JPH02187063A - Mos integrated circuit device - Google Patents
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- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野〕
本発明は同一半導体チップ内に異なる電源電圧下で動作
するMOSトランジスタ回路を作り込んでなるMOS集
積回路装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a MOS integrated circuit device in which MOS transistor circuits that operate under different power supply voltages are built into the same semiconductor chip.
従来からMO9集積回路はディジタル信号を取り扱う用
途に最も広く利用されているが、これに組み込まれる回
路は、0M03回路を含めてほとんどの場合5v程度の
単一の低電圧電源下で動作するように構成されており、
入力信号はもちろん出力信号もすべて低電圧信号であっ
て、出力信号によって高電圧下で動作する負荷を駆動す
る必要がある場合は、それ用の駆動回路は低電圧信号を
受けて動作するトランジスタ等の高電圧用の個別素子で
構成されることが多い。Traditionally, MO9 integrated circuits have been most widely used for applications that handle digital signals, but most of the circuits built into them, including 0M03 circuits, operate under a single low-voltage power supply of about 5V. It is configured,
Both the input signal and the output signal are all low voltage signals, and if the output signal needs to drive a load that operates under high voltage, the drive circuit for that purpose is a transistor or the like that operates in response to the low voltage signal. It is often composed of individual high-voltage elements.
しかし、用途によってはMOS集積回路装置の出力信号
で駆動すべき負荷の数が非常に多く、各負荷の駆動回路
を一々個別素子で構成していたのでは駆動系があまりに
も大形化してしまう場合がある。入力点数の多いリレー
盤用や画素数の多い表示パネル用の駆動回路等がこの例
であって、その小形化を図るために、高電圧電源で動作
する負荷用の駆動回路をMO3向路7構成して、低電圧
電源で動作するディジタル信号用のMO3回路とともに
同じ半導体チップ内に集積化してしまうようになりで来
た。However, depending on the application, the number of loads that must be driven by the output signal of the MOS integrated circuit device is very large, and if the drive circuit for each load was constructed from individual elements, the drive system would become too large. There are cases. An example of this is a drive circuit for a relay panel with a large number of input points or a display panel with a large number of pixels.In order to reduce the size of the drive circuit, a drive circuit for a load that operates on a high voltage power supply is connected to the MO3 direction 7. It has come to be possible to integrate this into the same semiconductor chip along with an MO3 circuit for digital signals that operates on a low voltage power supply.
かかる複数電源電圧で動作するMOS集積回路装置の高
電圧回路部では、それ用のMOSトランジスタが低電圧
回路部用よりもかなり大形化するのはある程度し方がな
いとしても、このMOS トランジスタのゲート耐電圧
値があまり高くないため、その回路構成にはそれなりの
工夫を要する。In the high-voltage circuit section of a MOS integrated circuit device that operates with such multiple power supply voltages, it is inevitable that the MOS transistors used therefor will be considerably larger than those for the low-voltage circuit section. Since the gate withstand voltage value is not very high, the circuit configuration requires some ingenuity.
以下、この例を第3図を参照して説明する。This example will be explained below with reference to FIG.
第3図の左側には低電圧回路20を代表して低い電源電
圧Vdを受けて動作するフリップフロップが示されてお
り、そのQ出力とその補信号が低電圧回路20の出力信
号としてその右側の高い電源電圧Vを受けて動作する高
電圧回路40に入力されるものとする。高電圧回路40
の出力段は1対の電源電位点VおよびE間に直列接続さ
れた1対のpチャネルMO3トランジスタ41とnチャ
ネルMO3トランジスタ42とからなり、両者の相互接
続点から負荷駆動用の出力端子Toが導出される。その
左側の2個のツェナダイオード43.45と抵抗44と
の直列回路が出力用MO3トランジスタのゲート保護用
であって、ツェナダイオード43はトランジスタ41に
、ツェナダイオード45はトランジスタ42にそれぞれ
そのツェナ電圧以上のゲート電圧が掛からないようにす
るためのものである。On the left side of FIG. 3 is shown a flip-flop that operates in response to a low power supply voltage Vd as a representative of the low voltage circuit 20, and its Q output and its complementary signal are used as the output signals of the low voltage circuit 20 on the right side. It is assumed that the signal is input to a high voltage circuit 40 that operates in response to a high power supply voltage V. High voltage circuit 40
The output stage of consists of a pair of p-channel MO3 transistor 41 and n-channel MO3 transistor 42 connected in series between a pair of power supply potential points V and E, and an output terminal To for driving a load is connected from the interconnection point of both. is derived. A series circuit of two Zener diodes 43, 45 and a resistor 44 on the left side is for gate protection of the output MO3 transistor. This is to prevent a gate voltage higher than that from being applied.
