JP2697637B2 - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JP2697637B2 JP2697637B2 JP6262133A JP26213394A JP2697637B2 JP 2697637 B2 JP2697637 B2 JP 2697637B2 JP 6262133 A JP6262133 A JP 6262133A JP 26213394 A JP26213394 A JP 26213394A JP 2697637 B2 JP2697637 B2 JP 2697637B2
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H11/00—Networks using active elements
- H03H11/02—Multiple-port networks
- H03H11/24—Frequency-independent attenuators
Landscapes
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置に関し、特
に、絶対精度を必要とする抵抗素子を用いた半導体装置
に関する。
に、絶対精度を必要とする抵抗素子を用いた半導体装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体基板内または半導体基板上
に形成される抵抗素子の抵抗値に絶対精度を必要とする
場合、レイアウト時に抵抗素子の抵抗幅を広く取った
り、また、ポリシリ抵抗の場合はエッチングによるばら
つきを低減するため周辺にダミーパターンを置くなどい
ろいろと工夫を要しているが、製造工程でのばらつきは
防止できず、ある程度のばらつきは生じるものとして回
路設計を行なっている。
に形成される抵抗素子の抵抗値に絶対精度を必要とする
場合、レイアウト時に抵抗素子の抵抗幅を広く取った
り、また、ポリシリ抵抗の場合はエッチングによるばら
つきを低減するため周辺にダミーパターンを置くなどい
ろいろと工夫を要しているが、製造工程でのばらつきは
防止できず、ある程度のばらつきは生じるものとして回
路設計を行なっている。
【0003】そこで従来の半導体装置では、特性上絶対
精度を必要とする回路には、内部にヒューズを設け、ウ
ェハの製造工程が完了した後に抵抗値を調整するなどの
ことを行なっている。
精度を必要とする回路には、内部にヒューズを設け、ウ
ェハの製造工程が完了した後に抵抗値を調整するなどの
ことを行なっている。
【0004】また、外部から制御電圧を加え、抵抗素子
の抵抗値を制御するなどの事も行なっており、この従来
の半導体装置について図6を参照して説明する。
の抵抗値を制御するなどの事も行なっており、この従来
の半導体装置について図6を参照して説明する。
【0005】図6は、従来の半導体装置の一例の回路構
成図である。
成図である。
【0006】従来の半導体装置は図6に示すように、L
SI内で5〔kΩ〕に設計され±30%程度のばらつき
を持った抵抗素子である拡散層抵抗R10が5〔V〕とし
た電源電圧Vccに接続され、他方の端子は接地されてい
る。さらに、拡散層抵抗R10の制御用のC端子(図7参
照)には、制御用電圧が印加されている。この制御用電
圧を可変することにより拡散層抵抗R10の抵抗値は変化
する。また同様に、同一チップ内の他回路で使用してい
る抵抗R11,R12も同一の制御電圧を加えることによ
り、抵抗値を制御する。
SI内で5〔kΩ〕に設計され±30%程度のばらつき
を持った抵抗素子である拡散層抵抗R10が5〔V〕とし
た電源電圧Vccに接続され、他方の端子は接地されてい
る。さらに、拡散層抵抗R10の制御用のC端子(図7参
