to GND, terminal 2
4 is biased to a negative potential.

第4図は上記チヤージポンピング装置を半導体
基板上に形成した場合の具体的な素子構造図であ
る。すなわち、N形のシリコン基板(第3図の
VDD接続場所に相当)26表示にP形のウエル領
域(第3図の端子24に相当)27が形成され、
このウエル領域27中にNチヤンネルMOSトラ
ンジスタが形成され、主たる回路が構成される。
従つて、このウエル領域27はNチヤンネル
MOSトランジスタ群の基板として作用する。ま
た、N形シリコン基板26上にはP形高濃度不純
物領域28,29,30が形成され、P形高濃度
不純物領域28上、及びP形高濃度不純物領域2
9,30間のシリコン基板26上にはそれぞれゲ
ート絶縁膜31,32を介してゲート電極33,
34が形成されている。ここで、ゲート電極3
3、ゲート絶縁膜31及びP形高濃度不純物領域
28により第3図の容量22を構成し、P形高濃
度不純物領域29、ゲート電極34、P形高濃度
不純物領域30により第3図のPチヤンネル
MOSトランジスタ23のドレイン、ゲート、ソ
ースを構成する。P形高濃度不純物領域35はP
形ウエル領域27にオーミツク接触をとりやすく
するための拡散領域である。なお、第4図には第
3図のトランジスタ25は示されていない。
FIG. 4 is a diagram showing a specific element structure when the charge pumping device is formed on a semiconductor substrate. In other words, an N-type silicon substrate (Fig. 3)
A P-type well region 27 (corresponding to the terminal 24 in FIG. 3) is formed in the display 26 (corresponding to the V DD connection location),
An N-channel MOS transistor is formed in this well region 27 to constitute a main circuit.
Therefore, this well region 27 is an N channel.
Acts as a substrate for a group of MOS transistors. Further, P-type high concentration impurity regions 28, 29, and 30 are formed on the N-type silicon substrate 26, and the P-type high concentration impurity region 28 and the P-type high concentration impurity region 2 are formed on the N-type silicon substrate 26.
On the silicon substrate 26 between 9 and 30, gate electrodes 33 and 30 are formed via gate insulating films 31 and 32, respectively.
34 is formed. Here, gate electrode 3
3. The gate insulating film 31 and the P-type high concentration impurity region 28 constitute the capacitor 22 shown in FIG. channel
It constitutes the drain, gate, and source of the MOS transistor 23. The P type high concentration impurity region 35 is P
This is a diffusion region for facilitating ohmic contact with the shaped well region 27. Note that the transistor 25 of FIG. 3 is not shown in FIG.

上記構造のチヤージポンピング装置において
は、第3図のノードN12に相当するP形高濃度不
純物領域29と、N形シリコン基板26とで形成
されるPN接合は、従来例と異なり常に逆バイア
ス状態となる。従つて、少数キヤリアのシリコン
基板26への注入は生じることがなく、従来例で
述べた回路素子の誤動作のような欠点は生じな
い。さらに、このチヤージポンピング装置には次
の利点がある。すなわち、上記のPN接合が逆バ
イアスされているために、接合容量が極めて小さ
く、容量22に対する浮遊容量の比が非常に小さ
くなる。このためノードN12の振幅が大きくと
れ、チヤージポンピング効率が飛躍的に向上す
る。
In the charge pumping device having the above structure, unlike the conventional example, the PN junction formed by the P-type high concentration impurity region 29 corresponding to node N12 in FIG. 3 and the N-type silicon substrate 26 is always reverse biased. state. Therefore, injection of minority carriers into the silicon substrate 26 does not occur, and disadvantages such as the malfunction of circuit elements described in the conventional example do not occur. Furthermore, this charge pumping device has the following advantages: That is, since the above-mentioned PN junction is reverse biased, the junction capacitance is extremely small, and the ratio of stray capacitance to capacitance 22 is extremely small. Therefore, the amplitude of the node N12 can be increased, and the charge pumping efficiency is dramatically improved.

第5図は他の実施例を示すもので、第4図の実
施例におけるP形高濃度不純物領域30をP形ウ
エル領域27と重なるようにして、集積度の向上
を図つた例である。
FIG. 5 shows another embodiment, in which the P-type high concentration impurity region 30 in the embodiment of FIG. 4 overlaps with the P-type well region 27 to improve the degree of integration.

