JP2002368117A - アナログmos半導体装置、その製造方法、製造プログラム及びプログラム装置 - Google Patents

アナログmos半導体装置、その製造方法、製造プログラム及びプログラム装置

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JP2002368117A
JP2002368117A JP2002080583A JP2002080583A JP2002368117A JP 2002368117 A JP2002368117 A JP 2002368117A JP 2002080583 A JP2002080583 A JP 2002080583A JP 2002080583 A JP2002080583 A JP 2002080583A JP 2002368117 A JP2002368117 A JP 2002368117A
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transistors
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Junji Nakatsuka
淳二 中塚
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数個のMOSトランジスタを含むアナログ
MOS半導体装置において、加工が差が生じても、シス
テマティックオフセット電圧及びランダムオフセット電
圧を抑制する。 【解決手段】 複数個のMOSトランジスタは、各々、
ミクロ単位トランジスタMUPA1を複数個用いて構成
される。このミクロ単位トランジスタMUPA1は、前
記複数個のMOSトランジスタのうちチャネル幅が最も
短いMOSトランジスタよりもチャネル幅が整数分の1
である。このミクロ単位トランジスタMUPA1は、2
個の小トランジスタ1a、1bを並列接続されて成り、
中央に共用されたドレイン8と、その両側方に位置する
ゲート7、7と、更にその側方、即ち両端部に位置する
ソース6、6とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、オペアンプ、コン
パレータ、アナログスイッチ、メモリ用センスアンプ、
ローノイズアンプ、ミキサ等を、MOSトランジスタ、
容量、抵抗、インダクタ、ダイオード等を用いて構成し
たアナログMOS半導体装置やその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、システム・オン・チップに関する
技術の進展に伴い、アナログ回路とデジタル回路とを混
載したLSIが年々増加しており、その開発期間及び開
発工数の大幅な削減や高性能化が望まれている。また、
アナログMOS半導体回路のレイアウトの自動化も望ま
れている。
【0003】以下、従来のアナログMOS半導体装置に
ついて説明する。図23は、アナログMOS半導体装置
としてのオペアンプの回路構成を示す。同図のオペアン
プは、Pチャネル型トランジスタMP1(21)、Pチ
ャネル型トランジスタMP2(22)、Pチャネル型ト
ランジスタMP5(25)、Pチャネル型トランジスタ
MP6(26)、Nチャネル型トランジスタMN3(2
3)、Nチャネル型トランジスタMN4(24)、Nチ
ャネル型トランジスタMN7(27)と、容量Cc(2
8)と抵抗Rc(29)とから構成されており、正側入
力端子V+(30)、負側入力端子V−(31)、出力
端子Vo(32)、バイアス電圧入力端子VBIAS
(33)、正側電源VDD(34)、負側電源VSS
(35)を備える。
【0004】図23のオペアンプの設計結果の一例とし
て、各MOSトランジスタMP1〜MN7のチャネル幅
W及びチャネル長Lの各値、及び抵抗Rcの抵抗値、容
量Ccの容量値は次の表1の通りである。
【0005】
【表1】
【0006】図24は、図23のオペアンプの従来のレ
イアウト構成を示す。図24に示した7個のトランジス
タMP1(21)〜MN7(27)の大きさは、そのト
ランジスタが有するチャネル幅W及びチャネル長Lの下
で占めるレイアウト範囲を示している。容量Cc及び抵
抗Rcについても同様である。
【0007】オペアンプの回路設計において、システマ
ティックオフセット電圧SVoff=0となる条件は、
文献「アナログMOSインテグレーテッド サーキット
フォ シグナル プロセッシング」(Analog
MOS IntegratedCircuit For
Signal Processing、R.Grego
rian,G.C.Temes,John Wiley
& Sons )の210ページの式(4.182)に示
されている。この式を図23のオペアンプにあてはめる
と、次式が成立する必要がある。
【0008】 (W/L)MN3/(W/L)MN7 =(W/L)MN4/(W/L)MN7 =(W/L)MP5/(W/L)MP6/2 (1) 前記条件式(1)を満足するように、前記各トランジス
タのW値とチャネル長Lが決定されている。
【0009】更に、オペアンプの回路設計において、ラ
ンダムオフセット電圧RVoff=0の条件は、前記文
献の211ページの式(4.185)に示されている。
この式を図23のオペアンプにあてはめると、次式が成
立する必要がある。
【0010】 (W/L)MP1=(W/L)MP2 (2) ここで、オペアンプの構造上、Pチャネル型トランジス
タMP1(21)とPチャネル型トランジスタMP2
(22)とは、対を成すトランジスタであって差動入力
回路を形成している。
【0011】同様に、他のランダムオフセット電圧RV
off=0の条件は、前記文献中の211ページの式
(4.183)に示されている。前記文献中のこの式に
対する前提条件をも加味して、この式に図23のオペア
ンプをあてはめると、次式が成立する必要がある。
【0012】 (W/L)MN3=(W/L)MN4 (3) ここで、オペアンプの構造上、Nチャネル型トランジス
タMN3(23)とNチャネル型トランジスタMN4
(24)とは、対を成すトランジスタであって、カレン
トミラーを形成している。容量Ccの値と抵抗Rcの値
は、前記文献中に記載されているようにオペアンプの位
相余裕を満足するような値に決定されている。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ようにシステマティックオフセット電圧SVoff=0
の条件式(1)を満足するように、前記7個のトランジ
スタMP1(21)〜MN7(27)のチャネル幅W及
びチャネル長Lを設計しても、半導体製造時の種々の加
工誤差に起因して、各トランジスタのチャネル幅Wは僅
かながら前記設計値とずれることになる。その結果、実
際に得られた前記7個のトランジスタでは、システマテ
ィックオフセット電圧SVoff=0の条件式(1)を
満たさず、システマティックオフセット電圧SVoff
が発生することになる。以下、システマティックな均一
なずれについて述べる。このずれをPチャネル型トラン
ジスタMP5(25)を例にとって、図25を用いて示
す。
【0014】図25において、左側には、上述した設計
値によるPチャネル型トランジスタMP5(25)のレ
イアウトの一例が示される。このトランジスタでは、中
央位置にゲート7が、その両側方にソース6及びドレイ
ン8が配置されていて、ソース6及びドレイン8は各々
コンタクト10によりアルミ配線9、9に接続されてい
る。また、Pチャネル型トランジスタのチャネル形成の
ためにP型不純物拡散領域11が配置されていて、この
左側に描かれたPチャネル型トランジスタMP5(2
5)のチャネル幅Wは、P型不純物拡散領域11の幅と
同一にレイアウトされている。
【0015】一例として、半導体製造時の加工誤差が均
一にΔWだけ減少する方向に生じると仮定して、説明を
進める。図25の右側には、製造後のPチャネル型トラ
ンジスタMP5(25)が示される。この右側に描かれ
たPチャネル型トランジスタMP5(25)のP型不純
物拡散領域11の一端がΔWだけ減少するため、両端を
合計すると、2ΔW減少することになる。従って、半導
体製造後のPチャネル型トランジスタMP5(25)の
実寸チャネル幅Wは、次式となる。
【0016】(W−2ΔW)MP5 (4) 同様に、図23に示したオペアンプの他のトランジスタ
についても半導体製造時の加工誤差が均一に発生するの
で、製造された各トランジスタの実寸チャネル幅Wは、
次式で示される。
【0017】(W−2ΔW)MN3 (5) (W−2ΔW)MN4 (6) (W−2ΔW)MP6 (7) (W−2ΔW)MN7 (8) 従って、前記式(3)〜式(8)を式(1)に代入する
と、次式となる。
【0018】 {(W−2ΔW)/L}MN3/{(W−2ΔW)/L}MN7 ={(W−2ΔW)/L}MN4/{(W−2ΔW)/L}MN7 ≠{(W−2ΔW)/L}MP5/{(W−2ΔW)/L}MP6/2 (9) 即ち、システマティックオフセット電圧SVoff=0
