JP2990998B2 - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置に関し、特
に製造工程中にある出力バッファ回路等のトランジスタ
回路について、回路ノイズの抑制又は高速作動特性の各
用途に対応する選択を容易にした半導体装置及びその製
造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の出力バッファ回路を構成す
るトランジスタでは、その出力負荷に対する大きな電流
供給能力又は回路ノイズの抑制をどのように選択するか
が問題となる。図4及び図5に基づいて従来の半導体装
置の出力バッファ回路について説明する。図4は、従来
の半導体装置における出力バッファ回路の基本的な回路
構成を示す。同図において、1、2は出力トランジスタ
を構成するMOSトランジスタ、3、4は信号の入力
端、5は第一の電源、6は第二の電源(GND)、7は
出力端子、8は出力負荷容量を示している。
【0003】出力負荷容量8に電荷がなく、MOSトラ
ンジスタ2がオフになるとき又はオフの状態にあるとき
に、MOSトランジスタ1がオンすると、第一の電源5
よりMOSトランジスタ1を経由して出力負荷容量8が
充電される。逆に出力負荷容量8に電荷が充電されてお
りMOSトランジスタ1がオフになるとき又はオフの状
態にあるときに、MOSトランジスタ2がオンすると、
出力負荷容量8の充電電荷は、MOSトランジスタ2を
経由してGND6に放電される。
【0004】図4において、出力トランジスタ1、2の
電流供給能力を高く設定すると、出力負荷容量8を高速
に充・放電することができ、半導体装置の高速作動が可
能となる。しかし、この場合、短時間に大きな電流変化
が電源5或いはGND6に生じるため、配線のインダク
タンス等により電源電圧又はグランドレベルに変動が生
じ、回路に大きなノイズが発生する。
【0005】逆に、出力トランジスタ1、2の電流供給
能力を低く設定すると、回路ノイズを抑制することはで
きるが、出力負荷容量8を急速に充・放電することがで
きないため、半導体装置の動作速度が遅くなる。即ち、
一般に半導体装置では、回路ノイズの抑制と作動の高速
化とはいわばトレードオフの関係にある。
【0006】従来、ノイズ抑制が必要なユーザ用の製品
には、電流供給能力の小さな出力トランジスタを、高速
作動が必要なユーザ用の製品には電流供給能力の大きな
出力トランジスタを夫々選定する必要があった。このよ
うに、半導体装置の用途により出力バッファトランジス
タのサイズを選定することから、用途によりマスク等が
異なりその選択が煩雑になるため、生産効率の向上に障
害となっていた。
【0007】特開平3ー171649号公報は、上記問
題を解決するための提案をしている。図5は、この公報
記載の回路を示す。17a〜17dは抵抗を、16a〜
16fはヒューズを夫々示す。例えば、抵抗17aは抵
抗17bよりも、また、抵抗17cは抵抗17dより
も、夫々小さな抵抗値を有する。
【0008】図5において、まず、高速作動を目的とし
てヒューズ16a及び16dが接続されているときに
は、ヒューズ16a及び16dを経由して充・放電が行
われるので、充・放電時の電流が抵抗を経由せず出力負
荷容量8が急速に充・放電される。次に例えば、ヒュー
ズ16b、16eのみが接続され、その他の全てのヒュ
ーズが切断されているときには、抵抗17aを経由して
出力負荷容量8が充電される。また、抵抗17cを経由
して出力負荷容量8が放電される。
【0009】このため、先の場合に比較すると回路時定
数が大きくなり、時間的に緩やかに充・放電されるの
で、回路ノイズの抑制が可能である。このように、大き
な電流供給能力を必要とする用途に使用される出力バッ
ファと、小さな電流容量で足りる用途に使用される出力
バッファとを、ヒューズの状態に基づいて選択すること
で、マスク等の主要工程を統一することができる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上記公報記載の半導体
装置によると、回路ノイズの抑制に重点をおく用途に対
応する場合には、拡散工程の終了後に、別にヒューズを
切断する工程が必要になる。ヒューズ切断工程は、一般
にROMコードで順次行われる拡散工程とは別に行われ