第6図はさらに他の実施例を示すものである。
この実施例では、第5図のP形高濃度不純物領域
29をP形高濃度不純物領域291,292に分割
し、この領域291,292それぞれと重なるよう
にP形ウエル領域36を設け、さらにこのウエル
領域36にN形高濃度不純物領域37を設ける。
そして、このP形ウエル領域36とN形高濃度不
純物領域37とにより形成されるPN接合を用
い、第3図に示したPチヤンネルMOSトランジ
スタ25に相当する整流用の素子とするものであ
る。この実施例の場合、P形ウエル領域36が高
電位になつた際に、上記のPN接合が順バイアス
され、P形ウエル領域36に注入された電子の一
部がシリコン基板26に侵入してくるが、これら
は基板電流となるだけで、P形ウエル領域27内
に形成された回路素子には何ら影響を与えない。
FIG. 6 shows yet another embodiment.
In this embodiment , the P-type high concentration impurity region 29 shown in FIG . Further, an N-type high concentration impurity region 37 is provided in this well region 36.
A PN junction formed by the P-type well region 36 and the N-type high concentration impurity region 37 is used to form a rectifying element corresponding to the P-channel MOS transistor 25 shown in FIG. In this embodiment, when the P-type well region 36 reaches a high potential, the above-mentioned PN junction is forward biased, and some of the electrons injected into the P-type well region 36 enter the silicon substrate 26. However, these only become substrate currents and have no effect on the circuit elements formed within the P-type well region 27.

尚、上記実施例においては、基板をN形とした
が、これに限定するものではなく、P形基板を用
い、各素子の導電形を逆にし、かつ印加する電圧
の符号を逆にすることにより同様の効果が得られ
る。
In the above embodiment, the substrate is of N type, but the present invention is not limited to this. It is also possible to use a P type substrate, reverse the conductivity type of each element, and reverse the sign of the applied voltage. A similar effect can be obtained.

以上のようにこの発明によれば、チヤージポン
ピング用の容量素子と整流素子とを含む基板バイ
アス発生装置において、前記容量素子及び前記整
流素子それぞれの一方の電極となる領域と基板と
で形成されるPN接合は常に逆バイアスされるた
め、基板への少数キヤリアの注入を防止でき、回
路素子の誤動作を防止できると共にチヤージポン
ピング効率を向上させることができる。
As described above, according to the present invention, in a substrate bias generation device including a capacitive element for charge pumping and a rectifying element, the substrate bias generating device includes a substrate and a region that becomes one electrode of each of the capacitive element and the rectifying element. Since the PN junction is always reverse-biased, injection of minority carriers into the substrate can be prevented, preventing malfunction of circuit elements and improving charge pumping efficiency.