の条件式は成立しなくなる。従って、半導体製造時の種
々のシステマティックな加工誤差に起因してシステマテ
ィックオフセット電圧SVoffが発生してしまうこと
になる。
【0019】一方、アナログMOS半導体装置の回路構
成において、前記文献の210ページの下から第15行
目〜第12行目には、「2つのトランジスタのチャネル
幅Wの比率が比較的大きい場合には、最小チャネル幅W
のトランジスタを単位トランジスタ(unit transisto
r)として、他方の大きいチャネル幅Wのトランジスタ
をこの単位トランジスタを2個(又はそれ以上)を並列
接続させる」ことにより、システマティックオフセット
電圧SVoff=0の条件式(1)を満足させることが
できると記載されている。即ち、最小チャネル幅Wのト
ランジスタ(第1のトランジスタ)を単位トランジスタ
とした場合に、その最小チャネル幅Wの整数倍のチャネ
ル幅kW(kは整数)を持つ第2のトランジスタでは、
単位トランジスタを整数個並列接続して構成すると、単
位トランジスタにシステマティックな加工誤差が生じて
も、その加工誤差の整数倍の誤差が第2のトランジスタ
に生じるので、両トランジスタのチャネル幅の比率は整
数倍に維持され、システマティックオフセット電圧SV
offは発生しないことになる。
【0020】しかしながら、実際の回路設計において最
小チャネル幅Wのトランジスタを基本とした場合、それ
以外のトランジスタが整数倍のチャネル幅Wを持つこと
は、前記文献にも記載されている通り、「2つのトラン
ジスタのチャネル幅Wの比率が比較的大きい場合…」と
極めてまれな条件の下でしか実現できないという問題点
があった。
【0021】次に、前述したシステマティックな均一な
ずれではなく、ランダムなずれについて述べる。このず
れによる影響の説明を、対を成す2個のNチャネル型ト
ランジスタMN3(23)、MN4(24)を例に挙げ
て、図26を用いて行う。
【0022】図26(a)は、前記表1に示した設計値
通りに製造されたNチャネル型トランジスタMN3(2
3)及びMN4(24)のレイアウトの一例を示す。同
図(a)では、Nチャネル型トランジスタのチャネル形
成のためのN型不純物拡散領域12が配置されていて、
両トランジスタMN3(23)、MN4(24)のチャ
ネル幅Wは、前記N型不純物拡散領域12の幅と同一に
レイアウトされている。
【0023】図26(b)は、半導体製造後の前記対を
成す2個のNチャネル型トランジスタMN3(23)、
MN4(24)の一例を示しており、半導体製造時の加
工誤差がランダムに発生して、前記対を成すトランジス
タのうちトランジスタMN3(23)のみチャネル幅W
がΔWだけ増加した場合のレイアウトを示す。Nチャネ
ル型トランジスタMN3(23)のN型不純物拡散領域
12の一端がΔWだけ増加し、Nチャネル型トランジス
タMN4(24)のN型不純物拡散領域12は増減がな
いものとすると、半導体製造後の2個のNチャネル型ト
ランジスタMN3(23)、MN4(24)の実寸チャ
ネル幅Wは、次式となる。
【0024】(W+ΔW)MN3 (10) (W)MN4 (11) 従って、前記式(10)及び式(11)をランダムオフ
セット電圧RVoff=0の条件式(3)に代入する
と、次式となる。
【0025】 {(W+ΔW)/L}MN3≠(W/L)MN4 (12) 即ち、等号が成立しなくなり、半導体製造時の種々のラ
ンダムな加工誤差に起因して、ランダムオフセット電圧
RVoffが発生してしまうことになる。
【0026】本発明は既述した従来技術の問題点を解決
するものであり、その目的は、半導体製造時に加工誤差
が生じた場合であっても、システマティックオフセット
電圧SVoff及びランダムオフセット電圧RVoff
を十分に抑制できるアナログMOS半導体装置を提供す
ることにある。
【0027】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明では、アナログMOS半導体装置に含まれる
複数のMOSトランジスタのうち、チャネル幅が最も小
さいトランジスタを単位トランジスタとはせず、この最
小のチャネル幅の整数分の1のチャネル幅を持つトラン
ジスタをミクロ単位トランジスタとし、複数個のMOS
トランジスタを、各々、前記ミクロ単位トランジスタを
複数個用いて構成する。
【0028】すなわち、請求項1記載の発明のアナログ
MOS半導体装置は、複数個のMOSトランジスタを含
んだアナログMOS半導体装置であって、前記複数個の
MOSトランジスタのうちチャネル幅が最も短いMOS
トランジスタよりもチャネル幅が整数分の1であるミク
ロ単位トランジスタを単位として、前記複数個のMOS
トランジスタが、各々、前記ミクロ単位トランジスタを
複数個備えて構成されていることを特徴とする。
【0029】請求項2記載の発明は、前記請求項1記載
のアナログMOS半導体装置において、前記複数個のM
OSトランジスタは、P型MOSトランジスタとN型M
OSトランジスタとの2種から成り、前記ミクロ単位ト
ランジスタは、P型ミクロ単位トランジスタと、N型ミ
クロ単位トランジスタとの2種から成ることを特徴とす
る。
【0030】請求項3記載の発明は、前記請求項2記載
のアナログMOS半導体装置において、システマティッ
クオフセット電圧が"0"となる条件式に含まれる複数個
のMOSトランジスタは、各々、自己のMOSトランジ
スタを構成するミクロ単位トランジスタの個数が、前記
システマティックオフセット電圧が"0"となる条件式を
満たす個数に設定されていることを特徴とする。
【0031】請求項4記載の発明は、前記請求項1記載
のアナログMOS半導体装置において、1つのMOSト
ランジスタを構成する複数個の前記ミクロ単位トランジ
スタは、相互に一部が重なったレイアウト構成を持つこ
とを特徴とする。
【0032】請求項5記載の発明は、前記請求項1記載
のアナログMOS半導体装置において、前記ミクロ単位
トランジスタは、偶数個の小トランジスタから成り、前
記偶数個の小トランジスタは並列に接続され、前記偶数
個の並列接続された小トランジスタのうち、端に位置す
る2個の小トランジスタは、各々、そのソ−スが端部に
位置することを特徴とする。
【0033】請求項6記載の発明は、前記請求項5記載
のアナログMOS半導体装置において、前記ミクロ単位
トランジスタは、並列接続された2個の小トランジスタ
のペアトランジスタから成り、前記ペアトランジスタの
一端部に一方の小トランジスタのソースが位置し、前記
ペアトランジスタの他端部に他方の小トランジスタのソ
ースが位置することを特徴とする。
【0034】請求項7記載の発明は、前記請求項1、
2、3、4、5又は6記載のアナログMOS半導体装置
において、前記ミクロ単位トランジスタは、その有する
何れかの電極を半導体基板に接続するための基板コンタ
クトを有することを特徴とする。
【0035】請求項8記載の発明は、前記請求項1、
2、3、4、5又は6記載のアナログMOS半導体装置
において、前記ミクロ単位トランジスタは、そのゲート
に接続されるゲートコンタクトと、前記ゲートコンタク
トに接続されて、ゲート電圧を前記ゲートに与えるゲー
ト配線を有することを特徴とする。
【0036】請求項9記載の発明は、前記請求項1、
2、3、4、5又は6記載のアナログMOS半導体装置
において、含まれる複数個のMOSトランジスタのうち
何れかのMOSトランジスタの能力を調整するためのダ
ミーミクロ単位トランジスタが備えられることを特徴と
する。
【0037】請求項10記載の発明は、前記請求項9記
載のアナログMOS半導体装置において、ダミーミクロ
単位トランジスタは、P型ダミーミクロ単位トランジス
タと、N型ダミーミクロ単位トランジスタとの2種から
成ることを特徴とする。
【0038】請求項11記載の発明は、前記請求項1、
2、3、4、5又は6記載のアナログMOS半導体装置
において、含まれる複数個のMOSトランジスタのうち
対をなす2個のMOSトランジスタは、各々、4の倍数
個のミクロ単位トランジスタから成ることを特徴として
いる。
【0039】請求項12記載の発明は、前記請求項1、
2、3、4、5又は6記載のアナログMOS半導体装置
において、含まれる複数個のMOSトランジスタは、S
OI構造又はSOS構造であることを特徴とする。
【0040】請求項13記載の発明のアナログMOS半
導体装置の製造方法は、複数個のMOSトランジスタを
含んだアナログMOS半導体装置の製造方法であって、
前記複数個のMOSトランジスタのうちチャネル幅が最
も短いMOSトランジスタよりもチャネル幅が整数分の
1であるミクロ単位トランジスタを複数個用意し、前記
複数個のミクロ単位トランジスタを用いて、前記複数個
のMOSトランジスタの各々が前記ミクロ単位トランジ
