JP2000208710A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JP2000208710A JP11006321A JP632199A JP2000208710A JP 2000208710 A JP2000208710 A JP 2000208710A JP 11006321 A JP11006321 A JP 11006321A JP 632199 A JP632199 A JP 632199A JP 2000208710 A JP2000208710 A JP 2000208710A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ペアトランジスタの特性を一致させる。 【解決手段】 半導体基板10上に互いに同特性で同サ
イズを有する一対の電界効果トランジスタ20A、20
Bがチャネル長方向に対称形状で配置され、ペアトラン
ジスタを構成している。各電界効果トランジスタ20
A、20Bは、共通ソース20Cを有し、各電界効果ト
ランジスタ20A、20Bのチャネル長方向の外側に対
称形状のドレイン20D、20Eを有している。そし
て、各ドレイン20D、20Eの外側近傍部には、互い
に対称形状のダミー導電層22A、22Bを有する。各
ダミー導電層22A、22Bにより、各電界効果トラン
ジスタ20A、20Bの周辺における素子配列パターン
の粗密差等による影響を排除し、各電界効果トランジス
タ20A、20Bの特性を同一に保持する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板上に互
いに同特性で同サイズを有する一対のトランジスタを対
称配置により設けた半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、アナログ回路を構成する半導
体装置として、例えばミラー回路等を構成するための同
特性の一対のトランジスタ(ペアトランジスタ)を半導
体基板上に対称配置により設けたものが知られている。
このような素子では、ペアを構成する各トランジスタが
同一特性で動作することが必要である。特にアナログ回
路においては、各トランジスタの特性が絶対値において
一致していなければならず、各トランジスタの特性を厳
格に一致させる必要がある。
【0003】図3は、半導体基板状におけるペアトラン
ジスタの配置例を示す部分平面図である。図示のよう
に、ペアを構成する2つの電界効果トランジスタ2A、
2Bは、共通ソース2Cを介して互いに隣接して配置さ
れ、各電界効果トランジスタ2A、2Bの外側に互いに
対称形状のドレイン2D、2Eを有している。また同様
に、別のペアを構成する2つの電界効果トランジスタ4
A、4Bは、共通ソース4Cを介して互いに隣接して配
置され、各電界効果トランジスタ4A、4Bの外側に互
いに対称形状のドレイン4D、4Eを有している。ま
た、各ペアトランジスタ2A、2B、4A、4Bの周囲
には、他の電界効果トランジスタ6A、6B、6Cやそ
の他の素子が配置されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ようなペアトランジスタが搭載される半導体基板上で
は、様々な素子が密集して配置されているため、ペアト
ランジスタ周辺の素子配置パターンの粗密差やプロセス
のばらつき等により、ペアトランジスタの特性に悪影響
が及び、適正な対称特性が得られず、不良と成る場合が
あった。また、特に1PC(Pellet Check)モニタによ
って個別にチェックしていないような大面積のトランジ
スタでは、プロセスのばらつきの影響を同一チップ内の
隣接素子でも受け易く、そのモニタ及び制御が困難であ
った。
【0005】図4は、半導体ウェーハ内の各部における
トランジスタの特性差の実測例を示す説明図である。図
4(B)に示すように、半導体ウェーハの面内に縦に1
〜9、横に11〜19の位置をとり、図4(A)に示す
ように、各面内位置における1PCトランジスタと大面
積トランジスタのNMVth(n型トランジスタの閾値
電圧)の値を測定した。1PCトランジスタは、チャネ
ル幅W=10μm、チャネル長L=0.5μmであり、
各測定値を四角い点で示している。これに対し、大面積
(Long Channel)トランジスタは、チャネル幅W=10
μm、チャネル長L=6.0μmであり、各測定値を丸
い点で示している。
【0006】図示のように、大面積トランジスタのNM
Vthは、半導体ウェーハの縦方向に上部と下部で低め
にばらつく傾向がある。通常、NMVthのチャネル長
依存は、L=0.5μm→6.0μmで、△Vth〜
0.1Vthであることから、半導体ウェーハの上部と
下部が異常と考えられる。半導体ウェーハの上部と下部
でVth異常部が発生するパラメータは把握されていな
いが、大面積トランジスタでは、微妙なパラメータでV
thが0.1Vレベルシフトすることが示唆される。
【0007】そこで本発明の目的は、ペアトランジスタ
の特性を一致させることができる半導体装置を提供する
ことにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、半導体基板上に互いに同特性で同サイズを有
する一対のトランジスタをチャネル長方向に対称形状で
配置した半導体装置において、前記各トランジスタの周
辺部における素子パターン配置を対称形状としたことを
特徴とする。本発明の半導体装置では、ペアを構成する