ツェナダイオード43および45にそれぞれ並列接続さ
れているMOSトランジスタ46および47は、そのオ
ンおよびオフ動作により出力トランジスタ41および4
2をそれぞれオフおよびオン動作させるもので、この内
のnチャネル形のトランジスタ47の方は低電圧回路2
0の出力信号を直接受けるが、pチャネル形のトランジ
スタ46の方は別のnチャネルMO3トランジスタ48
と3個の抵抗49.50および51の直列回路とからな
るレベルシフト回路を介して、低電圧回路20の出力信
号の補信号を受けるようになっている。MOS transistors 46 and 47 connected in parallel to Zener diodes 43 and 45 respectively turn on and off the output transistors 41 and 4.
2, the n-channel type transistor 47 is connected to the low voltage circuit 2.
0 output signal directly, but the p-channel type transistor 46 is connected to another n-channel MO3 transistor 48.
A complementary signal of the output signal of the low voltage circuit 20 is received through a level shift circuit consisting of a series circuit of three resistors 49, 50 and 51.
低電圧回路20の出力信号が−のとき、これを受けるト
ランジスタ47はオフで、従って出力トランジスタ42
がオン動作し、出力信号の補信号のhを受けるトランジ
スタ48はオンし、これに応じてトランジスタ46もオ
ンし、従うて出力トランジスタ41がオフ動作するから
、出力端子は基準電位Eに置かれる。低電圧回路20の
出力信号がbのとき、各トランジスタのオン・オフ状態
は2上と逆になって出力端子Toは電源電位Vに置かれ
る。When the output signal of the low voltage circuit 20 is -, the transistor 47 receiving it is off, and therefore the output transistor 42
is turned on, the transistor 48 receiving the complementary signal h of the output signal is turned on, and in response, the transistor 46 is also turned on, and the output transistor 41 is therefore turned off, so the output terminal is placed at the reference potential E. . When the output signal of the low voltage circuit 20 is b, the on/off state of each transistor is reversed to the above 2, and the output terminal To is placed at the power supply potential V.
上の例では、MOSトランジスタ41および42はそれ
ぞれツェナダイオード43および45により、MOSト
ランジスタ46は抵抗49によってそれらのゲートに大
きな電圧が掛からないように保護されており、MOSト
ランジスタ47および48は元々低電圧信号しか受けな
いから、高電圧回路40内のすべてのMOSトランジス
タのゲートが一応安全に保護されていることになるが、
図から容品にわかるように、MOSトランジスタのゲー
トを単に保護だけのために、高電圧回路の構成がかなり
複雑化してしまう問題がある。また、第3図の回路構成
でもゲート保護は必ずしも完全でなく、とくに出力用の
MOSトランジスタのゲートに弱点があって、実際には
高電圧回路20に許容できる使用電源電圧はある限度以
下に制約されてしまう。In the above example, MOS transistors 41 and 42 are protected by Zener diodes 43 and 45, respectively, MOS transistor 46 is protected by a resistor 49 from applying a large voltage to their gates, and MOS transistors 47 and 48 are originally protected from low voltage. Since only voltage signals are received, the gates of all MOS transistors in the high voltage circuit 40 are safely protected.
As can be clearly seen from the figure, there is a problem in that the configuration of the high voltage circuit becomes quite complicated simply because the gate of the MOS transistor is protected. Furthermore, even with the circuit configuration shown in FIG. 3, the gate protection is not necessarily perfect, and there is a particular weakness in the gate of the output MOS transistor, and in reality, the allowable power supply voltage for the high voltage circuit 20 is limited to below a certain limit. It will be done.
本発明は、高電圧回路部の構成を複雑化させる必要がな
く、使用電源電圧にとくに制約がない複数電源電圧で動
作するMO5集積回路装置を得ることを目的とする。An object of the present invention is to obtain an MO5 integrated circuit device that does not require complicating the configuration of a high voltage circuit section and operates with multiple power supply voltages without any particular restrictions on the power supply voltages used.
