JPH0278266A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JPH0278266A
JPH0278266A JP63228791A JP22879188A JPH0278266A JP H0278266 A JPH0278266 A JP H0278266A JP 63228791 A JP63228791 A JP 63228791A JP 22879188 A JP22879188 A JP 22879188A JP H0278266 A JPH0278266 A JP H0278266A
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JP
Japan
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conductive film
capacitive element
circuit
width
resistor
Prior art date
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Pending
Application number
JP63228791A
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English (en)
Inventor
Shiyouji Kubono
昌次 久保埜
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.)
Hitachi ULSI Engineering Corp
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi ULSI Engineering Corp
Hitachi Ltd
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Publication date
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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、抵抗素子及び容量素子を有する半導体集積回
路装置に関し、特に、前記抵抗素子及び容量素子でタイ
マー周期が規定されるタイマー回路を内蔵する半導体集
積回路装置に適用して有効な技術に関するものである。
〔従来の技術〕
本発明者が開発中の擬似S RAM(Pseudo 5
tatic Random Access Memor
y)を有する半導体集積回路装置はセルフリフレッシュ
タイマー回路を内蔵している。このセルフリフレッシュ
タイマー回路は、ダイナミック型メモリセルの記憶情報
を自律的にリフレッシュ(再書込み)する周期を規定す
るように構成されている。
セルフリフレッシュタイマー回路は特願昭62−336
000号に記載されるようにリフレッシュ回路を動作さ
せるタイミング信号の周期を容量素子に蓄積された電荷
の放電時間で規定している。
この電荷の放電は分圧回路から供給される定電圧で動作
するMISFETを介して行われている。
セルフリフレッシュタイマー回路は長周期及び低消費電
力が要求されているので、前記分圧回路の抵抗素子は例
えば数[MΩコ程度の高抵抗値のものが使用されている
〔発明が解決しようとする課題〕
前記セルフリフレッシュタイマー回路の分圧回路で使用
される抵抗素子はpチャネルMO8FETで構成されて
いる。つまり、抵抗素子はpチャ、ネルMO8FETの
チャネル形成領域である低不純物濃度のn型ウェル領域
すなわちウェル抵抗で構成されている。ところが、この
ウェル抵抗は、特に電圧の変動により空乏領域の伸びが
大きく変動し、抵抗長が変化するので、抵抗値にばらつ
きを生じる。このウェル抵抗の抵抗値のばらつきは容量
素子の電荷の放電時間を変化させてタイミング信号の周
期を変動させるので、セルフリフレッシュタイマー回路
の精度が低下する。
そこで、本発明者は、前述の電圧による抵抗値の変動を
低減するために、多結晶珪素膜で抵抗素子を形成する(
所謂poly−S i抵抗)ことについて検討した。抵
抗素子は高抵抗値が必要なので抵抗値が高い(不純物の
導入量が低い)多結晶珪素膜を使用することが考えられ
るが、この抵抗値の高い多結晶珪素膜は、温度による抵
抗値の変化があり、高温度で抵抗値が高くなる特性を有
している。したがって、抵抗素子は抵抗値の低い(不純
物の導入量が多い)多結晶珪素膜で形成した。しかしな
がら、抵抗値の低い多結晶珪素膜は、高抵抗値を得るた
めに細長い平面形状で広範囲に引き伸す必要があるので
、製造プロセスにおいて加工寸法にばらつきが生じる。
この多結晶珪素膜の加工寸法のばらつきは、前述のよう
に抵抗素子の抵抗値を変動させるので、セルフリフレッ
シュタイマー回路の周期が変動してその精度が低下する
という問題点を生じる。