各トランジスタの周辺部における素子パターン配置を対
称形状としたことから、各トランジスタの周辺における
素子配列パターンの粗密差等による影響を排除し、各ト
ランジスタの特性を同一に保持することができる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明による半導体装置の
実施の形態について説明する。図1は、本発明による半
導体装置の第1の例を示す平面図である。本例の半導体
装置は、半導体基板10上に互いに同特性で同サイズを
有する一対の電界効果トランジスタ20A、20Bをチ
ャネル長方向に対称形状で配置し、アナログ素子となる
ペアトランジスタを構成したものである。各電界効果ト
ランジスタ20A、20Bは、大面積トランジスタであ
り、チャネル幅W=10μm、チャネル長L=6.0μ
mを有する。
【0010】そして、各電界効果トランジスタ20A、
20Bは、共通ソース20Cを介して互いに隣接して配
置され、各電界効果トランジスタ20A、20Bのチャ
ネル長方向の外側に、互いに対称形状のドレイン20
D、20Eを有している。また、各電界効果トランジス
タ20A、20Bの本体部は、例えばポリシリコン膜や
シリコン酸化膜等の積層構造によって形成されており、
その上部にゲート20F、20Gが設けられている。
【0011】また、各電界効果トランジスタ20A、2
0Bの各ドレイン20D、20Eの外側近傍部には、互
いに対称形状のダミーパターンとしてのダミー導電層2
2A、22Bが設けられている。各ダミー導電層22
A、22Bは、ポリシリコン膜等によって形成されてお
り、各ドレイン20D、20Eと平行に形成されてい
る。本例の半導体装置では、共通ソース20Cを介して
互いに隣接配置される各電界効果トランジスタ20A、
20Bの各ドレイン20D、20Eの外側近傍部に互い
に対称形状のダミー導電層22A、22Bを設けたこと
から、各電界効果トランジスタ20A、20Bの周辺に
おける素子配列パターンの粗密差等による影響を排除
し、各電界効果トランジスタ20A、20Bの特性を同
一に保持することができる。
【0012】この結果、LDD.ET(Lightly Doped
Drain.Etching )、LDD.II(LDD.Ion Implant
ation )、S/D.Ox(Source/Drain.Oxidtion)、
S/D.II、オートドープ等のパターン粗密差による
影響を同等にすることができる。したがって、各電界効
果トランジスタ20A、20Bの特性を同等とすること
ができ、アナログ素子を構成するペアトランジスタとし
ての良好な機能を得ることができる。
【0013】なお、図1に示す例では、各電界効果トラ
ンジスタ20A、20Bのチャネル長方向に対称形状で
ダミー導電層22A、22Bを設けたが、各電界効果ト
ランジスタ20A、20Bを包囲する状態、すなわち、
チャネル長方向及びチャネル幅方向に対称形状でダミー
導電層を設けてもよい。また、図1に示す例では、ダミ
ーパターンとしてポリシリコン膜等による導電層22
A、22Bを設けたが、このようなダミーパターンとし
ては、導電層の代わりに、例えば酸化シリコン膜等によ
る絶縁層を用いてもよい。また、図1に示す例では、各
電界効果トランジスタ20A、20Bが共通ソース20
Cを有する構成について説明したが、個別にソースを有
するものであってもよい。また、図1に示す例では、電
界効果トランジスタによってペアトランジスタを構成し
たが、他のトランジスタを用いたものであってもよい。
【0014】図2は、本発明による半導体装置の第2の
例を示す平面図である。本例の半導体装置は、半導体基
板12上に互いに同特性で同サイズを有する一対の電界
効果トランジスタ30A、30Bをチャネル長方向に対
称形状で配置し、アナログ素子となるペアトランジスタ
を構成したものである。各電界効果トランジスタ30
A、30Bは、大面積トランジスタであり、チャネル幅
W=10μm、チャネル長L=6.0μmを有する。
【0015】そして、各電界効果トランジスタ30A、
30Bは、共通ソース30Cを介して互いに隣接して配
置され、各電界効果トランジスタ30A、30Bのチャ
ネル長方向の外側に、互いに対称形状のドレイン30
D、30Eを有している。また、各電界効果トランジス
タ30A、30Bの本体部は、例えばポリシリコン膜や
シリコン酸化膜等の積層構造によって形成されており、
その上部にゲート30F、30Gが設けられている。
【0016】そして本例においては、各電界効果トラン
ジスタ30A、30Bの周辺部に所定以上の大きさを有
するスペース32を設け、その外側に他の素子34A、
34B、34C等を設けたものである。スペース32
は、各電界効果トランジスタ30A、30Bの全周辺部
にわたってほぼ均一の幅(例えば10μm)を有してい
る。本例の半導体装置では、共通ソース30Cを介して
互いに隣接配置される各電界効果トランジスタ30A、
30Bの周囲に所定以上の大きさを有するスペース32
を設けたことから、各電界効果トランジスタ30A、3
0Bの周辺における素子配列パターンの粗密差等による
影響を排除し、各電界効果トランジスタ30A、30B
の特性を同一に保持することができる。
【0017】この結果、LDD.ET、LDD.II、
S/D.Ox、S/D.II、オートドープ等のパター
ン粗密差による影響を同等にすることができる。したが
って、各電界効果トランジスタ30A、30Bの特性を