スタを複数個備えて構成されるように、前記複数個のM
OSトランジスタを製造することを特徴とする。
【0041】請求項14記載の発明は、前記請求項13
記載のアナログMOS半導体装置の製造方法において、
前記複数個のMOSトランジスタがP型MOSトランジ
スタとN型MOSトランジスタとの2種から成る場合に
は、前記ミクロ単位トランジスタとして、P型ミクロ単
位トランジスタとN型ミクロ単位トランジスタとの2種
を用意し、前記P型MOSトランジスタを複数個のP型
ミクロ単位トランジスタにより構成し、前記N型MOS
トランジスタを複数個のN型ミクロ単位トランジスタに
より構成することを特徴とする。
【0042】請求項15記載の発明は、前記請求項14
記載のアナログMOS半導体装置の製造方法において、
システマティックオフセット電圧が"0"となる条件式に
含まれる複数個のMOSトランジスタを製造する場合に
は、前記各MOSトランジスタを構成するミクロ単位ト
ランジスタの個数を、前記システマティックオフセット
電圧が"0"となる条件式を満たす個数に設定することを
特徴とする。
【0043】請求項16記載の発明のアナログMOS半
導体装置の製造プログラムは、複数個のMOSトランジ
スタを含んだアナログMOS半導体装置を製造するため
のプログラムであって、前記複数個のMOSトランジス
タのうちチャネル幅が最も短いMOSトランジスタの前
記チャネル幅の整数分の1のチャネル幅を持つトランジ
スタをミクロ単位トランジスタとして決定し、前記ミク
ロ単位トランジスタを単位として、前記複数個のMOS
トランジスタを、各々、前記ミクロ単位トランジスタを
複数個備えるように構成することを特徴とする。
【0044】請求項17記載の発明のプログラム装置
は、請求項16記載の製造プログラムを有し、前記製造
プログラムに基づいて、複数個のMOSトランジスタを
含んだアナログMOS半導体装置を製造するEDA機能
又はCAD機能を備えたことを特徴とする。
【0045】以上により、請求項1〜17記載の発明で
は、ミクロ単位トランジスタを単位とし、このミクロ単
位トランジスタを複数個用いて各MOSトランジスタが
構成されるので、複数個のMOSトランジスタのチャネ
ル幅の比率が整数倍の比率でない場合であっても、シス
テマティックな加工誤差が生じたときにシステマティッ
クオフセット電圧SVoffが発生することが十分に抑
制される。
【0046】特に、請求項4記載の発明では、複数個の
ミクロ単位トランジスタがレイアウト上、一部が重なっ
た構成を持つので、システマティックオフセット電圧S
Voff=0とする条件を満足しながら、各MOSトラ
ンジスタのレイアウト面積が縮小される。
【0047】また、請求項5、6記載の発明では、ミク
ロ単位トランジスタを偶数個の並列接続された小トラン
ジスタにより構成する場合に、端に位置する2個の小ト
ランジスタのソースが端部に位置するので、ミクロ単位
トランジスタの周囲にそのソ−スに接続される基板コン
タクトを配置するときには、前記小トランジスタのソー
スと基板コンタクトとの位置が近接し、両者の離隔が短
くなって、レイアウト面積が小さくなる。しかも、偶数
個の小トランジスタのドレインを共用できるので、ドレ
イン面積が小さくなって、ドレインに寄生する容量成分
が少なくなり、ミクロ単位トランジスタの動作スピード
が高速化する。
【0048】更に、請求項7記載の発明では、1つのM
OSトランジスタが複数個のミクロ単位トランジスタで
構成される場合に、その複数個のミクロ単位トランジス
タが各々基板コンタクトを有するので、MOSトランジ
スタの基板はどの位置でも同一電位に安定して、ラッチ
アップ現象の発生確率が低くなる。
【0049】加えて、請求項8記載の発明では、チャネ
ル幅の長いMOSトランジスタを多数個のミクロ単位ト
ランジスタで構成する場合に、その多数個のミクロ単位
トランジスタのゲートには、各々、対応するゲート配線
を介してゲート電圧が個別に与えられる。従って、MO
Sトランジスタ全体としては所定のゲート電圧が印加さ
れるので、設計値とほぼ同一のトランジスタ駆動能力が
得られる。
【0050】更に加えて、請求項9、10記載の発明で
は、MOSトランジスタの能力調整用のダミーミクロ単
位トランジスタを備えるので、そのMOSトランジスタ
のチャネル幅を微調整する場合には、配線修正により前
記ダミーミクロ単位トランジスタを接続すれば良く、再
試作時でのアナログMOS半導体装置の開発期間を短縮
することができる。
【0051】また、請求項11記載の発明では、対をな
す2個のMOSトランジスタが、各々、4の倍数個のミ
クロ単位トランジスタから成るので、対をなす2個のM
OSトランジスタをセントロイド構造とすることがで
き、システマティックオフセット電圧を一層有効に抑制
することができる。
【0052】更に、請求項12記載の発明では、含まれ
る複数個のMOSトランジスタがSOI構造又はSOS
構造であるので、極く低電圧での動作が可能になると共
に、α線などの放射線に起因するショット雑音の影響が
低減され、更には、アナログ- デジタル混載半導体装置
では、デジタル部からアナログ部へ回り込む雑音の影響
が有効に低減されることになる。
【0053】加えて、請求項16、17記載の発明で
は、各々が複数個のミクロ単位トランジスタから成る複
数個のMOSトランジスタの回路設計を自動で行うこと
ができ、アナログMOS半導体装置の設計開発期間が有
効に短縮されると共に、開発費用が効果的に削減される
ことになる。
【0054】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。
【0055】(第1の実施の形態)図1〜図7及び図2
3は本発明の第1の実施の形態のアナログMOS半導体
装置を示す。図23はアナログMOS半導体装置として
のオペアンプを示す。同図のオペアンプは、4個のPチ
ャネル型MOSトランジスタMP1(21)、MP2
(22)、MP5(25)、MP6(26)と、3個の
Nチャネル型MOSトランジスタMN3(23)、MN
4(24)、MN7(27)と、容量Cc(28)と、
抵抗Rc(29)とを備える。
【0056】本実施の形態では、前記各トランジスタM
P1(21)〜MN7(27)を、各々、P型及びN型
別に、複数個のミクロ単位トランジスタで構成する点に
特徴を有する。以下、トランジスタMP1(21)〜M
N7(27)を各々何個のミクロ単位トランジスタを用
いて構成するかを検討する。用いるミクロ単位トランジ
スタは、Pチャネル型MOSトランジスタ用としてP型
ミクロ単位トランジスタを、Nチャネル型MOSトラン
ジスタ用としてN型ミクロ単位トランジスタを各々用い
ることとする。
【0057】
【表2】
【0058】
【表3】
【0059】前記図23に示したオペアンプを構成する
トランジスタMP1(21)〜MN7(27)のチャネ
ル幅W及びチャネル長Lは表3に示す通りであるとして
検討を進める。表3に示されたトランジスタMP1(2
1)〜MN7(27)を各々構成するミクロ単位トラン
ジスタの個数をNX(X=1〜7)と表すと、各トラン
ジスタMP1(21)〜MN7(27)のチャネル幅W
は、次式を満足する。
【0060】 (W/L)MN3=N3×(W/L)MUNB (13) (W/L)MN4=N4×(W/L)MUNB (14) (W/L)MP5=N5×(W/L)MUPB (15) (W/L)MP6=N6×(W/L)MUPB (16) (W/L)MN7=N7×(W/L)MUNB (17) 但し、NX(X=1〜7)は整数である。また、MUN
BはN型ミクロ単位トランジスタを、MUPBはP型ミ
クロ単位トランジスタを各々示す。
【0061】図23のオペアンプにおけるシステマティ
ックオフセット電圧SVoff=0の条件式(即ち、前
記式(1))にこの式(13)〜式(17)を代入する
と、次式が得られる。
【0062】 [N3×(W/L)MUNB]/[N7×(W/L)MUNB] = [N4×(W/L)MUNB]/[N7×(W/L)MUNB] = [N5×(W/L)MUPB]/[N6×(W/L)MUPB]/2 (1 8) 整理すると、最終的には次式が得られる。
【0063】 N3/N7=N4/N7=N5/N6/2 (19) この式(19)が、P型及びN型ミクロ単位トランジス
タを用いた場合での図23のオペアンプのシステマティ
ックオフセット電圧SVoff=0の条件式となる。
【0064】表3から判るように、チャネル長LがL=
1.00(μm)のPチャネル型MOSトランジスタM
P1、MP2では、各々、チャネル幅W=130.00
(μm)の13分の1(=10.00(μm))のチャ
ネル幅Wを持つP型ミクロ単位トランジスタMUPAを
13個用いて構成される。また、チャネル長LがL=
0.50(μm)のPチャネル型MOSトランジスタM
P5、MP6では、この両トランジスタのうち最小のチ
ャネル幅W=90.00(μm)の9分の1(=10.