この目的は本発明によれば、冒、頭記載のように同一半
導体チップ内に異なる電源電圧下で動作するMOSトラ
ンジスタ回路を作り込んでなるMO5集積回路装置に対
して、高い電源電圧下で動作する回路内のMO’3トラ
ンジスタのゲート酸化膜の厚みを低い電源電圧下で動作
する回路内のMOSトランジスタのゲート酸化膜の厚み
よりも大きくすることによって達成される。This purpose, according to the present invention, is to provide an MO5 integrated circuit device that operates under a high power supply voltage, in which MOS transistor circuits that operate under different power supply voltages are built into the same semiconductor chip as described at the beginning. This is achieved by making the thickness of the gate oxide film of the MO'3 transistor in the circuit that operates under a low power supply voltage larger than the thickness of the gate oxide film of the MOS transistor in the circuit that operates under a low power supply voltage.
上記構成にいう高い電源電圧下で動作する回路内のMO
Sトランジスタは、それが回路内の電源電位点側に接続
されるか基準電位点側に接続されるかに関せずゲート酸
化膜厚を大にするのが回路構成を簡単化する上で有利で
ある。このように高電圧回路部と低電圧回路部とでゲー
ト酸化膜厚を異ならせるには、異なる膜厚の酸化膜を別
々に付けるのが最も簡単であり、あるいはいわゆる二重
酸化法によって、まず薄い酸化膜を一旦付けて置いて厚
い膜厚が必要な個所に酸化膜を付は増すこともできる。MO in a circuit that operates under high power supply voltage in the above configuration
Regardless of whether the S transistor is connected to the power supply potential point side or the reference potential point side in the circuit, it is advantageous to increase the gate oxide film thickness in order to simplify the circuit configuration. It is. In order to make the gate oxide film thickness different between the high-voltage circuit section and the low-voltage circuit section in this way, the easiest way is to apply oxide films of different thicknesses separately, or by using the so-called double oxidation method. It is also possible to deposit a thin oxide film and then add more oxide to areas where a thicker film is required.
なお、ゲート酸化膜厚を増すとゲートしきい値が上昇す
るので、低いしきい値を要するMOSトランジスタには
、そのチャネル長およびチャネル幅の選定によって所望
のしきい値を持たせるようにする。しかし、このチャネ
ル形状の選定だけフはチャネル部の面積が非常に大きく
なってしまう場合があり、この際にはそのMOSトラン
ジスタのウェル等のサブストレートの不純物濃度を選択
ないし調節するのが有利である。Note that as the thickness of the gate oxide film increases, the gate threshold value increases, so a MOS transistor that requires a low threshold value is provided with a desired threshold value by selecting its channel length and channel width. However, the area of the channel portion may become extremely large due to the selection of the channel shape, and in this case, it is advantageous to select or adjust the impurity concentration of the substrate such as the well of the MOS transistor. be.
すなわち、ゲート酸化膜厚を大にしたMOS トランジ
スタは、そのサブストレートの不純物濃度を下げること
により、所望の低いゲートしきい値を持たせることがで
きる。かかるサブストレートの不純物濃度の調節には、
いわゆるチャネルドープ法等の手段を適宜利用できる。That is, a MOS transistor with a large gate oxide film thickness can have a desired low gate threshold value by lowering the impurity concentration of its substrate. To adjust the impurity concentration of such a substrate,
Means such as a so-called channel doping method can be used as appropriate.
なお、かかるゲートしきい値の設定上では、高い電源電
圧下で動作する回路内の少なくとも基準電位点側に接続
されるMOSトランジスタのゲートしきい値を低い電源
電圧の値以下にすることが必要である。In addition, in setting such a gate threshold value, it is necessary to set the gate threshold value of at least the MOS transistor connected to the reference potential point side in a circuit that operates under a high power supply voltage to be equal to or lower than the value of the low power supply voltage. It is.