照)には、制御用電圧が印加されている。この制御用電
圧を可変することにより拡散層抵抗R10の抵抗値は変化
する。また同様に、同一チップ内の他回路で使用してい
る抵抗R11,R12も同一の制御電圧を加えることによ
り、抵抗値を制御する。
【0007】図7は、従来の半導体装置を構成している
抵抗素子である拡散層抵抗を含む基板の一構成例を示す
断面図である。
抵抗素子である拡散層抵抗を含む基板の一構成例を示す
断面図である。
【0008】図7に示す拡散層抵抗を含む基板は、P型
シリコン基板510にN+ 埋込層585およびN+ 埋込
層585上にN型エピタキシャルからなるN型拡散層5
90を設け、さらにN型拡散層590の内部にP型拡散
層抵抗となるP型不純物層530と、N+ 拡散層540
を設けた構造を有する。ここで、N型拡散層590は基
板バイアスを可変するため独立に設置されている。この
ような構造の半導体基板には、P型拡散層抵抗の両端子
としてのA端子515およびB端子525、N型拡散層
590の電位を制御するための制御端子であるC端子5
35が設けられている。さらに、基板と各端子間には層
間膜580が設けられている。
シリコン基板510にN+ 埋込層585およびN+ 埋込
層585上にN型エピタキシャルからなるN型拡散層5
90を設け、さらにN型拡散層590の内部にP型拡散
層抵抗となるP型不純物層530と、N+ 拡散層540
を設けた構造を有する。ここで、N型拡散層590は基
板バイアスを可変するため独立に設置されている。この
ような構造の半導体基板には、P型拡散層抵抗の両端子
としてのA端子515およびB端子525、N型拡散層
590の電位を制御するための制御端子であるC端子5
35が設けられている。さらに、基板と各端子間には層
間膜580が設けられている。
【0009】上記の構成では、A端子515およびB端
子525間のP型不純物層530である拡散層抵抗は製
造ばらつきにより設計値に対して値がばらつき、必要と
する抵抗値になっていない。
子525間のP型不純物層530である拡散層抵抗は製
造ばらつきにより設計値に対して値がばらつき、必要と
する抵抗値になっていない。
【0010】そこで、C端子535から外部電圧を加え
て拡散層抵抗用として独立に設けられたN型拡散層59
0の電位を調節する。これにより、P型不純物層530
とN型拡散層590とのPN接合面で空乏層が広がり、
A端子515およびB端子525間の電流がコントロー
ルされ、A端子515およびB端子525間の抵抗値が
制御される。
て拡散層抵抗用として独立に設けられたN型拡散層59
0の電位を調節する。これにより、P型不純物層530
とN型拡散層590とのPN接合面で空乏層が広がり、
A端子515およびB端子525間の電流がコントロー
ルされ、A端子515およびB端子525間の抵抗値が
制御される。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
従来の抵抗値が制御される抵抗素子を含む半導体装置で
は、外部から制御端子に制御電圧を印加し、その印加電
圧を調節して抵抗値を設定するため、印加電圧を調節す
るための手間と時間がかかるという問題点がある。
従来の抵抗値が制御される抵抗素子を含む半導体装置で
は、外部から制御端子に制御電圧を印加し、その印加電
圧を調節して抵抗値を設定するため、印加電圧を調節す
るための手間と時間がかかるという問題点がある。
【0012】また、抵抗素子の抵抗値の製造ばらつきを
少しでも低減するため、レイアウト時に抵抗幅を広くし
たり、ポリシリ抵抗の場合にはダミーパターンで周囲を
囲んだりするなどの手段を用いる場合は、チップ面積の
増大につながる上、著しい効果が期待できないという問
題点がある。