00(μm))のチャネル幅Wを持つP型ミクロ単位ト
ランジスタMUPBを、各々、9個、42個用いて構成
される。更に、チャネル長LがL=0.50(μm)の
Nチャネル型MOSトランジスタMN3、MN4、MN
7では、これ等のトランジスタのうち最小のチャネル幅
W=30.00(μm)の6分の1(=5.00(μ
m))のチャネル幅Wを持つN型ミクロ単位トランジス
タMUNBを、各々、6個、6個、56個用いて構成さ
れる。即ち、システマティックオフセット電圧SVof
f=0の条件式(19)において、この式中に含まれる
トランジスタMN3、MN4、MP5、MP6、MN7
を構成するミクロ単位トランジスタの個数は、前記条件
式(19)を満足するように、N3=N4=6、N5=
9、N6=42、N7=56に設定されている。
【0065】前記表3において、抵抗Rc(29)は
7.00(kΩ)、容量Cc(28)は3.50(p
F)であり、この抵抗Rc及び容量Ccを構成する単位
抵抗UR及び単位容量UCは各々1.00(kΩ)、
0.50(pF)に設定されている。前記各ミクロ単位
トランジスタMUPA、MUPB、MUNB、単位容量
UC及び単位抵抗URをまとめて表2に示している。
【0066】図1は前記P型ミクロ単位トランジスタM
UPA(1)を、図2は前記P型ミクロ単位トランジス
タMUPB(2)を、図3は前記N型ミクロ単位トラン
ジスタMUNB(3)を、図4は単位抵抗UR(4)
を、図5は単位容量UC(5)を各々示している。図1
〜図3のミクロ単位トランジスタは、チャネル幅W及び
チャネル長Lの組合せが相互に異なるが、構成は同様で
ある。即ち、これらのミクロ単位トランジスタは、各
々、チャネル幅Wが半分幅W/2に2等分された2個の
小トランジスタ(1a、1b)、(2a、2b)、(3
a、3b)から成るペアトランジスタにより構成され
る。この2個の小トランジスタ(1a、1b)、(2
a、2b)、(3a、3b)は並列接続されていて、中
央位置にこの2個の小トランジスタで共用するドレイン
8が位置し、左端には小トランジスタ1a、2a、3a
のソース6が位置し、右端には小トランジスタ1b、2
b、3bのソース6が位置する。前記各ソース6、6と
ドレイン8との間には、各小トランジスタのゲート7、
7が位置している。前記各ソース6にはコンタクト10
が形成され、このコンタクト10を介して所定配線層の
アルミ配線9、9が接続されていて、アルミ配線9から
ソース電圧が各ソース6に供給される。尚、図1〜図3
において、11はPチャネル型トランジスタのチャネル
形成のためのP型不純物拡散領域、12はNチャネル型
トランジスタのチャネル形成のためのN型不純物拡散領
域である。
【0067】図4は、表2に示した単位抵抗UR(4)
をポリシリコン抵抗で形成されたレイアウトの一例を示
す。また、図5は表2に示した単位容量UC(5)を2
層ポリシリコンで形成されたレイアウトの一例を示す。
【0068】図6はオペアンプを構成するトランジスタ
MP1〜MN7、容量Cc、抵抗Rcのレイアウト例を
示す。これらのトランジスタ、容量及び抵抗は、図1〜
図5に示したミクロ単位トランジスタMUPA、MUP
B、MUNB、単位抵抗UR及び単位容量UCを前記表
3に示した個数用いて構成されている。図中の鎖線は、
各ミクロ単位トランジスタ、単位抵抗、単位容量のレイ
アウト境界を示している。
【0069】図7は、前記図6に示したNチャネル型ト
ランジスタMN3(23)を図3のN型ミクロ単位トラ
ンジスタMUNB(3)を6個(表3参照)用いて配置
したレイアウトの詳細を示す。同図では、N型ミクロ単
位トランジスタMUNB(3)を2行3列に配置してい
る。同図に示す太鎖線は、N型ミクロ単位トランジスタ
MUNB(3)のレイアウト境界を示している。
【0070】次に、本実施の形態では加工誤差が生じた
場合であっても、システマティックオフセット電圧SV
offがSVoff=0になることを説明する。従来例
と同様に半導体製造時の加工誤差が均一にΔWだけ減少
する方向に生じると仮定して、説明する。
【0071】図2に示したP型ミクロ単位トランジスタ
MUPB(2)は、従来例と同様に半導体製造時の種々
の加工誤差によって、P型ミクロ単位トランジスタMU
PB(2)の一端がΔWだけ減少するため、両端を合計
すると、2ΔW減少することになる。従って、半導体製
造後のP型ミクロ単位トランジスタMUPB(2)の実
寸チャネル幅Wは次式となる。
【0072】(W−2ΔW)MUPB (20) N型ミクロ単位トランジスタMUNB(3)について
も、同様に、半導体製造後のN型ミクロ単位トランジス
タMUNB(3)の実寸チャネル幅Wは次式となる。
【0073】(W−2ΔW)MUNB (21) 従って、半導体製造後の各トランジスタの実寸チャネル
幅Wは式(20)、(21)を式(13)〜(17)に
代入すると、次式となる。
【0074】 (W/L)MN3=N3×{(W−2ΔW)/L}MUNB (22) (W/L)MN4=N4×{(W−2ΔW)/L}MUNB (23) (W/L)MP5=N5×{(W−2ΔW)/L}MUPB (24) (W/L)MP6=N6×{(W−2ΔW)/L}MUPB (25) (W/L)MN7=N7×{(W−2ΔW)/L}MUNB (26) 従って、式(22)〜式(26)をシステマティックオ
フセット電圧SVoff=0の条件式(1)に代入する
と、次式となる。
【0075】 〔N3×{(W−2ΔW)/L}MUNB〕 /[N7×{(W−2ΔW)/L}MUNB] =〔N4×{(W−2ΔW)/L}MUNB〕 /[N7×{(W−2ΔW)/L}MUNB] =〔N5×{(W−2ΔW)/L}MUPB〕 /[N6×{(W−2ΔW)/L}MUPB]/2 (27) 整理すると、最終的には、次式が得られる。
【0076】 N3/N7=N4/N7=N5/N6/2 (28) この最終式(28)は、ミクロ単位トランジスタを用い
た場合のシステマティックオフセット電圧SVoff=
0の条件式(19)と同一となる。
【0077】従って、本実施の形態では、ミクロ単位ト
ランジスタを用いたレイアウト構成により、製造時の種
々の加工誤差が発生しても、システマティックオフセッ
ト電圧SVoff=0の条件式が成立して、システマテ
ィックオフセット電圧SVoffが全く発生しない。
【0078】尚、本実施の形態では、単位抵抗UR
(4)として、ポリシリコン抵抗で形成された一例を示
したが、拡散抵抗であっても良い。更に、単位容量UC
(5)として2層ポリシリコンで形成された一例を示し
たが、層間膜容量やMIM容量で構成しても良い。
【0079】(第2の実施の形態)次に、本発明の第2
の実施の形態を図8に基づき説明する。
【0080】図8は、図7に示したNチャネル型トラン
ジスタMN3(23)の変形例を示した詳細レイアウト
である。表3に示したN型ミクロ単位トランジスタMU
NB(3)を6個用いて配置されていて、そのレイアウ
ト境界を太鎖線で示している。尚、図7と同一の構成要
素に同一の符号を付している。
【0081】図7では、N型ミクロ単位トランジスタM
UNB(3)のレイアウト境界を一致させたが、本実施
の形態では、図8から判るように、レイアウト境界を上
下方向及び左右方向に半導体装置のデザインルールを満
足しつつ、重ね合わせたレイアウト構成を有している。
【0082】従って、前記実施の形態と同様に、システ
マティックオフセット電圧SVoff=0の条件式(1
9)を満足しつつ、Nチャネル型トランジスタMN3
(23)のレイアウトの小面積化を実現することができ
る。
【0083】尚、本実施の形態では、Nチャネル型トラ
ンジスタMN3(23)に適用したが、オペアンプを構
成する他のトランジスタMP1(21)、MP2(2
2)、MN4(24)、MP5(25)、MP6(2
6)、MN7(27)に対しても同様に適用できるのは