(作用〕
前の第3図の例からもわかるように、MOS トランジ
スタのゲートを回路的に保護するにはかなりの手数が掛
かり、また実際上は過渡的な回路現象や思わぬ経路で電
圧が回り込むこともあってこの手段にも限界があるので
、本発明では上記構成にいうように、ゲート酸化膜の厚
みを選択することによりMOSトランジスタのゲートの
耐電圧値自体を向上させて、回路溝底の簡略化と回路電
圧上の制約緩和とを可能にする手段を採る。(Function) As can be seen from the previous example in Figure 3, it takes a considerable amount of effort to protect the gate of a MOS transistor using a circuit, and in practice, it is difficult to protect the gate of a MOS transistor from a transient circuit phenomenon or an unexpected path. Since this method has a limit as it may cause the circuit to wrap around the circuit groove, the present invention improves the withstand voltage value of the gate of the MOS transistor itself by selecting the thickness of the gate oxide film as described in the above structure, and the circuit trench Measures are taken to simplify the base and relax constraints on circuit voltage.
ゲート酸化膜に用いられる酸化シリコンの耐電圧値はも
ちろんその厚みの関数であって、理想的には厚みに比例
する筈であるが、その本質的な耐電圧値と較べて実際の
耐電圧値は1桁近く低く、また膜厚に必ずしも比例しな
い、これにはゲート酸化膜の欠陥、不純物の含有、内部
電荷分布等の因子が関連しているためと考えられるが、
低電圧用のMOSトランジスタにふつう採用されている
1000人程度以下の厚みの範囲では、耐電圧値が膜厚
の増加とともに顕著に改善される。The withstand voltage value of the silicon oxide used in the gate oxide film is of course a function of its thickness, and ideally it should be proportional to the thickness, but the actual withstand voltage value is different from its essential withstand voltage value. is nearly an order of magnitude lower, and is not necessarily proportional to the film thickness.This is thought to be due to factors such as defects in the gate oxide film, impurity content, and internal charge distribution.
In the thickness range of about 1000 or less, which is commonly used in low voltage MOS transistors, the withstand voltage value is significantly improved as the film thickness increases.
本発明はこの点に着目して、ゲート酸化膜厚を実用的な
範囲内で増加させることにより、ゲート耐電圧値を1桁
以上改善させて問題を解決するものである0例えば、純
度のよい清浄なゲート酸化膜を用いれば、5v程度の低
電圧回路用MOSトランジスタではゲート酸化膜には3
00〜500人の膜厚を持たせることでよく、これを2
000〜3000人程度にまで増す以下により、耐電圧
値が1桁程度改善された高電圧回路用MO3トランジス
タを製作することができる。なお、この程度の膜厚であ
ればチャネルの形状や寸法を実用的な範囲内で選択し、
膜厚をこれ以上に増す場合等には、必要に応じて前述の
ようにさらにサブストレートの不純物濃度を制御するこ
とにより、この高電圧用MOSトランジスタに実用的な
低いゲートしきい値を持たせることができる。The present invention focuses on this point and solves the problem by increasing the gate oxide film thickness within a practical range, thereby improving the gate withstand voltage value by one order of magnitude or more. If a clean gate oxide film is used, in a MOS transistor for a low voltage circuit of about 5V, the gate oxide film will have a
It is sufficient to have a film thickness of 00 to 500 people, and this is 2
000 to about 3000, it is possible to manufacture an MO3 transistor for high voltage circuits with a withstand voltage value improved by about one order of magnitude. In addition, if the film thickness is around this level, the shape and dimensions of the channel should be selected within a practical range.
If the film thickness is to be increased beyond this value, the impurity concentration of the substrate can be further controlled as described above to give this high-voltage MOS transistor a practically low gate threshold. be able to.
本発明のかかる構成によれば、数十Vまでの電源電圧下
で動作する回路を容易にかつ経済的に構成でき、使用電
源電圧の限界を100〜200vないしはそれ以上に延
ばすことが可能である。According to this configuration of the present invention, a circuit that operates under a power supply voltage of up to several tens of volts can be easily and economically constructed, and the limit of the usable power supply voltage can be extended to 100 to 200 volts or more. .
以下、図を参照しながら本発明の詳細な説明する。第1
図は本発明によるMO3集積回路装置を例示するその一
部拡大断面図であり、図の左側部には低電圧回路20用
、右側には高電圧回路30用のMOS トランジスタが
示されており、この例ではいずれもnチャネル形のもの
である。Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1st
The figure is a partially enlarged cross-sectional view illustrating an MO3 integrated circuit device according to the present invention, and the left side of the figure shows MOS transistors for the low voltage circuit 20, and the right side shows the MOS transistors for the high voltage circuit 30. In this example, both are of n-channel type.