少しでも低減するため、レイアウト時に抵抗幅を広くし
たり、ポリシリ抵抗の場合にはダミーパターンで周囲を
囲んだりするなどの手段を用いる場合は、チップ面積の
増大につながる上、著しい効果が期待できないという問
題点がある。
【0013】また、抵抗素子と、回路を構成するその他
の素子(不図示)を同じ基板に構成すると、誤動作の原
因となるため、別基板に構成しなければならず、レイア
ウト的に不利になるという問題点がある。さらに、N型
拡散層の電位を変化させるとN型拡散層とP型シリコン
基板との寄生容量がそのバイアスによって変化してしま
うという問題点がある。
の素子(不図示)を同じ基板に構成すると、誤動作の原
因となるため、別基板に構成しなければならず、レイア
ウト的に不利になるという問題点がある。さらに、N型
拡散層の電位を変化させるとN型拡散層とP型シリコン
基板との寄生容量がそのバイアスによって変化してしま
うという問題点がある。
【0014】そこで本発明は、上述したような従来の技
術が有する問題点に鑑みてなされたものであって、印加
電圧調整のための手間と時間をかけず、またチップ面積
を増大せずに安定して絶対精度を必要とする抵抗素子を
用いる回路を設計することができる半導体装置を提供す
ることを目的とする。
術が有する問題点に鑑みてなされたものであって、印加
電圧調整のための手間と時間をかけず、またチップ面積
を増大せずに安定して絶対精度を必要とする抵抗素子を
用いる回路を設計することができる半導体装置を提供す
ることを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、半導体基板内または半導体基板上に形成さ
れる抵抗素子と、該抵抗素子の抵抗値を可変制御するた
めの制御端子とを備えた半導体装置であって、前記抵抗
素子と直列に接続された、絶対精度が高く前記抵抗素子
と抵抗値が等しいリファレンス抵抗と、前記抵抗素子の
制御端子にフィードバックを掛けて前記抵抗素子の抵抗
値を前記リファレンス抵抗の抵抗値に限りなく近付ける
回路とを有し、前記抵抗素子の抵抗値のばらつきを低減
させることを特徴とする。
に本発明は、半導体基板内または半導体基板上に形成さ
れる抵抗素子と、該抵抗素子の抵抗値を可変制御するた
めの制御端子とを備えた半導体装置であって、前記抵抗
素子と直列に接続された、絶対精度が高く前記抵抗素子
と抵抗値が等しいリファレンス抵抗と、前記抵抗素子の
制御端子にフィードバックを掛けて前記抵抗素子の抵抗
値を前記リファレンス抵抗の抵抗値に限りなく近付ける
回路とを有し、前記抵抗素子の抵抗値のばらつきを低減
させることを特徴とする。
【0016】また、前記回路は、前記リファレンス抵抗
を介して前記抵抗素子に印加される電圧の1/2の電圧
がプラス端子に印加され前記抵抗素子と前記リファレン
ス抵抗の中間電位がマイナス端子に印加され前記制御端
子が出力端子に接続されることによって前記抵抗素子と
前記リファレンス抵抗の中間電位を前記プラス端子に印
加される電圧と等しくする反転アンプであることを特徴
とする。
を介して前記抵抗素子に印加される電圧の1/2の電圧
がプラス端子に印加され前記抵抗素子と前記リファレン
ス抵抗の中間電位がマイナス端子に印加され前記制御端
子が出力端子に接続されることによって前記抵抗素子と
前記リファレンス抵抗の中間電位を前記プラス端子に印
加される電圧と等しくする反転アンプであることを特徴
とする。
【0017】また、前記回路は、複数の抵抗素子の制御
端子に接続することにより前記各抵抗素子の抵抗値を前
記リファレンス抵抗の抵抗値に限りなく近付けることを
特徴とする半導体装置。
端子に接続することにより前記各抵抗素子の抵抗値を前
記リファレンス抵抗の抵抗値に限りなく近付けることを