るので、特別な工程を必要とすることとなり、そのため
の工数が余分にかかるという問題がある。
【0011】本発明は、上記従来の半導体装置の問題に
鑑み、予め設定できるROMコードにより順次行うこと
が出来る拡散工程内の各工程の他に特別な工程を要する
ことなく、大きな電流供給能力又は回路ノイズ抑制の用
途に対応するための選択が可能となる半導体装置及びそ
の製造方法を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の半導体装置は、ゲートに共通の電源電圧
印加されるとともに、ソース及びドレインが夫々共通に
接続される複数の電界効果トランジスタから成る並列電
流路を備え、前記並列電流路は、導通状態と非導通状態
の電界効果トランジスタにより構成されることを特徴と
する。また、本発明の半導体装置の製造方法は、ソース
・ドレイン領域を形成する工程と、ゲート領域を形成す
る工程と、複数の電界効果トランジスタのソース領域
びドレイン領域を夫々接続するとともに、該複数の電界
効果トランジスタのゲート領域に共通の電源電圧が印加
された並列電流路を形成する配線工程と、前記複数の電
界効果トランジスタをエンハンスメント型又はディプリ
ーション型の何れかに選択的に形成する工程とを含むこ
とを特徴とする。
【0013】各並列電流路を構成する複数の電界効果ト
ランジスタは、相互に寸法構造を同じくするトランジス
タを採用することが好ましい。
【0014】
【作用】並列電流路を形成する複数の電界効果トランジ
スタの内の1つをディプリーション型トランジスタに形
成し、他の電界効果トランジスタをディプリーション型
トランジスタ又はエンハンスメント型トランジスタとし
て選択的に形成することにより、半導体装置の用途にお
いて電流供給能力の高いトランジスタ回路と、ノイズ抑
制を可能とするトランジスタ回路とを、拡散工程内の工
程の僅かな違いのみにより選択できるので、統一的な工
程で双方の何れも形成できると共に、その選択に際して
行われる工程が簡素である。
【0015】各並列電流路を構成する複数の電界効果ト
ランジスタが、相互に寸法構造を同じくするトランジス
タとして形成される場合には、用途の如何を問わずマス
クの統一が可能であり、更に生産効率の向上が可能とな
る。
【0016】
【実施例】図1は、本発明の第一の実施例の半導体装置
の出力バッファ回路の構成を示す。1、2はMOSトラ
ンジスタから成るスイッチングトランジスタ、3、4は
信号入力端、5は第一の電源、6は第二の電源を成すG
ND、7は半導体装置のI/O端子、8は出力負荷容
量、9a、9b、9d、9eは夫々ディプリーション型
トランジスタ、9c、9fはエンハンスメント型トラン
ジスタである。この実施例の場合には、並列電流路の各
トランジスタ9a〜9fは、いずれもNチャネルトラン
ジスタ構造の電界効果トランジスタとして形成される。
【0017】第一の電源5にドレインが接続された3つ
のトランジスタ9a、9b、9cはソース及びドレイン
が夫々共通に接続されて第一の並列電流路10を形成し
ている。3つのトランジスタ9a、9b、9cの各ゲー
トは共通に接続されて第二の電源を成すGND6に接続
されている。この構成により、ディプリーション型トラ
ンジスタ9a、9bは常時導通、エンハンスメント型ト
ランジスタ9cは常時非導通の状態に形成される。
【0018】同様に、GND6にソースが接続された3
つのトランジスタ9d、9e、9fは、ソース及びドレ
インが夫々共通に接続されて第二の並列電流路11を形
成している。また、3つのトランジスタ9d、9e、9
fの各ゲートは共通に接続されてGND6に接続されて
いる。この構成によりディプリーション型トランジスタ
9d、9eは導通、エンハンスメント型トランジスタ9
fは非導通の状態にある。
【0019】第一の並列電流路10、第一のスイッチン
グトランジスタ1、第二のスイッチングトランジスタ
2、第二の並列電流路11は、第一の電源5とGND6
との間にこの順に直列に接続される。第一及び第二のス
イッチングトランジスタ1、2は、そのゲートに夫々入
力される信号により制御されて、双方のスイッチングト
ランジスタ1、2の直列接続ノードを成すI/O端子7
から、ゲート入力に従うハイレベル又はロウレベルの信
号を出力し、出力負荷容量8を充・放電する。
【0020】上記実施例において、各並列電流路10、