第1図において、半導体基板1はもちろん低電圧回路2
0および高電圧回路30に共通であって、通例のように
p形のものが用いられ、まずその表面から強いn形の埋
込層2を両回路用に別々に拡散して置いた上で、n形の
高梃抗性のエピタキシャル層3を高電圧回路30の使用
電源電圧に応じた所定の厚みに成長させる1次に接合分
離層4をこのエピタキシャル層3の表面から基板1に達
するように深く拡散することにより、エピタキシャル層
3を低電圧回路20用と高電圧回路30用の別個の半導
体N域に接合分離する。なお、ここまでの工程は、もち
ろん低電圧回路20および高電圧回路30に対して共通
である。In FIG. 1, a semiconductor substrate 1 as well as a low voltage circuit 2 are shown.
Common to both the 0 and high voltage circuits 30, p-type is used as usual, and a strong n-type buried layer 2 is first diffused from the surface separately for both circuits. , an n-type high-strength epitaxial layer 3 is grown to a predetermined thickness depending on the power supply voltage used in the high-voltage circuit 30. Next, a junction separation layer 4 is grown from the surface of this epitaxial layer 3 to the substrate 1. The epitaxial layer 3 is junction-separated into separate semiconductor N regions for low voltage circuit 20 and high voltage circuit 30 by deep diffusion. Note that the steps up to this point are of course common to the low voltage circuit 20 and the high voltage circuit 30.
図示の例ではMOSトランジスタがいずれもnチャネル
形なので、まずエピタキシャル層3の表面からp形のウ
ェル5および6を、それぞれ低電圧回路20および高電
圧回路3oのMOSトランジスタ用のサブストレート領
域として拡散する。高電圧回j120のMOS トラン
ジスタ用のウェル6は、使用電源電圧が数十V程度のと
きは低電圧回路3゜用のウェル5と同じ不純物濃度でよ
いが、その拡散は必要に応じて若干深いめとされる。In the illustrated example, the MOS transistors are all n-channel type, so first, p-type wells 5 and 6 are diffused from the surface of the epitaxial layer 3 as substrate regions for the MOS transistors of the low voltage circuit 20 and the high voltage circuit 3o, respectively. do. The well 6 for the MOS transistor of the high voltage circuit j120 may have the same impurity concentration as the well 5 for the low voltage circuit 3° when the power supply voltage used is about several tens of V, but the diffusion may be slightly deeper if necessary. be considered a wife.
高電圧回路20の電源電圧がそれ以上の場合は、ゲート
しきい値の制御を容易にするために、ウェル5の拡散時
に不純物濃度をあらかじめ高めて置くなり、あるいはそ
の拡散後にイオン注入を利用してその表面にp形不純物
をごく浅くチャネルドープして置くなりするのが望まし
い、なお、pチャネルMOSトランジスタ用の場合は、
そのサブストレート領域としてのn形のエピタキシャル
層3の不純物濃度を高めるには、チャネルドープ法によ
るはかなく、その表面にn形の不純物がチャネルドープ
によって浅く追加される。If the power supply voltage of the high voltage circuit 20 is higher than this, in order to facilitate control of the gate threshold, the impurity concentration may be increased in advance during diffusion of the well 5, or ion implantation may be used after the diffusion. It is desirable to dope the channel very shallowly with p-type impurities on the surface of the MOS transistor.In the case of a p-channel MOS transistor,
In order to increase the impurity concentration of the n-type epitaxial layer 3 serving as the substrate region, n-type impurities are shallowly added to the surface of the epitaxial layer 3 by channel doping.
次に、低電圧回路20基よび高電圧回路30用にゲート
酸化膜7および8をそれぞれ付ける0例えば低電圧用の
ゲート酸化!117の厚みは500人程以下電源電圧が
数十Vの場合の高電圧用のゲート酸化WA8の厚みは3
000人程度以上れぞれされる。前述のように、これら
のゲート酸化15N?および8はそれぞれ別個に付ける
のが最も簡単であり、必要に応じて二重酸化法を適宜利
用できる。Next, gate oxide films 7 and 8 are attached for the 20 low voltage circuits and the high voltage circuit 30, respectively.For example, gate oxide for low voltage! The thickness of 117 is about 500 or less.When the power supply voltage is several tens of V, the thickness of gate oxidation WA8 for high voltage is 3.