本発明の目的は、タイマー回路を有する半導体集積回路
装置において、前記タイマー回路の精度を向上すること
が可能な技術を提供することにある。
本発明の他の目的は、前記タイマー回路の精度の製造プ
ロセスによる依存性を低減することが可能な技術を提供
することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろ
う。
〔課題を解決するための手段〕
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
抵抗素子及び容量素子を有する半導体集積回路装置にお
いて、前記抵抗素子、容量素子の容量値を決定する一方
の電極の夫々を同一層の珪素膜で構成し、この抵抗素子
を形成する珪素膜の幅寸法と前記容量素子の一方の電極
を形成する珪素膜の幅寸法とを実質的に同一寸法で構成
する。この抵抗素子及び容量素子はタイマー回路のタイ
マー周期を決定する素子として形成する。
〔作  用〕
上述した手段によれば、前記抵抗素子を形成する珪素膜
の幅寸法、容量素子の一方の電極を形成する珪素膜の幅
寸法の夫々は製造プロセスにおける変化量を等しくする
ことができるので、抵抗素子、容量素子の夫々の加工ば
らつきを低減することができる(加工寸法の製造プロセ
スによる依存性を低減することができる)。この結果、
前記抵抗素子の抵抗値、容量素子の容量値の夫々が相対
的に変化量を相殺するように変化するので、タイマー回
路においてはタイマー周期のばらつきを低減し、タイマ
ー回路の精度を向上することができる。
以下1本発明の構成について、擬似SRAMを有する半
導体集積回路装置に内蔵されたセルフリフレッシュタイ
マー回路に本発明を適用した一実施例とともに説明する
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能
を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は
省略する。
〔発明の実施例〕
本発明の一実施例である擬似SRAMを有する半導体集
積回路装置に内蔵されたセルフリフレッシュタイマー回
路を第3図(等価回路図)で示す。
第3図に示すように、セルフリフレッシュタイマー回路
は容量素子(静電容量)Cを有している。
容量素子Cの一方の電極は、pチャネルMISFETQ
4のゲート電極及びドレイン領域に接続されると共に、
nチャネルMISFETQ7のゲート電極に接続されて
いる。容量素子Cの他方の電極は回路の接地電位Vss
に接続されている。
前記pチャネルMISFETQ4のソース領域と回路の
電源電圧Vccとの間にはpチャネルMISFETQ3
が設けられている。pチャネルMISFETQ3及びQ
4は容量素子Cに対するリセット回路を構成している。
pチャネルMISFETQ4のゲート電極及びドレイン
領域と回路の接地電位Vssとの間にはnチャネルM−
ISFETQ5が設けられている。nチャネルMISF
ETQ5のゲート電極はnチャネルMISFETQ2の
ゲート電極及びドレイン領域に接続されている。
nチャネルMISFETQ2のソース領域は回路の接地
電位Vssに接続されている。nチャネルMISFET
Q2のゲート電極及びドレイン領域と回路の電源電圧V
ccとの間には抵抗素子R及びPチャネルMISFET
QIが直列形態に接続されている。nチャネルMISF
ETQIのゲート電極はそのドレイン領域に接続される
と共にpチャネルMISFETQ6のゲート電極に接続
されている。
PチャネルMI 5FETQ6のソース領域は回路の電
源電圧Vccに接続され、そのドレイン領域はnチャネ
ルMISFETQ7のドレイン領域に接続されている。
pチャネルMISFETQ6、nチャネルMISFET
Q7の夫々のドレイン領域には遅延回路DLを介在させ
てインバータ回路INの入力端子に接続されている。
インバータ回路INの出力端子は1図示しない次段のイ
ンバータ回路の入力端子に接続されると共に、前記pチ
ャネルMISFETQ3のゲート電極に接続されている
。インバータ回路INの出力信号はタイミング信号φt
mとされ、図示しないリフレッシュ回路のタイミング発
生回路に入力されるように構成されている。
次に、このセルフリフレッシュタイマー回路の動作を簡
単に説明する。
まず、インバータ回路INの出力信号がハイレベルにさ
れ、pチャネルMISFETQ3がオフ状態のとき、容
量素子Cに蓄積された電荷はnチャネルMI 5FET
Q5を通して放電される。このnチャネルMISFET
Q5を流れる放電電流量は電流ミラー形態にされたnチ
ャネルMISFETQ2を流れる電流量に等しい。
次に、容量素子Cに蓄積された電荷が放電され。
容量素子Cの一方の電極側が所定の電位になると、nチ
ャネルMISFETQ7がオフ状態となる。
このnチャネルMISFETQ7がオフ状態になると、
pチャネルMISFETQ6を通して電源電圧Vccか
ら電流が供給され、遅延回路DLの入力端子側のノード
がハイレベルにされる。この遅延回路DLは入力端子側