特徴とする半導体装置。
【0018】
【作用】上記のように構成された本発明では、抵抗値が
制御される抵抗素子に、絶対精度が高く抵抗値が抵抗素
子の抵抗値と等しい炭素皮膜抵抗などのリファレンス抵
抗を直列に接続し、リファレンス抵抗を一定の電圧で吊
る。
制御される抵抗素子に、絶対精度が高く抵抗値が抵抗素
子の抵抗値と等しい炭素皮膜抵抗などのリファレンス抵
抗を直列に接続し、リファレンス抵抗を一定の電圧で吊
る。
【0019】ここで、反転アンプを設けてプラス端子は
リファレンス抵抗を吊っている電圧の1/2の電圧を印
加し、マイナス端子は抵抗素子とリファレンス抵抗の中
間電位を印加し、さらに、出力端子に抵抗素子の抵抗値
を制御するための制御電圧を印加するための制御端子を
接続する。すると、反転アンプは、マイナス端子に印加
される電圧がプラス端子に印加されているリファレンス
抵抗を吊っている電圧の1/2の電圧と等しくなるよう
に、出力端子から制御端子に印加する電圧を変化させ
る。制御端子に印加される電圧が変化すると、反転アン
プのプラス端子とマイナス端子に印加される電圧とが等
しくなる値に変化することによって、抵抗素子の抵抗値
がリファレンス抵抗の抵抗値に限りなく近付く。
リファレンス抵抗を吊っている電圧の1/2の電圧を印
加し、マイナス端子は抵抗素子とリファレンス抵抗の中
間電位を印加し、さらに、出力端子に抵抗素子の抵抗値
を制御するための制御電圧を印加するための制御端子を
接続する。すると、反転アンプは、マイナス端子に印加
される電圧がプラス端子に印加されているリファレンス
抵抗を吊っている電圧の1/2の電圧と等しくなるよう
に、出力端子から制御端子に印加する電圧を変化させ
る。制御端子に印加される電圧が変化すると、反転アン
プのプラス端子とマイナス端子に印加される電圧とが等
しくなる値に変化することによって、抵抗素子の抵抗値
がリファレンス抵抗の抵抗値に限りなく近付く。
【0020】また、抵抗値が制御される抵抗素子を複数
個設けて各制御端子に反転アンプの出力端子を並列に接
続した場合は、接続された全ての抵抗素子の抵抗値がリ
ファレンス抵抗の抵抗値に限りなく近付く。
個設けて各制御端子に反転アンプの出力端子を並列に接
続した場合は、接続された全ての抵抗素子の抵抗値がリ
ファレンス抵抗の抵抗値に限りなく近付く。
【0021】
【実施例】以下に、本発明の実施例について図面を参照
して説明する。
して説明する。
【0022】図1は、本発明の半導体装置の一実施例の
回路構成図である。
回路構成図である。
【0023】本実施例における半導体装置は図1に示す
ように、5〔kΩ〕でばらつき±1%程度の非常に精度
の良い炭素皮膜抵抗またはチップ抵抗などのリファレン
ス抵抗Rr と、LSI内で5〔kΩ〕に設計され±30
%程度のばらつきを持った抵抗素子である拡散層抵抗R
0 とを電源電圧Vccを5〔V〕とし、電源電圧Vccおよ
びグランド間に直列に接続し、これらの中間電位を反転
アンプAMP1のマイナス側に入力した構成を有する。
さらに、反転アンプAMP1のプラス側にリファレンス
抵抗Rr と拡散層抵抗R0 との理想的中間電位、この場
合は、2.5〔V〕を入力し、このときの反転アンプA
MP1の出力を、拡散層抵抗R0 に設けられた制御用の
C端子(図2(b)参照)にフィードバックする回路構
成となっている。また同様に、同一チップ内の他回路で
使用している抵抗R1 ,R2 にフィードバックを行なう
ことで、ばらつきの少ない抵抗としている。
ように、5〔kΩ〕でばらつき±1%程度の非常に精度
の良い炭素皮膜抵抗またはチップ抵抗などのリファレン
ス抵抗Rr と、LSI内で5〔kΩ〕に設計され±30
%程度のばらつきを持った抵抗素子である拡散層抵抗R