More than 000 people attended each event. As mentioned above, these gate oxide 15N? It is easiest to attach 8 and 8 separately, and a double oxidation method can be used as necessary.
ついで、ゲート9を通例のように多結晶シリコン等でゲ
ート酸化117および8の上に形成する。Gate 9 is then formed over gate oxides 117 and 8, such as polycrystalline silicon, as is customary.
このゲート9のパターンは、例えばフォトプロセスが3
1!aルールの場合、低電圧回路用はチャネル長が34
+ チャネル幅が4〜6−になるように、電源電圧が数
十■の高電圧回路用はチャネル長が4〜54.チャネル
幅が50−強になるよう設定する。この場合のMOSト
ランジスタのゲートしきい値としては、低電圧側で0.
6〜IV、高電圧側でl〜!、5vの値が得られる。な
お、上の高電圧回路用のチャネル幅は、ウェル6の不純
物濃度を下げることにより適宜縮小できる。The pattern of this gate 9 is formed by, for example, 3 photo processes.
1! In the case of the a rule, the channel length is 34 for low voltage circuits.
+ For high voltage circuits with a power supply voltage of several tens of microns, the channel length should be 4 to 54 mm so that the channel width is 4 to 6 -. Set the channel width to be a little over 50. In this case, the gate threshold of the MOS transistor is 0.0 on the low voltage side.
6~IV, l~ on the high voltage side! , 5v is obtained. Note that the channel width for the above high voltage circuit can be appropriately reduced by lowering the impurity concentration of the well 6.
低電圧回路20側のソース・ドレイン層10および高電
圧回路30側のソース・ドレインN11は、いずれも通
例のようにゲート9をマスクとする自己整合方式のイオ
ン注入法によってこの例ではn形で拡散される。ただし
、高電圧回路30側のソース・ドレイン層11について
は、電源電圧値に応じていわゆるオフセットゲート構造
ないしは二重拡散構造を採用するのが望ましい、以降は
通常のようにその上を酸化膜12で覆い、それに明けた
各窓部に接続膜13を設けて、それぞれソース端子S、
ゲート端子Gおよびドレイン端子りとする。The source/drain layer 10 on the low voltage circuit 20 side and the source/drain N11 on the high voltage circuit 30 side are both made of n-type in this example by a self-aligned ion implantation method using the gate 9 as a mask as usual. It will be spread. However, for the source/drain layer 11 on the high voltage circuit 30 side, it is desirable to adopt a so-called offset gate structure or a double diffusion structure depending on the power supply voltage value. A connecting film 13 is provided in each open window, and the source terminals S,
A gate terminal G and a drain terminal are provided.
第2図は、以上のように構成されたMOSトランジスタ
を用いて、第3図と同等の機能を持つ回路を構成した例
を示す、この例ではフリップフロップで示された低電圧
回路20はゲート酸化膜の薄いMOSトランジスタで構
成されるが、図で一点鎖線で囲んで示された高電圧回路
30内のMOSトランジスタ31〜33には、いずれも
厚いゲート酸化膜が用いられ、電源電圧Vに対応するゲ
ート耐電圧値が付与されている。FIG. 2 shows an example in which a circuit having the same function as that in FIG. 3 is configured using the MOS transistors configured as described above. Although they are composed of MOS transistors with thin oxide films, thick gate oxide films are used for all of the MOS transistors 31 to 33 in the high voltage circuit 30 shown surrounded by a dashed line in the figure, and the power supply voltage V Corresponding gate withstand voltage values are given.