勿論である。また、ミクロ単位トランジスタとしてN型
ミクロ単位トランジスタMUNB(3)を用いた場合を
例示したが、他のP型ミクロ単位トランジスタMUPA
(1)、MUPB(2)を用いても良いのは言うまでも
ない。
【0084】(第3の実施の形態)次に、本発明の第3
の実施の形態を図9及び図10に基いて説明する。
【0085】図9は、図7に示したNチャネル型トラン
ジスタMN3(23)の周囲にベース(基板コンタク
ト)13を配置し、このベース13を端部に位置するソ
ース6と接続可能とすると共に、内部に位置するソース
6もアルミ配線9により周囲のベース13に接続可能と
して、半導体基板(図示せず)をソース6の電位と同一
電位にできるようにしたレイアウト構成の一例を示す。
【0086】図10は、図9に示したNチャネル型トラ
ンジスタMN3(23)に代えて、図8に示したレイア
ウトの一部を重ね合わせたNチャネル型トランジスタM
N3(23)を採用したレイアウト構成の一例を示す。
【0087】従って、本実施の形態では、システマティ
ックオフセット電圧SVoff=0の条件式(19)を
満足できるのは勿論のこと、Nチャネル型トランジスタ
MN3(23)の図中左右の両端部にソース6、6がレ
イアウト配置された構成であるので、Nチャネル型トラ
ンジスタMN3(23)の周囲にベース13を配置する
と、このベース13と前記端部のソース6、6とが近接
する。従って、半導体基板の電位をソース6の電位と同
一にする場合には、レイアウト面積を効率的に小さくす
ることができる。
【0088】また、図3から判るように、2個の小トラ
ンジスタ3a、3bを並列接続したミクロ単位トランジ
スタMUNB(3)を使用すると、その2つの小トラン
ジスタでドレインを共用できるので、Nチャネル型トラ
ンジスタMN3(23)のドレイン面積とソース面積と
は、次式の関係にある。
【0089】 ドレイン面積 < ソース面積 (29) 従って、ドレイン8に寄生する容量成分を少なくできる
ので、Nチャネル型トランジスタMN3(23)の動作
スピードの高速化を図ることができる。
【0090】尚、図3では、N型ミクロ単位トランジス
タMUNB(3)のチャネル幅を2等分し、その2個の
小トランジスタ3a、3bを並列接続してN型ミクロ単
位トランジスタMUNB(3)を構成したが、チャネル
幅を偶数等分し、その偶数個の小トランジスタを並列接
続して、端に位置する2個の小トランジスタのソースを
端部に位置させるレイアウトを採用しても良い。このこ
とは、図1及び図2に示したP型ミクロ単位トランジス
タMUPA(1)、MUPB(2)に関しても同様であ
り、そのチャネル幅を”2”以外の偶数で等分し、その
偶数個のトランジスタを並列接続したレイアウトを採用
しても良い。
【0091】(第4の実施の形態)続いて、本発明の第
4の実施の形態を図11〜図15に基いて説明する。
【0092】図11に示すN型ミクロ単位トランジスタ
MUNXB(14)は、第1の実施の形態において説明
した図3のN型ミクロ単位トランジスタMUNB(3)
に、基板コンタクト13を配置した構成の一例を示す。
前記基板コンタクト13は、左右両端に位置する2つの
ソース(電極)6、6において、各々、その幅方向の両
端部に形成されている。
【0093】図12は、前記図11に示したN型ミクロ
単位トランジスタMUNXB(14)を6個用いて、図
7と同様にNチャネル型トランジスタMN3(23)を
構成したものである。図13は、前記図11に示したN
型ミクロ単位トランジスタMUNXB(14)を6個用
いて、図8と同様に、N型ミクロ単位トランジスタMU
NXB(14)同士で一部を重ね合わせたレイアウトに
構成した一例を示す。図14は、図9と同様に、図12
に示したNチャネル型トランジスタMN3(23)の周
囲に複数個のベース13を配置した構成の一例を示して
いる。図15は、図10と同様に、図13に示したNチ
ャネル型トランジスタMN3(23)の周囲に複数個の
ベース13を配置した構成の一例を示している。
【0094】多数個のミクロ単位トランジスタで構成さ
れたトランジスタでは、図9又は図10に示すようにN
チャネル型トランジスタMN3(23)の両端に位置す
るミクロ単位トランジスタMUNB(3)の小トランジ
スタのソース6のみを基板コンタクト13に接続するレ
イアウト構成では、基板抵抗によりNチャネル型トラン
ジスタMN3(23)の中央部の基板電位が所定電位か
ら若干ずれるため、ラッチアップ現象が発生する確率が
高くなる。
【0095】しかし、本実施の形態では、図11に示し
たように、N型ミクロ単位トランジスタMUNXB(1
4)自体にも基板コンタクト13が備えられるので、多
数個のミクロ単位トランジスタで構成されたトランジス
タであっても、その基板の中央部の電位をもその周囲の
基板電位と同様に所定電位に安定させて、ラッチアップ
現象が発生する確率を低くすることが可能である。
【0096】尚、図11ではN型ミクロ単位トランジス
タMUNXB(14)を例示したが、P型ミクロ単位ト
ランジスタに本発明を適用して、そのソースに基板コン
タクトを配置しても良いのは勿論である。
【0097】(第5の実施の形態)次に、本発明の第5
の実施の形態を図16〜図20に基いて説明する。
【0098】図16に示したN型ミクロ単位トランジス
タMUNSB(15)は、前記第4の実施の形態で説明
した図11のN型ミクロ単位トランジスタMUNXB
(14)の2つのゲート7、7の幅方向の両端にコンタ
クト10、10を配置すると共に、その2個のコンタク
ト10をアルミニュームで構成されたゲート配線9によ
り接続して、ゲート電圧をこのゲート配線9を介してゲ
ート7に供給するように構成したものである。
【0099】図17は、前記図16に示すN型ミクロ単
位トランジスタMUNSB(15)を6個用いて、図7
と同様に、Nチャネル型トランジスタMN3(23)を
構成したものである。図18は、前記図16に示したN
型ミクロ単位トランジスタMUNSB(15)を6個用
いて、図8と同様に、N型ミクロ単位トランジスタMU
NSB(15)同士で一部を重ね合わせたレイアウトに
構成した一例を示す。図19は、図9と同様に、図17
に示したNチャネル型トランジスタMN3(23)の周
囲に複数個のベース13を配置した構成の一例を示して
いる。図20は、図10と同様に、図18に示したNチ
ャネル型トランジスタMN3(23)の周囲に複数個の
ベース13を配置した構成の一例を示している。
【0100】従来例として示した図24のNチャネル型
トランジスタMN3(23)は、1個のトランジスタで
構成されるため、そのチャネル幅Wが長い場合には、そ
のゲートの一端にゲートコンタクトを配置し、このゲー
トコンタクトを介してゲート電位を与えても、その扱う
周波数がGHz以上の無線周波数であるときには、ゲー
ト抵抗成分の影響によってそのゲートコンタクトから遠
ざかるほどゲート電位が減衰して、トランジスタ駆動能
力が設計値よりも低下すると共に、ゲート自体の抵抗に
よる熱雑音が発生してS/N比を悪化させてしまう問題
点がある。
【0101】しかし、本実施の形態では、Nチャネル型
トランジスタMN3(23)がたとえチャネル幅Wの長
いトランジスタであっても、そのゲート電位は、これを
構成する複数個のN型ミクロ単位トランジスタMUNS
B(15)毎に印加されているので、ゲート抵抗成分に
起因する減衰を抑制できる。従って、その扱う周波数が
GHz以上の無線周波数である場合であっても、設計値
とほぼ同一のトランジスタ駆動能力を実現することが可
能である。また、同時に、ゲート抵抗成分が小さくなる
ので、熱雑音が低下して、このアナログMOS半導体装
置を用いた信号処理装置におけるS/N比を増大させる
ことが可能である。
【0102】尚、図16ではN型ミクロ単位トランジス
タMUNSB(15)に適用し、図17〜図20ではこ