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

第1図は従来のチヤージポンピング装置の回路
図、第2図は上記装置の素子構造を示す断面図、
第3図はこの発明の一実施例に係るチヤージポン
ピング装置の回路図、第4図は上記装置の素子構
造を示す断面図、第5図及び第6図はそれぞれこ
の発明の他の実施例を示す断面図である。 21……交流電圧発生回路、22……容量、2
3……PチヤンネルMOSトランジスタ、24…
…端子(基板)、25……PチヤンネルMOSトラ
ンジスタ、26……N形シリコン基板、27……
P形ウエル領域、28,29,30……P形高濃
度不純物領域、33,34……ゲート電極。
FIG. 1 is a circuit diagram of a conventional charge pumping device, and FIG. 2 is a sectional view showing the element structure of the device.
FIG. 3 is a circuit diagram of a charge pumping device according to one embodiment of the present invention, FIG. 4 is a cross-sectional view showing the element structure of the device, and FIGS. 5 and 6 are respectively other embodiments of the present invention. FIG. 21...AC voltage generation circuit, 22...Capacity, 2
3...P channel MOS transistor, 24...
...Terminal (substrate), 25...P channel MOS transistor, 26...N type silicon substrate, 27...
P-type well region, 28, 29, 30... P-type high concentration impurity region, 33, 34... gate electrode.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 チヤージポンピング用の容量素子と整流素子
とを含む基板バイアス発生装置において、 第1導電形の半導体基板と、 この基板に形成され、前記容量素子の一方の電
極となる第2導電形の第1領域と、 前記基板に形成され前記整流素子の一方の電極
となる第2導電形の第2領域と、 この第2領域に接続され、前記基板に主たる回
路群の基板領域として形成される第2導電形のウ
エル領域と、 前記第1領域及び第2領域を前記基板に対して
逆バイアスとなる動作領域で動作させる電圧印加
手段とを具備したことを特徴とする基板バイアス
発生装置。 2 前記整流素子が前記第2導電形の第1領域と
第2領域とをソース・ドレインとして有する
MOS形電界効果トランジスタで構成されている
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の基
板バイアス発生装置。 3 前記MOS形電界効果トランジスタのソース
領域は、前記第2導電形のウエル領域と共通とな
ることを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の
基板バイアス発生装置。
[Scope of Claims] 1. A substrate bias generating device including a capacitive element for charge pumping and a rectifying element, including a semiconductor substrate of a first conductivity type, and a semiconductor substrate formed on this substrate and serving as one electrode of the capacitive element. a first region of a second conductivity type; a second region of a second conductivity type formed on the substrate and serving as one electrode of the rectifying element; and a substrate of a main circuit group connected to the second region and connected to the substrate. A substrate comprising: a well region of a second conductivity type formed as a region; and voltage applying means for operating the first region and the second region in an operation region that is reverse biased with respect to the substrate. Bias generator. 2. The rectifying element has the first region and the second region of the second conductivity type as a source/drain.
2. The substrate bias generating device according to claim 1, wherein the substrate bias generating device is constituted by a MOS type field effect transistor. 3. The substrate bias generating device according to claim 2, wherein the source region of the MOS type field effect transistor is common to the well region of the second conductivity type.
JP56052032A 1981-04-07 1981-04-07 Bias generating system for substrate Granted JPS57166066A (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP56052032A JPS57166066A (en) 1981-04-07 1981-04-07 Bias generating system for substrate
US06/364,639 US4559548A (en) 1981-04-07 1982-04-02 CMOS Charge pump free of parasitic injection
DE8282102994T DE3276920D1 (en) 1981-04-07 1982-04-07 Semiconductor device
EP82102994A EP0062894B1 (en) 1981-04-07 1982-04-07 Semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP56052032A JPS57166066A (en) 1981-04-07 1981-04-07 Bias generating system for substrate

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS57166066A JPS57166066A (en) 1982-10-13
JPH0224027B2 true JPH0224027B2 (en) 1990-05-28

Family

ID=12903464

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP56052032A Granted JPS57166066A (en) 1981-04-07 1981-04-07 Bias generating system for substrate

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS57166066A (en)

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55175259U (en) * 1979-05-31 1980-12-16

Also Published As

Publication number Publication date
JPS57166066A (en) 1982-10-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4559548A (en) CMOS Charge pump free of parasitic injection
KR0139873B1 (en) Semiconductor integrated circuit device
KR960012249B1 (en) C-mos integrated circuit having a latch-up protection circuit
JP2001352077A (en) SOI field effect transistor
JPS62272620A (en) Logic circuit
KR850005736A (en) CMOS Integrated Circuit
JPH051621B2 (en)
KR950020709A (en) Method for reducing soft errors and memory devices and memory devices with reduced soft error
KR100243496B1 (en) Semiconductor device
JP2528794B2 (en) Integrated circuit with latch-up protection circuit
JP2710113B2 (en) Integrated circuits using complementary circuit technology
JP2528795B2 (en) Integrated circuit with latch-up protection circuit
JPS6050066B2 (en) MOS semiconductor integrated circuit device
KR880004589A (en) Complementary Integrated Circuit Arrangement with Substrate Bias Voltage Generator
CN1825602B (en) Semiconductor device
US5559356A (en) Semiconductor device with large substrate contact region
JPH0219979B2 (en)
GB2054955A (en) Monolithic integrated CMOS circuit
JPH044755B2 (en)
JPH0224027B2 (en)
KR930009810B1 (en) Semiconductor device with substrate bias circuit
JPH04206960A (en) Semiconductor substrate potential generating circuit
JPS63252464A (en) Semiconductor device
JPH02129960A (en) Semiconductor memory
JPS6048905B2 (en) Semiconductor integrated circuit device