高電圧回路30内の出力段である1対の2チャネルMO
3トランジスタ31とnチャネルMO3トランジスタ3
2は、もちろん第3図と同じ回路構成になり、両者の相
互接続点から出力端子Toが導出され点も同じであるが
、基準電位点E側のnチャネルMO3トランジスタ32
のゲートには、低電圧回路20からの出力信号の補信号
が直接に与えられ、電源電位点V側のpチャネルMO3
トランジスタのゲートには、低電圧回路20の出力信号
がnチャネルMO3トランジスタ33と抵抗34.35
とからなるレベルシフト回路を介して与えられる。容易
にわかるように、MOSトランジスタ31と33は同じ
オンオフ動作を行なう、なお、抵抗35はMOSトラン
ジスタ33のオン抵抗を高く設定して置くことにより省
略が可能である。A pair of 2-channel MOs that are the output stage in the high voltage circuit 30
3 transistor 31 and n-channel MO3 transistor 3
2, of course, has the same circuit configuration as that in FIG.
A complementary signal of the output signal from the low voltage circuit 20 is directly given to the gate of the p-channel MO3 on the power supply potential point V side.
The output signal of the low voltage circuit 20 is connected to the gate of the transistor by an n-channel MO3 transistor 33 and a resistor 34.35.
It is applied via a level shift circuit consisting of. As can be easily seen, the MOS transistors 31 and 33 perform the same on/off operation, and the resistor 35 can be omitted by setting the on-resistance of the MOS transistor 33 to be high.
第2図の第3図との比較かられかるように、高電圧回路
30ではその各MO3トランジスタ31〜33のゲート
耐電圧値が高く、ゲート保護を顧慮する要がないので、
本発明によってその構成を従来よりも格段に簡略化する
ことができる。As can be seen from the comparison of FIG. 2 with FIG. 3, in the high voltage circuit 30, each MO3 transistor 31 to 33 has a high gate withstand voltage value, and there is no need to consider gate protection.
According to the present invention, the configuration can be much simpler than the conventional one.
二のように、本発明を実施したMO3集積回路装置では
、その高電圧回路側を作り込むに要するチップ面積を大
幅に縮小できる。なお、第2図の例かられかるように、
電源電位点側に接続されるpチャネルMO3トランジス
タについては、ふつうはそのゲートがレベルシフト回路
を介して制御されるので、それに発生させるゲート制御
電圧をあらかじめ大きいめに設定して置けば、そのゲー
トしきい値をあまり小さくする要が必ずしもなくなり、
これを利用してpチャネルMO3トランジスタを作り込
むに要するチップ面積をさらに節約することが可能であ
る。2, in the MO3 integrated circuit device implementing the present invention, the chip area required for building the high voltage circuit side can be significantly reduced. As can be seen from the example in Figure 2,
As for the p-channel MO3 transistor connected to the power supply potential side, its gate is usually controlled via a level shift circuit, so if the gate control voltage generated there is set in advance to a large value, the gate There is no need to make the threshold too small,
Utilizing this, it is possible to further save the chip area required for manufacturing a p-channel MO3 transistor.
以上説明した実施例に限らず、本発明は種々の態様で実
施をすることができる。MO3集積回路装置の実施例回
路はもちろんあくまで例示であって、目的や用途に応じ
て最適の構成をとるべきものである。ゲート酸化膜の厚
みやチャネル部のサイズについても同様で、実際にはM
O3集積回路装置の製作に用いられるプロセスの条件や
精度等に応じて適宜に選択ないし設定される。The present invention is not limited to the embodiments described above, and the present invention can be implemented in various embodiments. The example circuit of the MO3 integrated circuit device is of course merely an example, and the optimum configuration should be adopted depending on the purpose and use. The same applies to the thickness of the gate oxide film and the size of the channel part, and in reality M
It is selected or set as appropriate depending on the conditions and accuracy of the process used to manufacture the O3 integrated circuit device.
以上の記載のとおり本発明では、同一半導体チップ内に
異なる電源電圧下で動作するMOSトランジスタ回路を
作り込んでなるMO3集積回路装置に対し、高い電源電
圧下で動作する回路内のMOSトランジスタのゲート酸
化膜の厚みを低い電源電圧下で動作する回路内のMOS
トランジスタのゲート酸化膜の厚みよりも大きく構成す
るようにしたので、高電圧回路用MOSトランジスタに
その電源電圧に耐え得る程度の高いゲート耐電圧値を持
たせて、高電圧回路の構成を従来よりも格段に簡略化す
ることができる。As described above, in the present invention, for an MO3 integrated circuit device in which MOS transistor circuits that operate under different power supply voltages are built in the same semiconductor chip, the gate of the MOS transistor in the circuit that operates under a high power supply voltage is MOS in circuits that operate under low power supply voltage
Since the thickness of the gate oxide film of the transistor is larger than that of the transistor, the MOS transistor for high-voltage circuits has a gate withstand voltage value high enough to withstand the power supply voltage, and the configuration of high-voltage circuits can be made smaller than before. can also be greatly simplified.