同等とすることができ、アナログ素子を構成するペアト
ランジスタとしての良好な機能を得ることができる。
【0018】なお、図2に示す例では、各電界効果トラ
ンジスタ20A、20Bが共通ソース20Cを有する構
成について説明したが、個別にソースを有するものであ
ってもよい。また、図2に示す例では、電界効果トラン
ジスタによってペアトランジスタを構成したが、他のト
ランジスタを用いたものであってもよい。
【0019】
【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、半導体基板上に互いに同特性で同サイズを有する
一対のトランジスタをチャネル長方向に対称形状で配置
した半導体装置において、前記各トランジスタの周辺部
における素子パターン配置を対称形状とした。したがっ
て本発明によれば、ペアを構成する各トランジスタの周
辺部における素子パターン配置を対称形状としたことか
ら、各トランジスタの周辺における素子配列パターンの
粗密差等による影響を排除し、各トランジスタの特性を
同一に保持することができ、例えばアナログ素子を構成
するペアトランジスタとしての良好な機能を得ることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による半導体装置の第1の実施の形態を
示す平面図である。
【図2】本発明による半導体装置の第2の実施の形態を
示す平面図である。
【図3】半導体装置における素子配列の一例を示す平面
図である。
【図4】半導体ウェーハ内の各部におけるトランジスタ
の特性差の実測例を示す説明図である。
【符号の説明】
10、12……半導体基板、20A、20B、30A、
30B……電界効果トランジスタ、20C、30C……
共通ソース、20D、20E、30D、30E……ドレ
イン、20F、20G、30F、30G……ゲート、2
2A、22B……ダミー導電層、32A、32B、32
C、32D……スペース、34A、34B、34C、3
4D……周辺素子。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F038 AR09 AR24 CA02 CA06 CA18 CD05 CD10 DF12 EZ01 EZ08 EZ20 5F048 AA07 AB06 AB10 AC03 AC10 BA01 BC01 BF16 5F064 AA01 BB21 CC09 CC10 CC22 DD05 DD14 DD15 DD32

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に互いに同特性で同サイズ
    を有する一対のトランジスタをチャネル長方向に対称形
    状で配置した半導体装置において、 前記各トランジスタの周辺部における素子パターン配置
    を対称形状としたことを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記各トランジスタの周辺部に対称形状
    でダミーパターンを設けたことを特徴とする請求項1記
    載の半導体装置。
  3. 【請求項3】 前記ダミーパターンは、前記各トランジ
    スタを包囲する状態で形成されていることを特徴とする
    請求項2記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】 前記ダミーパターンは、前記各トランジ
    スタのチャネル長方向の外側近傍部に互いに対称形状で
    形成されていることを特徴とする請求項2記載の半導体
    装置。
  5. 【請求項5】 前記各トランジスタは、共通ソースを介
    して互いに隣接して配置されるとともに、前記各トラン
    ジスタの外側に互いに対称形状のドレインを有している
    ことを特徴とする請求項2記載の半導体装置。
  6. 【請求項6】 前記ダミーパターンは、前記各ドレイン
    の外側近傍部に各ドレインと平行に形成されていること
    を特徴とする請求項5記載の半導体装置。
  7. 【請求項7】 前記ダミーパターンは、導電層より形成
    されることを特徴とする請求項2記載の半導体装置。
  8. 【請求項8】 前記導電層は、ポリシリコン素子より形
    成されることを特徴とする請求項7記載の半導体装置。
  9. 【請求項9】 前記ダミーパターンは、絶縁層より形成
    されることを特徴とする請求項2記載の半導体装置。
  10. 【請求項10】 前記絶縁層は、酸化シリコン素子より
    形成されることを特徴とする請求項9記載の半導体装
    置。
  11. 【請求項11】 前記各トランジスタの周辺部に対称形
    状で所定以上の大きさを有するスペースを設けたことを
    特徴とする請求項1記載の半導体装置。
  12. 【請求項12】 前記スペースは、前記各トランジスタ
    を包囲する状態で形成されていることを特徴とする請求
    項11記載の半導体装置。
  13. 【請求項13】 前記各トランジスタにより、アナログ
    素子を構成することを特徴とする請求項1記載の半導体
    装置。
  14. 【請求項14】 前記各トランジスタは、大面積サイズ
    を有することを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
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