0 とを電源電圧Vccを5〔V〕とし、電源電圧Vccおよ
びグランド間に直列に接続し、これらの中間電位を反転
アンプAMP1のマイナス側に入力した構成を有する。
さらに、反転アンプAMP1のプラス側にリファレンス
抵抗Rr と拡散層抵抗R0 との理想的中間電位、この場
合は、2.5〔V〕を入力し、このときの反転アンプA
MP1の出力を、拡散層抵抗R0 に設けられた制御用の
C端子(図2(b)参照)にフィードバックする回路構
成となっている。また同様に、同一チップ内の他回路で
使用している抵抗R1 ,R2 にフィードバックを行なう
ことで、ばらつきの少ない抵抗としている。
【0024】図2は、本発明の半導体装置を構成してい
る抵抗素子である拡散層抵抗を含む基板の一構成例を示
す図であり、図2(a)は、拡散層抵抗の摸式的レイア
ウトを示す平面図、図2(b)は、図2(a)に示す拡
散層抵抗を含む基板のa−a’線断面図である。
る抵抗素子である拡散層抵抗を含む基板の一構成例を示
す図であり、図2(a)は、拡散層抵抗の摸式的レイア
ウトを示す平面図、図2(b)は、図2(a)に示す拡
散層抵抗を含む基板のa−a’線断面図である。
【0025】本実施例における半導体装置を構成してい
る拡散層抵抗を含む基板は図2(b)に示すように、P
型シリコン基板10上にNウェル領域20を設け、Nウ
ェル領域20の内部には拡散層抵抗となるP型不純物層
30と、N+ 拡散層40を設けた構造を有する。このよ
うな構造の半導体基板には、拡散層抵抗の両端子として
A端子15およびB端子25が、拡散層抵抗であるP型
不純物層30に電圧を加えるためにC端子35および制
御用電極60が設けられている。さらに、制御用電極6
0の下には酸化膜50が形成され、基板と各端子間には
層間膜80が設けられており、またNウェル領域を最高
電位にするためにD端子が設けられている。
る拡散層抵抗を含む基板は図2(b)に示すように、P
型シリコン基板10上にNウェル領域20を設け、Nウ
ェル領域20の内部には拡散層抵抗となるP型不純物層
30と、N+ 拡散層40を設けた構造を有する。このよ
うな構造の半導体基板には、拡散層抵抗の両端子として
A端子15およびB端子25が、拡散層抵抗であるP型
不純物層30に電圧を加えるためにC端子35および制
御用電極60が設けられている。さらに、制御用電極6
0の下には酸化膜50が形成され、基板と各端子間には
層間膜80が設けられており、またNウェル領域を最高
電位にするためにD端子が設けられている。
【0026】また、図2(a)および図2(b)に示す
ように、P型不純物層30上に制御用電極60(C端子
35)が設けられ、P型不純物層30が拡散層抵抗とな
る。拡散層抵抗の両端にはコンタクト95により配線さ
れることにより拡散層抵抗に電流を流すためのA端子1
5およびB端子25が設けられている。
ように、P型不純物層30上に制御用電極60(C端子
35)が設けられ、P型不純物層30が拡散層抵抗とな
る。拡散層抵抗の両端にはコンタクト95により配線さ
れることにより拡散層抵抗に電流を流すためのA端子1
5およびB端子25が設けられている。
【0027】以下に、図2(b)を参照にして上述した
拡散層抵抗が内蔵される基板の製造工程をMOSトラン
ジスタの製造を含めて説明する。但し、本発明に関係の
ない工程を省略して説明する。
拡散層抵抗が内蔵される基板の製造工程をMOSトラン
ジスタの製造を含めて説明する。但し、本発明に関係の
ない工程を省略して説明する。
【0028】まず、濃度1×1015〔アトム/cm3〕
のP型シリコン基板10にN型不純物であるリンをドー
ズ量2×1013〔アトム/cm2〕 、加速エネルギー1
50〔keV〕でイオン注入を行ない、さらに1200