本発明の実施に際しては、ゲートの形状や寸法をゲート
酸化膜の厚みに応じて適宜に選択して、高電圧回路用M
O3トランジスタに実用的なゲートしきい値を付与する
ことができ、電源電圧が高い場合はさらにサブストレー
ト領域の不純物濃度を制御する手段を取ることにより、
高電圧回路用電源電圧に対する従来からの制約を100
〜200 V以上にまで緩和することができる。When implementing the present invention, the shape and dimensions of the gate are appropriately selected depending on the thickness of the gate oxide film, and M
A practical gate threshold can be given to the O3 transistor, and when the power supply voltage is high, by further controlling the impurity concentration in the substrate region,
100% reduction in conventional restrictions on power supply voltage for high-voltage circuits
It can be relaxed to ~200 V or more.
本発明は、MO3集積回路装置から直接に駆動すべき負
荷の数が多(、高電圧回路を多飲個その中に組み込む必
要がある前述の表示パネルの駆動回路等の用途にとくに
適し、高電圧回路の構成を簡略化してその経済性を向上
し、かつ電源電圧を高電圧化してMO3集積回路装置の
適用可能範囲を拡大する著効を奏することができる。The present invention is particularly suitable for applications such as the above-mentioned display panel drive circuit where a large number of loads (and high voltage circuits) must be directly driven from an MO3 integrated circuit device. The configuration of the voltage circuit can be simplified to improve its economic efficiency, and the power supply voltage can be raised to a high voltage, thereby achieving a remarkable effect of expanding the applicable range of the MO3 integrated circuit device.
第1図および第2図が本発明に関し、第1図は本発明に
よるMO3集積回路装置を例示するその一部拡大断面図
、第2図はその適用例の回路図である。第3図は従来の
MO3集積回路装置の適用例の回路図である0図におい
て、1 and 2 relate to the present invention; FIG. 1 is a partially enlarged sectional view illustrating an MO3 integrated circuit device according to the present invention, and FIG. 2 is a circuit diagram of an example of its application. FIG. 3 is a circuit diagram of an application example of a conventional MO3 integrated circuit device.
Claims (1)
Sトランジスタ回路を作り込んでなるものにおいて、高
い電源電圧下で動作する回路内のMOSトランジスタの
ゲート酸化膜の厚みを低い電源電圧下で動作する回路内
のMOSトランジスタのゲート酸化膜の厚みよりも大き
くしたことを特徴とするMOS集積回路装置。MO operating under different power supply voltages within the same semiconductor chip
In a device that incorporates an S transistor circuit, the thickness of the gate oxide film of a MOS transistor in a circuit that operates under a high power supply voltage is made greater than the thickness of the gate oxide film of a MOS transistor in a circuit that operates under a low power supply voltage. A MOS integrated circuit device characterized by being enlarged.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1007315A JPH02187063A (en) | 1989-01-13 | 1989-01-13 | Mos integrated circuit device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1007315A JPH02187063A (en) | 1989-01-13 | 1989-01-13 | Mos integrated circuit device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02187063A true JPH02187063A (en) | 1990-07-23 |
Family
ID=11662561
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1007315A Pending JPH02187063A (en) | 1989-01-13 | 1989-01-13 | Mos integrated circuit device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02187063A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5497021A (en) * | 1992-04-30 | 1996-03-05 | Fuji Electric Co., Ltd. | CMOS structure with varying gate oxide thickness and with both different and like conductivity-type gate electrodes |
EP0713249A1 (en) * | 1994-10-28 | 1996-05-22 | Texas Instruments Incorporated | Method for forming semiconductor devices with oxide layers having different thicknesses |
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JP2013115433A (en) * | 2011-11-25 | 2013-06-10 | Samsung Electronics Co Ltd | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
-
1989
- 1989-01-13 JP JP1007315A patent/JPH02187063A/en active Pending
Cited By (6)
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