のノードの立ち下がり変化のみを遅延して伝達する作用
を有している。このため、遅延回路DLの出力信号でイ
ンバータ回路INの出力信号は即座にロウレベルにされ
、pチャネルMISFETQ3はオン状態とされる。
これにより、pチャネルMISFETQ3、Q4の夫々
を介在させて容量素子Cに電荷が蓄積される。
次に、容量素子Cに電荷が蓄積されると、nチャネルM
ISFETQ7がオン状態とされ、遅延回路DLの入力
端子側がロウレベルになる。遅延回路DLは前述のよう
に立ち下がり変化の場合はインバータ回路INへの出力
信号を遅延させる作用を有している。これにより、所定
時間遅延させてインバータ回路INによりpチャネルM
ISFETQ3をオフ状態にし、容量素子Cに蓄積され
た電荷の放電が再開する。
このように、セルフリフレッシュタイマー回路のタイミ
ング信号φtmは、容量素子Cに蓄積された電荷の放電
時間でタイマー周期が規定され、このタイマー周期は容
量素子Cの容量値と抵抗素子Rの抵抗値との関数だけで
規定されている。つまリ、容量素子Cの容量値をCc、
抵抗素子Rの抵抗値をRrの夫々とする場合、タイマー
周期Tは次式〈1〉により表わされる。
T  oe  Cc−Rr          −<1
)このセルフリフレッシュタイマー回路の容量素子C1
抵抗素子Rの夫々は、第1図(平面図)及び第2図(第
1図の■−■切断線で切った断面図)に示すように構成
されている。
第1図及び第2図に示すように、セルフリフレッシュタ
イマー回路が内蔵された半導体集積回路装置は単結晶珪
素からなるp−型半導体基板1で構成されている。半導
体素子形成領域間において、半導体基板1の主面にはフ
ィールド絶縁膜2が設けられている。
前記抵抗素子Rはフ、・−ルド絶縁膜2上に設けられた
導電膜4で構成されている。この導電膜4は例えばCV
D法で堆積させた多結晶珪素膜で形成されている。多結
晶珪素膜は、例えば数[MΩ]程度の高抵抗値を有する
ように、例えば数[Ωコル数十[KΩ]程度の比抵抗値
で構成されている。
前記容量素子Cは、半導体基板1上に絶縁膜3、導電膜
4の夫々を順次積層した所謂MIS容量で構成されてい
る。つまり、導電膜4を一方の電極、絶縁膜3を誘電体
膜、半導体基板1を他方の電極とし、容量素子Cを構成
している。この容量素子Cは、導電膜4の側壁において
半導体基板1の主面部にn゛型半導体領域5が設けられ
ており、nチャネルMISFETQと実質的に同一構造
で構成されている。つまり、絶縁膜3はnチャネルMI
SFETQのゲート絶縁膜と同一製造工程で形成され、
導電膜4はゲート電極と同一製造工程で形成されている
。絶縁膜3は、ゲート絶縁膜として使用されるので10
0〜200[人コ程度の薄い酸化珪素膜で形成されてい
る。導電膜4は前記抵抗素子Rの導電膜4と同一製造工
程(同一導電層)で形成されている。n゛型半導体領域
5はn型不純物をイオン打込法で半導体基板1の主面部
に導入することによって形成され、このn゛型半導体領
域5の夫々には回路の接地電位Vssが接続されている
このように構成される容量素子Cは絶縁膜3が薄膜で形
成されているのでフリンジング容量が小さい特徴がある
なお、図示していないが、nチャネルMISFETQは
前記容量素子Cの断面構造と実質的に同一構造で構成さ
れている。また、図示していないが、同一の半導体基板
1にはn型ウェル領域が設けられており、このn型ウェ
ル領域にはpチャネルMISFETQが設けられている
前記抵抗素子Rを形成する導電膜4は抵抗幅寸法W、抵
抗長寸法りの夫々で構成されている。この導電膜4はフ
ォトリソグラフィ技術を用いた異方性エツチングによっ
て加工されている。抵抗幅寸法Wは抵抗長寸法りに比べ
て充分に小さい寸法で構成されている。この抵抗素子R
の製造プロセスにおける加工ばらつきは、次式く2〉に
より表わすことができる。
Rccl/(W±ΔW)       ・ <2>ΔW
は幅寸法の加工ばらつきによる変化量一方、容量素子C
の一方の電極(この面積が実質的な容量値を規定する)
を形成する導電膜4は。
前述のように抵抗素子Rを形成する導電膜4と同一製造
工程で形成され、抵抗素子Rを形成する導電膜4と同様
の幅寸法Wで形成されている。この容量素子Cの製造プ
ロセスにおける加工ばらつきは1幅寸法Wに比べて長さ
寸法りが充分に小さい場合(W<<L)、次式く3〉に
より表わすことができる。
c  cc  (w±ΔW)            
 −(3)つまり、抵抗素子R1容量素子Cの夫々は同
一導電層でかつ同一幅寸法で形成することにより、抵抗
素子Rの加工ばらつきは容量素子Cの加工ばらつきに反
比例するように構成されている。すなわち、前記〈1〉
式に前記く2〉式及びく3〉式を代入することによって
、タイマー周期Tは次式く4〉として表わされ、加工ば
らつきによるタイマー周期の変動がなくなる。
T 伏 1                 ・・・
く4〉このように、抵抗素子R及び容量素子Cを有する
セルフリフレッシュタイマー回路において、前記抵抗素