〔℃〕で約8時間の押し込みを行なうことによりNウェ
ル領域20が形成される。
のP型シリコン基板10にN型不純物であるリンをドー
ズ量2×1013〔アトム/cm2〕 、加速エネルギー1
50〔keV〕でイオン注入を行ない、さらに1200
〔℃〕で約8時間の押し込みを行なうことによりNウェ
ル領域20が形成される。
【0029】次に、Nウェル領域20内部にP型不純物
であるボロンをドーズ量1×1012〔アトム/cm2〕
、加速エネルギー30〔keV〕でイオン注入を行な
うことで、シート抵抗率ρsが0.6〔kΩ/μm
2□〕 のP型不純物層30が形成される。P型不純物層
30は工程短縮のためMOSトランジスタのVthを制御
するためのゲートボロン注入と併用して行なえる。図3
は、P型不純物層30が形成されたときの不純物濃度分
布のシミュレーション結果を示す図である。
であるボロンをドーズ量1×1012〔アトム/cm2〕
、加速エネルギー30〔keV〕でイオン注入を行な
うことで、シート抵抗率ρsが0.6〔kΩ/μm
2□〕 のP型不純物層30が形成される。P型不純物層
30は工程短縮のためMOSトランジスタのVthを制御
するためのゲートボロン注入と併用して行なえる。図3
は、P型不純物層30が形成されたときの不純物濃度分
布のシミュレーション結果を示す図である。
【0030】次に、MOSトランジスタのゲート電極を
形成するため、厚さ400〔nm〕のN型多結晶シリコ
ンを堆積させパターンニングが行われるが、このときに
本抵抗素子の制御用電極60が形成される。そして、制
御用電極60の下面には厚さ30〔nm〕の酸化膜50
が存在している。酸化膜50はMOSトランジスタのゲ
ート酸化膜に対応する。
形成するため、厚さ400〔nm〕のN型多結晶シリコ
ンを堆積させパターンニングが行われるが、このときに
本抵抗素子の制御用電極60が形成される。そして、制
御用電極60の下面には厚さ30〔nm〕の酸化膜50
が存在している。酸化膜50はMOSトランジスタのゲ
ート酸化膜に対応する。
【0031】最後に層間膜80を堆積させ、P型不純物
層30の両端にアルミ配線70によりA端子15、B端
子25、C端子35を設ける。D端子45はアルミ配線
70およびN+ 拡散層40によりNウェル領域20を最
高電位にするための端子である。
層30の両端にアルミ配線70によりA端子15、B端
子25、C端子35を設ける。D端子45はアルミ配線
70およびN+ 拡散層40によりNウェル領域20を最
高電位にするための端子である。
【0032】さらに、上述した工程によって製造された
拡散層抵抗R0 の動作を説明する。
拡散層抵抗R0 の動作を説明する。
【0033】シート抵抗率ρsが0.6〔kΩ/μm2
□〕 の拡散層抵抗R0 のレイアウトをW/L=1/5
〔μm〕で設計した場合、A端子15およびB端子25
間の抵抗は、0.6×5=3〔kΩ〕になる。しかし、
製造ばらつきによりロット間で±30%ばらついたと考
えると、2.1〜3.9〔kΩ〕の設計マージンを考え
なければならない。
□〕 の拡散層抵抗R0 のレイアウトをW/L=1/5
〔μm〕で設計した場合、A端子15およびB端子25
間の抵抗は、0.6×5=3〔kΩ〕になる。しかし、
製造ばらつきによりロット間で±30%ばらついたと考
えると、2.1〜3.9〔kΩ〕の設計マージンを考え
なければならない。
【0034】ここで図2(b)に示した、制御用電極6
0の電位を、0〜5〔V〕まで可変したときのA端子1
5およびB端子25間の電流値の特性のグラフを図4
に、図4の特性をA端子15およびB端子25間の抵抗
値に置き換えたグラフを図5に示す。
0の電位を、0〜5〔V〕まで可変したときのA端子1
5およびB端子25間の電流値の特性のグラフを図4