11に配設されるトランジスタ9a〜9fは、いずれも
同じ寸法構造を有し、チャネルの拡散濃度の選択によ
り、ディプリーション型トランジスタ又はエンハンスメ
ント型トランジスタとして構成される。各トランジスタ
の型式の選択は、マスクROM上で用途毎に行われ、ま
た、製造時の実工程上では、ディプリーション型トラン
ジスタとして形成するトランジスタにおけるチャネル部
分の高エネルギーイオン注入工程の付加として行われ
る。従って、トランジスタ型式の選択のために必要な工
程増加は極めて僅かであり、そのために工数が増加する
ことがない。
【0021】図1では、各並列電流路10、11を構成
するトランジスタの内2つをディプリーション型トラン
ジスタに、1つをエンハンスメント型トランジスタにし
た例を挙げた。この場合、各トランジスタのゲートが共
通に接続されてグランド電位に維持されているので、デ
ィプリーション型トランジスタは常時オン、エンハンス
メント型トランジスタは常時オフとなる。並列電流路1
0、11は、ディプリーション型トランジスタの個数に
よりその電流供給能力が定まる。
【0022】即ち、図3に示したように、MOSトラン
ジスタ9a〜9fを全てディプリーション型トランジス
タにした場合には、スイッチングトランジスタ1、2の
オン又はオフにより、出力負荷容量8の充電及び放電は
夫々、ディプリーション型トランジスタ1個の電流値を
Iとすると、電流値3Iで高速に行われる。次に、ディ
プリーション型トランジスタの個数を順次減らしてエン
ハンスメント型トランジスタの個数を増やすと、この出
力バッファ回路が出力負荷容量8を充電及び放電する電
流値は2I、Iと低下する。ディプリーション型トラン
ジスタの個数は、回路に接続される出力負荷容量8の大
きさ、必要な充・放電の速度及びノイズ抑制の必要性を
勘案して用途毎に選定される。
【0023】なお、図1の実施例では、スイッチングト
ランジスタが夫々1つのMOSトランジスタ1、2から
構成される場合を述べたが、各スイッチングトランジス
タ1、2を、夫々並列接続された複数のMOSトランジ
スタから構成しても、同様な結果が得られる。このよう
にすると、例えば、各トランジスタのサイズを相互に同
じサイズとして形成できる等のメリットが得られる。
【0024】図2は、本発明の第二の実施例の半導体装
置の出力バッファ回路を示す。参照符号は図1と同様な
参照符号を採用した。電源5とグランド6との間にはM
OSトランジスタ1及び2の直列電流路が接続され、M
OSトランジスタ1、2の各ゲートには、並列電流路1
2、13を介して夫々信号入力端3、4が接続される。
MOSトランジスタ1、2の直列接続ノードは、図1の
場合と同様にI/O端子7を介して負荷容量8を充・放
電する。第一及び第二の各並列電流路12、13を構成
する電界効果トランジスタ9a〜9fの夫々のゲート
は、並列電流路12、13毎に共通に接続されてGND
6に接続される。
【0025】図2の実施例では、並列電流路におけるデ
ィプリーション型又はエンハンスメント型トランジスタ
の選択により、MOSトランジスタ1、2のゲートを駆
動する際の電流値を変え、出力バッファ回路の高速作動
又は回路ノイズ抑制の選択を行う。なお、図2には、並
列電流路12、13におけるディプリーション型トラン
ジスタが2個、エンハンスメント型トランジスタが1個
の場合を例示した。
【0026】並列電流路で、MOSトランジスタ9a〜
fを全てディプリーション型トランジスタにした場合に
は、入力信号3、4は、ディプリーション型トランジス
タ1つの電流値をIとすると、電流値3Iで夫々MOS
トランジスタ1および2のゲート端子を充・放電する。
これによりMOSトランジスタ1、2は高速にスイッチ
ングし、出力バッファ回路の高速作動が可能となる。
【0027】並列電流路で、ディプリーション型トラン
ジスタの数を減らしていくと、対応するゲートに対する
各入力信号3、4の充・放電能力は2I、Iと落ちてい
き、MOSトランジスタ1および2のスイッチングに要
する時間は長くなる。この様子は、図3に示した場合と
同様であり、出力負荷容量8の充・放電が緩やかになる
に伴い、回路ノイズの抑制が可能である。 この並列電
流路におけるトランジスタ型式の選択も、第一の実施例
の場合と同様に行われ、ディプリーション型に形成する