子R1容量素子Cの容量値を決定する−方の電極の夫々
を同一層の導電膜4で構成し、この抵抗素子Rを形成す
る導電膜4の幅寸法Wと前記容量素子Cの一方の電極を
形成する導電膜4の幅寸法Wとを実質的に同一寸法で構
成することにより、前記抵抗素子Rを形成する導電膜4
の幅寸法W、容量素子Cの一方の電極を形成する導電膜
4の幅寸法Wの夫々は製造プロセスにおける変化量を等
しくすることができるので、抵抗素子R1容量素子Cの
夫々の加工ばらつきを低減することができる(加工寸法
の製造プロセスによる依存性を低減することができる)
。この結果、前記抵抗素子Rの抵抗値、容量素子Cの容
量値の夫々が相対的に変化量を相殺するように変化する
ので、セルフリフレッシュタイマー回路においてはタイ
マー周期Tのばらつきを低減し、精度を向上することが
できる。
また、抵抗素子R1容量素子Cの一方の電極の夫々を形
成する導電膜4はnチャネルMISFETQ、pチャネ
ルMISFETQの夫々のゲート電極と同一製造工程で
形成することができる。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に
基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限
定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲にお
いて種々変更可能であることは勿論である。
例えば、本発明は、擬似SRAM以外のタイマー回路が
内蔵された半導体集積回路装置、又タイマー回路に限定
されず抵抗素子及び容量素子を有する半導体集積回路装
置に広く適用することができる。
〔発明の効果〕
本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりであ
る。
半導体集積回路装置に内蔵されたタイマー回路の精度を
向上することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例である擬似SRAMを有す
る半導体集積回路装置に内蔵されたセルフリフレッシュ
タイマー回路の要部を示す平面図、第2図は、前記第1
図の■−■切断線で切った断面図、 第3図は、前記セルフリフレッシュタイマー回路の等価
回路図である。 図中、1・・・半導体基板、3・・・絶縁膜、4・・・
導電膜、R・・・抵抗素子、C・・・容量素子、Q・・
・MISFET、IN・・・インバータ回路、DL・・
・遅延回路である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、抵抗素子及び容量素子を有する半導体集積回路装置
    において、前記抵抗素子、容量素子の容量値を決定する
    一方の電極の夫々を同一層の珪素膜で構成し、該抵抗素
    子を形成する珪素膜の幅寸法と前記容量素子の一方の電
    極を形成する珪素膜の幅寸法とを実質的に同一寸法で構
    成したことを特徴とする半導体集積回路装置。 2、前記抵抗素子を形成する珪素膜の長さ寸法、前記容
    量素子を形成する一方の電極を形成する珪素膜の長さ寸
    法の夫々は、夫々の幅寸法に比べて充分に長く構成され
    ていることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の
    半導体集積回路装置。 3、前記抵抗素子及び容量素子はタイマー回路を構成し
    ていることを特徴とする特許請求の範囲第1項又は第2
    項に記載の半導体集積回路装置。
JP63228791A 1988-09-14 1988-09-14 半導体集積回路装置 Pending JPH0278266A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5418385A (en) * 1992-11-11 1995-05-23 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor devices using potential wells or resistive elements as delay elements and apparatus for forming such devices

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5418385A (en) * 1992-11-11 1995-05-23 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor devices using potential wells or resistive elements as delay elements and apparatus for forming such devices

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