に、図4の特性をA端子15およびB端子25間の抵抗
値に置き換えたグラフを図5に示す。
【0035】拡散層抵抗R0 であるP型不純物層30に
は酸化膜50(図1参照)を挟んでN型多結晶シリコン
で構成された制御用電極60があるため、この制御用電
極60の電位を、0〜5〔V〕まで可変すると拡散層抵
抗R0 は3〜10〔kΩ〕まで可変できることが図5か
らわかる。
は酸化膜50(図1参照)を挟んでN型多結晶シリコン
で構成された制御用電極60があるため、この制御用電
極60の電位を、0〜5〔V〕まで可変すると拡散層抵
抗R0 は3〜10〔kΩ〕まで可変できることが図5か
らわかる。
【0036】この現象は制御用電極60に電圧を加える
ことによりP型不純物層30の少数キャリアが制御用電
極60の下部に誘導されて反転層(不図示)が形成され
ることで、A端子15およびB端子25間のキャリアの
動きが制御されることによるものである。
ことによりP型不純物層30の少数キャリアが制御用電
極60の下部に誘導されて反転層(不図示)が形成され
ることで、A端子15およびB端子25間のキャリアの
動きが制御されることによるものである。
【0037】ここで、反転層が形成されると反転層にキ
ャリアが集められるため、反転層の周囲にはキャリアが
ほとんど存在しない空乏層(不図示)が形成される。こ
の空乏層は、制御用電極60に加えられる電圧が高くな
っていくと、大きく広がっていくが、P型不純物層30
のジャンクションまで伸びた時点で空乏層によりP型不
純物層30は領域が分離されてピンチオフ状態になるた
め、A端子15およびB端子25間の抵抗値は飽和す
る。
ャリアが集められるため、反転層の周囲にはキャリアが
ほとんど存在しない空乏層(不図示)が形成される。こ
の空乏層は、制御用電極60に加えられる電圧が高くな
っていくと、大きく広がっていくが、P型不純物層30
のジャンクションまで伸びた時点で空乏層によりP型不
純物層30は領域が分離されてピンチオフ状態になるた
め、A端子15およびB端子25間の抵抗値は飽和す
る。
【0038】このときA端子15およびB端子25間の
電位差をあまり大きくすると、反転層が空乏化しパンチ
スルーを引き起こすので、P型不純物30の濃度とジャ
ンクションの深さに注意が必要である。
電位差をあまり大きくすると、反転層が空乏化しパンチ
スルーを引き起こすので、P型不純物30の濃度とジャ
ンクションの深さに注意が必要である。
【0039】次に、本実施例における半導体装置を用い
て上述した拡散層抵抗R0 の抵抗値がどのように自動制
御されるかを説明する。
て上述した拡散層抵抗R0 の抵抗値がどのように自動制
御されるかを説明する。
【0040】図1に示したように、拡散層抵抗R0 の回
路設計値を5〔kΩ〕とし(但し、デバイス設計値は3
〔kΩ〕)、反転アンプAMP1の出力を制御用電極6
0に接続する。これにより拡散層抵抗R0 の抵抗値が5
〔kΩ〕で安定する3通りの状態について以下に説明す
る。
路設計値を5〔kΩ〕とし(但し、デバイス設計値は3
〔kΩ〕)、反転アンプAMP1の出力を制御用電極6
0に接続する。これにより拡散層抵抗R0 の抵抗値が5
〔kΩ〕で安定する3通りの状態について以下に説明す
る。
【0041】(1)拡散層抵抗R0 の抵抗値がプラス3
0%にばらついた場合、デバイス設計値3〔kΩ〕が
3.9〔kΩ〕にばらつくということは、回路設計値5
〔kΩ〕で考えれば図5の点線からわかるように6.5
〔kΩ〕までばらつくこととなる。
0%にばらついた場合、デバイス設計値3〔kΩ〕が
3.9〔kΩ〕にばらつくということは、回路設計値5
〔kΩ〕で考えれば図5の点線からわかるように6.5
〔kΩ〕までばらつくこととなる。
【0042】図1においてリファレンス抵抗Rr の抵抗