場合のみ、拡散工程内に単に1つの工程が加わるのみで
あるから、工数の増加は殆ど生じない。
【0028】上記各実施例では、いずれも並列電流路に
おけるトランジスタの個数が3つの場合を図面上で例示
したが、並列電流路におけるトランジスタの個数は任意
に選定可能であり、その個数に従い、電流供給能力及び
回路ノイズ抑制の選択がよりきめ細かに行われる。
【0029】また、上記各実施例では、並列電流路の各
トランジスタとして、Nチャネル型トランジスタ構造の
場合を示したが、これらに代えてPチャネル型トランジ
スタ構造を採用することも可能である。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体装
置では、並列電流路中における複数の電界効果トランジ
スタをディプリーション型又はエンハンスメント型の何
れに形成するかの選択により、回路の電流供給能力を選
定する構成を採用したので、同一の製品仕様で、各用途
における回路ノイズの抑制又は高速作動の要請のいずれ
にも対応できる製品を供給でき、またその選択が同一拡
散工程内で行われるため、特に工数が増加する工程を必
要とせず、半導体装置の生産効率を向上させるという効
果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の半導体装置における出
力バッファ部の回路図。
【図2】本発明の第2の実施例の半導体装置における出
力バッファ部の回路図。
【図3】図1の実施例の回路での並列電流路における選
択に伴う出力電圧波形図。
【図4】従来の半導体装置における出力バッファ部の基
本回路を示す図。
【図5】従来の半導体装置において、回路ノイズの抑制
又は高速作動の選択を可能とした出力バッファ回路を示
す図。
【符号の説明】
1、2 MOSトランジスタ 3、4 信号入力端 5 電源 6 GND 7 I/O端子 8 出力負荷容量 9a〜9f 並列回路のMOSトランジスタ 10〜13 並列電流路

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ゲートへ共通に電源電圧が印加されると
    共に、ソース及びドレインが夫々共通に接続される複数
    の電界効果トランジスタから成る並列電流路を備え、前
    記並列電流路は、導電状態と非導電状態の電界効果トラ
    ンジスタにより構成されることを特徴とする半導体装
    置。
  2. 【請求項2】 前記並列電流路は、エンハンスメント型
    及びディプリーション型の電界効果トランジスタを有す
    ることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2に記載の並列電流路とし
    て夫々構成される第1及び第2の並列電流路と、第1及
    び第2のスイッチングトランジスタとを備え、第1の電
    源と第2の電源との間に、前記第1の並列電流路、前記
    第1のスイッチングトランジスタ、前記第2のスイッチ
    ングトランジスタ、及び前記第2の並列電流路がこの順
    に接続され、前記第1及び第2のスイッチングトランジ
    スタの夫々のゲート又はベースが信号入力端を、前記第
    1及び第2のスイッチングトランジスタの直列接続部が
    信号出力端を、夫々構成することを特徴とする半導体装
    置。
  4. 【請求項4】 請求項1又は2に記載の並列電流路の一
    方のノードがゲート又はベースに接続されるスイッチン
    グトランジスタを備え、前記並列電流路の他方のノード
    が信号入力端を構成することを特徴とする半導体装置。
  5. 【請求項5】 半導体基板にソース・ドレイン領域を形
    成する工程と、ゲート領域を形成する工程と、複数の電
    界効果トランジスタのソース領域及びドレイン領域を夫
    々接続するとともに、該複数の電界効果トランジスタの
    ゲート領域に共通の電源電圧が印加された並列電流路を
    形成する配線工程と、前記複数の電界効果トランジスタ
    をエンハンスメント型又はディプリーション型の何れか
    に選択的に形成する工程とを含むことを特徴とする半導
    体装置の製造方法。
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