のN型ミクロ単位トランジスタMUNSB(15)を用
いた例を示したが、その他、P型ミクロ単位トランジス
タに対して本発明を適用しても良い。
【0103】また、ゲート配線9はアルミ配線で構成さ
れた一例を示したが、銅配線等の低抵抗の配線で構成し
ても良い。
【0104】(第6の実施の形態)次に、本発明の第6
の実施の形態を図21に基づき説明する。
【0105】図21は、図6に示したオペアンプのレイ
アウト配置に対して、修正用にダミーミクロ単位トラン
ジスタ、ダミー抵抗及びダミー容量を更に追加したもの
である。同図では、これらダミーにハッチングを付して
いる。同図では、オペアンプを構成するPチャネル型M
OSトランジスタMP1(21)、MP2(22)に対
して、各々、P型ミクロ単位トランジスタMUPAと同
一のダミーP型ミクロ単位トランジスタDPA(41)
を1個追加し、Pチャネル型MOSトランジスタMP5
(25)、MP6(26)に対して、各々、P型ミクロ
単位トランジスタMUPBと同一のダミーP型ミクロ単
位トランジスタDPB(42)を1個及び4個追加し、
3個のNチャネル型MOSトランジスタMN3(2
3)、MN4(24)、MN7(27)に対して、各
々、N型ミクロ単位トランジスタMUNBと同一のダミ
ーN型ミクロ単位トランジスタDNB(43)を3個、
3個、10個追加している。更に、抵抗Rcに対しては
単位抵抗URと同一のダミー抵抗DR(44)を1個追
加し、容量Ccに対しては単位容量UCと同一のダミー
容量DC(45)を1個追加している。これらのダミー
は、空き領域を利用して配置される。
【0106】従って、本実施の形態では、試作されたア
ナログ半導体装置の不具合を改良する場合において、ト
ランジスタの能力を調整するために、そのチャネル幅W
を僅かに増大させる修正が必要となった際には、ダミー
ミクロ単位トランジスタDPA(41)、DPB(4
2)、DNB(43)を配線修正により追加することに
より、簡易に能力調整が可能になる。よって、配線工程
直前で待機されたウエハが保管されている場合には、こ
のような待機ウエハに対して、配線修正を施したマスク
を用いて再試作することにより、所望のアナログMOS
半導体装置を短期間で開発することができ、開発期間の
短縮が可能となる。
【0107】(第7の実施の形態)続いて、本発明の第
7の実施の形態を図22及び図23に基いて説明する。
【0108】図23のオペアンプにおいて、その回路構
成上、対を成すトランジスタは、Pチャネル型トランジ
スタMP1(21)とPチャネル型トランジスタMP2
(22)とから成る1対と、Nチャネル型トランジスタ
MN3(23)とNチャネル型トランジスタMN4(2
4)とから成る1対との合計2対である。
【0109】下記に示す表4は、前記2対のトランジス
タ(MP1(21)、MP2(22))、(MN3(2
3)、MN4(24))を各々4の倍数個のミクロ単位
トランジスタMUPA、MUNBにより構成した場合を
示す。同表では、この場合において、他のトランジスタ
MP5、MP6、MN7及び抵抗Rc、容量Ccが各々
何個の単位トランジスタMUPB、MUNB、単位抵抗
UR、及び単位容量UCにより構成されるか、並びにこ
れらトランジスタのチャネル幅W及びチャネル長L、抵
抗値、容量値をも示している。
【0110】
【表4】
【0111】図22は、図23に示したオペアンプを前
記表4の通りにレイアウトした結果を示す。同図におい
て、メッシュを施した箇所はPチャネル型トランジスタ
MP2(22)を構成するP型ミクロ単位トランジスタ
MUPBが配置された領域、及びNチャネル型トランジ
スタMN(24)を構成するN型ミクロ単位トランジス
タMUNBが配置された領域を示す。
【0112】本実施の形態では、図22から判るよう
に、対を成すトランジスタ(MP1(21)、MP2
(22))、(MN3(23)、MN4(24))にお
いて、その各々のトランジスタを構成するミクロ単位ト
ランジスタが、同図に示す点P1、P2を点対称の点と
なるセントロイド構造を持つ配置とされているので、ラ
ンダムオフセット電圧RVoffを有効に抑制すること
が可能である。
【0113】(第8の実施の形態)次に、本発明の第8
の実施の形態のアナログMOS半導体装置を図27に基
づいて説明する。
【0114】本実施の形態では、アナログMOS半導体
装置に含まれる複数個のMOSトランジスタがSOI構
造又はSOS構造に形成されることを特徴とする。図2
7は、ミクロ単位トランジスタ60のSOI(Silicon
On Insulator)構造を示す。同図において、シリコン基
板62の上方には絶縁体61が配置され、この絶縁体の
上層にドレイン63及びソース65が形成されると共
に、このドレイン63とソース65との間にチャネル6
6が形成され、このチャネル66の上方にゲート64が
形成配置される。図27に示したSOI構造に置いて、
絶縁体61に代えてサファイアを用いると、SOS(Si
licon On Sapphire)構造となる。
【0115】従って、本実施の形態では、極く低電圧で
の動作の実現とα線などの放射線によるショット雑音に
よる影響の低減、更に、アナログ回路とデジタル回路と
の混載半導体装置においてはデジタル部からの回り込み
雑音による影響の低減を実現できる。
【0116】(第9の実施の形態)続いて、本発明の第
9の実施の形態のアナログMOS半導体装置を図28に
基づいて説明する。以上の説明では、図23に示したオ
ペアンプを例示して、加工誤差があってもシステマティ
ックオフセット電圧SVoff=0を満たすようにする
場合を説明したが、本実施の形態では、バイアス電圧発
生回路に適用して、出力する2種のバイアス電圧の比率
が予め定めた所定比率となるようにミクロ単位トランジ
スタを用いる場合を説明する。
【0117】図28のバイアス電圧発生回路は、図23
に示したオペアンプに与えるバイアス電圧VBIASを
発生する回路であって、カレントミラー回路80と、P
型MOSトランジスタより成る2個の出力トランジスタ
MP51(51)、MP53(53)とを備える。出力
トランジスタMP51(51)の出力はバイアス電圧V
BIASとして図23のオペアンプに与えられ、他の出
力トランジスタMP53(53)の出力は他のバイアス
電圧VBIAS2として他のオペアンプに与えられる。
前記カレントミラー回路80は、定電流源56と、3個
のN型MOSトランジスタMN52(52)、MN54
(54)、MN55(55)とを備える。
【0118】前記5個のMOSトランジスタMP51
(51)〜MN55(55)のチャネル幅及びチャネル
長は下記の表5に示す通りである。
【0119】
【表5】
【0120】ここで、カレントミラー回路80は、N型
MOSトランジスタMN55(55)に流れる電流Is
cと、N型MOSトランジスタMN54(54)に流れ
る電流Is2と、N型MOSトランジスタMN52(5
2)に流れる電流Isとの比率が2:3:4の比率を実
現することが設計標である場合には、カレントミラー回
路80の3個のN型MOSトランジスタMN55(5
5)、MN54(54)、MN52(52)は、各々、
N型ミクロ単位トランジスタMUNBを2個、3個、4
個用いて、前記表5の通りに構成される。前記表5で
は、2個のP型出力トランジスタMP51(51)、M
P53(53)については、P型ミクロ単位トランジス
タMUPBBを6個ずつ用いて構成される。
【0121】従って、本実施の形態では、P型及びN型
のミクロ単位トランジスタを複数個用いて各MOSトラ
ンジスタを構成することにより、電流比率を所定比率に
設定できると共に、加工誤差が生じてもランダムオフセ
ット電圧RVoffを小さく抑制することができる。
【0122】(第10の実施の形態)次に本発明の第1
0の実施の形態のプログラム装置を図29に基づいて説
明する。
【0123】同図は、アナログMOS半導体装置の製造
の概略的な工程を示すフローチャートであって、アナロ
グMOS半導体装置をレイアウト設計するEDA(Engi
neering Design Automation)機能、又はCAD(Compu
ter Aided Design)機能を示す。
【0124】同図において、ステップS1では、製造す
べきアナログMOS半導体装置の仕様を入力する。ステ
ップS2では、前記アナログMOS半導体装置の仕様に
基づいて、その半導体装置に含まれる複数個のMOSト
ランジスタの駆動能力を計算するなど、各種の理論設計
処理をする。その後、ステップS3では、前記複数個の
MOSトランジスタを構成するミクロ単位トランジスタ
をP型、N型別に設計し、ミクロ単位トランジスタのチ
ャネル幅W及びチャネル長Lを決定し、その後、前記複
数個のMOSトランジスタを各々前記ミクロ単位トラン
ジスタを複数個用いて構成する。次いで、ステップS4
では、前記複数個のミクロ単位トランジスタにより構成
された各々のMOSトランジスタを具体的にレイアウト
する。
【0125】従って、本実施の形態では、各ミクロ単位
トランジスタの個数を算出する機能を有したプログラム
によりアナログMOS半導体装置を設計することを特徴
とするものであって、前記の構成により、設計計算ミス
の撲滅、更にはEDA機能又はCAD機能を有するプロ
グラム装置により、使い勝手のよいマン・マシン・イン
タフェースが提供できるので、開発期間の短縮及び開発
費用の削減を実現できる。
【0126】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1〜17記
載の発明によれば、ミクロ単位トランジスタを複数個用
いて各MOSトランジスタを構成したので、システマテ
ィックな加工誤差が生じた場合であっても、システマテ
ィックオフセット電圧SVoffが生じることを防止で
きる効果を奏する。
【0127】特に、請求項4記載の発明によれば、複数
個のミクロ単位トランジスタの一部をレイアウト上重ね
た構成としたので、システマティックオフセット電圧S
Voff=0とする条件を満足しながら、各MOSトラ
ンジスタのレイアウト面積の縮小化を図ることができ
る。
【0128】また、請求項5、6記載の発明によれば、
ミクロ単位トランジスタを構成する偶数個の小トランジ
スタのうち、端に位置する2個の小トランジスタのソー
スを端部に位置させたので、ミクロ単位トランジスタの
周囲に配置する基板コンタクトと、小トランジスタのソ
ースとの離隔を短くして、レイアウト面積の縮小化が可
能である。しかも、偶数個の小トランジスタの共用ドレ
インに寄生する容量成分を少なくでき、ミクロ単位トラ
ンジスタの動作スピードの高速化を図ることができる。
【0129】更に、請求項7記載の発明によれば、MO
Sトランジスタの基板電位をそのどの位置でも同一電位
に安定させることができるので、ラッチアップ現象の発
生確率を低くすることができる。
【0130】加えて、請求項8記載の発明によれば、チ
ャネル幅の長いMOSトランジスタを構成す多数個のミ
クロ単位トランジスタのゲートに、各々、対応するゲー
ト配線を介してゲート電圧を個別に与える構成としたの
で、MOSトランジスタとして設計値とほぼ同一のトラ
ンジスタ駆動能力を得ることができる。
【0131】更に加えて、請求項9、10記載の発明に
よれば、MOSトランジスタの能力調整用のダミーミク
ロ単位トランジスタを備えたので、再試作時でのアナロ
グMOS半導体装置の開発期間を短縮することができ
る。
【0132】また、請求項11記載の発明によれば、対
をなす2個のMOSトランジスタをセントロイド構造に
できて、システマティックオフセット電圧を有効に抑制
することができる。
【0133】更に、請求項12記載の発明によれば、含
まれる複数個のMOSトランジスタをSOI構造又はS
OS構造としたので、極低電圧での動作を可能とし、放
射線に起因するショット雑音の影響を低減できると共
に、アナログ- デジタル混載半導体装置でのデジタル部
からアナログ部への回り込み雑音の影響を有効に低減で
きる。
【0134】加えて、請求項16、17記載の発明によ
れば、各々が複数個のミクロ単位トランジスタから成る
複数個のMOSトランジスタの回路設計を自動で行うこ
とができ、アナログMOS半導体装置の設計開発期間を
短縮できると共に、開発費用を有効に削減できる効果を
奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態のオペアンプを構成
するためのP型ミクロ単位トランジスタのレイアウト図
である。
【図2】同オペアンプを構成するための他のP型ミクロ
単位トランジスタのレイアウトを示す図である。
【図3】同オペアンプを構成するためのN型ミクロ単位
トランジスタのレイアウトを示す図である。
【図4】同オペアンプを構成するための単位抵抗のレイ
アウトを示す図である。
【図5】同オペアンプを構成するための単位容量のレイ
アウトを示す図である。
【図6】同オペアンプのレイアウトを示す図である。
【図7】同オペアンプに備える1つのMOSトランジス
タを6個のミクロ単位トランジスタにより構成したレイ
アウトを示す図である。
【図8】本発明の第2の実施の形態のアナログ半導体装
置に備える1つのMOSトランジスタの詳細なレイアウ
トを示す図である。
【図9】本発明の第3の実施の形態のアナログ半導体装
置に備える1つのMOSトランジスタの詳細なレイアウ
トを示す図である。
【図10】同MOSトランジスタの他の詳細なレイアウ
トを示す図である。
【図11】本発明の第4の実施の形態のアナログ半導体
装置を構成するためのミクロ単位トランジスタのレイア
ウトを示す図である。
【図12】同アナログ半導体装置に備える1つのMOS
トランジスタを6個のミクロ単位トランジスタにより構
成したレイアウトを示す図である。
【図13】同MOSトランジスタの他の詳細なレイアウ
トを示す図である。
【図14】同MOSトランジスタの更に他の詳細なレイ
アウトを示す図である。
【図15】同MOSトランジスタの別の詳細なレイアウ
トを示す図である。
【図16】本発明の第5の実施の形態のアナログ半導体
装置を構成するためのミクロ単位トランジスタのレイア
ウトを示す図である。
【図17】同アナログ半導体装置に備える1つのMOS
トランジスタを6個のミクロ単位トランジスタにより構
成したレイアウトを示す図である。
【図18】同MOSトランジスタの他の詳細なレイアウ
トを示す図である。
【図19】同MOSトランジスタの更に他の詳細なレイ
アウトを示す図である。
【図20】同MOSトランジスタの別の詳細なレイアウ
トを示す図である。
【図21】本発明の第6の実施の形態のオペアンプのレ
イアウトを示す図である。
【図22】本発明の第7の実施の形態のオペアンプのレ
イアウトを示す図である。
【図23】アナログ半導体装置としてのオペアンプを示
す回路図である。
【図24】従来のオペアンプのレイアウトを示す図であ
る。
【図25】同オペアンプにおいて、MOSトランジスタ
に加工誤差が生じた場合の説明図である。
【図26】(a)は製造時の加工誤差が生じていない場
合のMOSトランジスのレイアウトを示す図、(b)は
製造時に加工誤差が生じた場合のMOSトランジスのレ
イアウトを示す図である。
【図27】本発明の第8の実施の形態のミクロ単位トラ
ンジスタの構造を示す図である。
【図28】本発明の第9の実施の形態のバイアス電圧発
生回路を示す図である。
【図29】本発明の第10の実施の形態のプログラム装
置に基づくアナログMOS半導体装置の設計工程を示す
図である。
【符号の説明】
1、2 P型ミクロ単位トランジスタ 3、14、15 N型ミクロ単位トランジスタ 4 単位抵抗 5 単位容量 6 ソース(電極) 7 ゲート 8 ドレイン 9 アルミ配線(ゲート配線) 10 コンタクト(ゲートコンタク
ト) 11 P型不純物拡散領域 12 N型不純物拡散領域 13 基板コンタクト 21、22、25、26 Pチャネル型トランジスタ 23、24、27 Nチャネル型トランジスタ 28 抵抗 29 容量 41、42 ダミーP型ミクロ単位トラン
ジスタ 43 ダミーN型ミクロ単位トラン
ジスタ 44 ダミー単位抵抗 45 ダミー単位容量
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 27/092 Fターム(参考) 5F038 CA02 EZ20 5F048 AA01 AA07 AA09 AB10 AC03 AC04 AC10 BA16 BB02 BC02 BC03 5F064 BB21 BB24 CC12 CC22 CC23 DD05 DD07 DD15 HH06

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数個のMOSトランジスタを含んだア
    ナログMOS半導体装置であって、 前記複数個のMOSトランジスタのうちチャネル幅が最
    も短いMOSトランジスタよりもチャネル幅が整数分の
    1であるミクロ単位トランジスタを単位として、 前記複数個のMOSトランジスタが、各々、前記ミクロ
    単位トランジスタを複数個備えて構成されていることを
    特徴とするアナログMOS半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記複数個のMOSトランジスタは、P
    型MOSトランジスタとN型MOSトランジスタとの2
    種から成り、 前記ミクロ単位トランジスタは、P型ミクロ単位トラン
    ジスタと、N型ミクロ単位トランジスタとの2種から成
    ることを特徴とする請求項1記載のアナログMOS半導
    体装置。
  3. 【請求項3】 システマティックオフセット電圧が"0"
    となる条件式に含まれる複数個のMOSトランジスタ
    は、 各々、自己のMOSトランジスタを構成するミクロ単位
    トランジスタの個数が、前記システマティックオフセッ
    ト電圧が"0"となる条件式を満たす個数に設定されてい
    ることを特徴とする請求項2記載のアナログMOS半導
    体装置。
  4. 【請求項4】 1つのMOSトランジスタを構成する複
    数個の前記ミクロ単位トランジスタは、相互に一部が重
    なったレイアウト構成を持つことを特徴とする請求項1
    記載のアナログMOS半導体装置。
  5. 【請求項5】 前記ミクロ単位トランジスタは、偶数個
    の小トランジスタから成り、 前記偶数個の小トランジスタは並列に接続され、 前記偶数個の並列接続された小トランジスタのうち、端
    に位置する2個の小トランジスタは、各々、そのソース
    が端部に位置することを特徴とする請求項1記載のアナ
    ログMOS半導体装置。
  6. 【請求項6】 前記ミクロ単位トランジスタは、並列接
    続された2個の小トランジスタのペアトランジスタから
    成り、 前記ペアトランジスタの一端部に一方の小トランジスタ
    のソースが位置し、前記ペアトランジスタの他端部に他
    方の小トランジスタのソースが位置することを特徴とす
    る請求項5記載のアナログMOS半導体装置。
  7. 【請求項7】 前記ミクロ単位トランジスタは、その有
    する何れかの電極を半導体基板に接続するための基板コ
    ンタクトを有することを特徴とする請求項1、2、3、
    4、5又は6記載のアナログMOS半導体装置。
  8. 【請求項8】 前記ミクロ単位トランジスタは、 そのゲートに接続されるゲートコンタクトと、 前記ゲートコンタクトに接続されて、ゲート電圧を前記
    ゲートに与えるゲート配線を有することを特徴とする請
    求項1、2、3、4、5又は6記載のアナログMOS半
    導体装置。
  9. 【請求項9】 含まれる複数個のMOSトランジスタの
    うち何れかのMOSトランジスタの能力を調整するため
    のダミーミクロ単位トランジスタが備えられることを特
    徴とする請求項1、2、3、4、5又は6記載のアナロ
    グMOS半導体装置。
  10. 【請求項10】 ダミーミクロ単位トランジスタは、P
    型ダミーミクロ単位トランジスタと、N型ダミーミクロ
    単位トランジスタとの2種から成ることを特徴とする請
    求項9記載のアナログMOS半導体装置。
  11. 【請求項11】 含まれる複数個のMOSトランジスタ
    のうち対をなす2個のMOSトランジスタは、各々、4
    の倍数個のミクロ単位トランジスタから成ることを特徴
    とする請求項1、2、3、4、5又は6記載のアナログ
    MOS半導体装置。
  12. 【請求項12】 含まれる複数個のMOSトランジスタ
    は、SOI構造又はSOS構造であることを特徴とする
    請求項1、2、3、4、5又は6記載のアナログMOS
    半導体装置。
  13. 【請求項13】 複数個のMOSトランジスタを含んだ
    アナログMOS半導体装置の製造方法であって、 前記複数個のMOSトランジスタのうちチャネル幅が最
    も短いMOSトランジスタよりもチャネル幅が整数分の
    1であるミクロ単位トランジスタを複数個用意し、 前記複数個のミクロ単位トランジスタを用いて、前記複
    数個のMOSトランジスタの各々が前記ミクロ単位トラ
    ンジスタを複数個備えて構成されるように、前記複数個
    のMOSトランジスタを製造することを特徴とするアナ
    ログMOS半導体装置の製造方法。
  14. 【請求項14】 前記複数個のMOSトランジスタがP
    型MOSトランジスタとN型MOSトランジスタとの2
    種から成る場合には、 前記ミクロ単位トランジスタとして、P型ミクロ単位ト
    ランジスタとN型ミクロ単位トランジスタとの2種を用
    意し、 前記P型MOSトランジスタを複数個のP型ミクロ単位
    トランジスタにより構成し、 前記N型MOSトランジスタを複数個のN型ミクロ単位
    トランジスタにより構成することを特徴とする請求項1
    3記載のアナログMOS半導体装置の製造方法。
  15. 【請求項15】 システマティックオフセット電圧が"
    0"となる条件式に含まれる複数個のMOSトランジス
    タを製造する場合には、 前記各MOSトランジスタを構成するミクロ単位トラン
    ジスタの個数を、前記システマティックオフセット電圧
    が"0"となる条件式を満たす個数に設定することを特徴
    とする請求項14記載のアナログMOS半導体装置の製
    造方法。
  16. 【請求項16】 複数個のMOSトランジスタを含んだ
    アナログMOS半導体装置を製造するためのプログラム
    であって、 前記複数個のMOSトランジスタのうちチャネル幅が最
    も短いMOSトランジスタの前記チャネル幅の整数分の
    1のチャネル幅を持つトランジスタをミクロ単位トラン
    ジスタとして決定し、 前記ミクロ単位トランジスタを単位として、前記複数個
    のMOSトランジスタを、各々、前記ミクロ単位トラン
    ジスタを複数個備えるように構成することを特徴とする
    アナログMOS半導体装置の製造プログラム。
  17. 【請求項17】 請求項16記載の製造プログラムを有
    し、 前記製造プログラムに基づいて、複数個のMOSトラン
    ジスタを含んだアナログMOS半導体装置を製造するE
    DA機能又はCAD機能を備えたことを特徴とするプロ
    グラム装置。
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