値は5〔kΩ〕固定であり、また拡散層抵抗R0 の抵抗
値が6.5〔kΩ〕であることにより中間電位は2.8
〔V〕となり反転アンプAMP1のマイナス端子に入力
される。反転アンプAMP1の基準電圧は2.5〔V〕
に設定しているため、反転アンプ1のマイナス端子の入
力を2.5〔V〕にするように反転アンプAMP1の出
力から制御用電極60にフィードバックが掛かり拡散層
抵抗R0 に加わる電圧値が変化し、抵抗値は定状状態に
なる。具体的にいうと、反転アンプAMP1の出力が
2.7〔V〕になったときに拡散層抵抗R0 の抵抗値は
5〔kΩ〕一定になる。
値は5〔kΩ〕固定であり、また拡散層抵抗R0 の抵抗
値が6.5〔kΩ〕であることにより中間電位は2.8
〔V〕となり反転アンプAMP1のマイナス端子に入力
される。反転アンプAMP1の基準電圧は2.5〔V〕
に設定しているため、反転アンプ1のマイナス端子の入
力を2.5〔V〕にするように反転アンプAMP1の出
力から制御用電極60にフィードバックが掛かり拡散層
抵抗R0 に加わる電圧値が変化し、抵抗値は定状状態に
なる。具体的にいうと、反転アンプAMP1の出力が
2.7〔V〕になったときに拡散層抵抗R0 の抵抗値は
5〔kΩ〕一定になる。
【0043】(2)拡散装抵抗R0 の抵抗値がマイナス
30%ばらついた場合、デバイス設計値3〔kΩ〕が
2.1〔kΩ〕にばらつくということは、回路設計値5
〔kΩ〕で考えれば図5の点線からわかるように3.5
〔kΩ〕までばらつくこととなる。
30%ばらついた場合、デバイス設計値3〔kΩ〕が
2.1〔kΩ〕にばらつくということは、回路設計値5
〔kΩ〕で考えれば図5の点線からわかるように3.5
〔kΩ〕までばらつくこととなる。
【0044】図1においてリファレンス抵抗Rr の抵抗
値は5〔kΩ〕固定であり、また拡散層抵抗R0 の抵抗
値が3.5〔kΩ〕であることにより中間電位は2.1
〔V〕となり反転アンプAMP1のマイナス端子に入力
される。反転アンプAMP1の基準電圧は2.5〔V〕
に設定しているため、反転アンプ1のマイナス端子の入
力を2.5〔V〕にするように反転アンプAMP1の出
力から制御用電極60にフィードバックが掛かり拡散層
抵抗R0に加わる電圧値が変化し、抵抗値は定状状態に
なる。具体的にいうと、反転アンプAMP1の出力が
4.4〔V〕になったときに拡散装抵抗R0 の抵抗値は
5〔kΩ〕一定になる。
値は5〔kΩ〕固定であり、また拡散層抵抗R0 の抵抗
値が3.5〔kΩ〕であることにより中間電位は2.1
〔V〕となり反転アンプAMP1のマイナス端子に入力
される。反転アンプAMP1の基準電圧は2.5〔V〕
に設定しているため、反転アンプ1のマイナス端子の入
力を2.5〔V〕にするように反転アンプAMP1の出
力から制御用電極60にフィードバックが掛かり拡散層
抵抗R0に加わる電圧値が変化し、抵抗値は定状状態に
なる。具体的にいうと、反転アンプAMP1の出力が
4.4〔V〕になったときに拡散装抵抗R0 の抵抗値は
5〔kΩ〕一定になる。
【0045】(3)拡散層抵抗R0 の抵抗値が5〔k
Ω〕一定でばらつかなかった場合、上記(1),(2)
で示した通り反転アンプAMP1の出力が3.6〔V〕
になったときに、拡散層抵抗R0 の抵抗値は5〔kΩ〕
一定となる。
Ω〕一定でばらつかなかった場合、上記(1),(2)
で示した通り反転アンプAMP1の出力が3.6〔V〕
になったときに、拡散層抵抗R0 の抵抗値は5〔kΩ〕
一定となる。
【0046】上述のように本実施例の半導体装置は、L
SI外部の非常に精度の良い抵抗(例えば炭素皮膜抵抗
やチップ抵抗)をリファレンスとして、LSI内部で使
用する抵抗に反転アンプなどを用い、フィードバックを
掛けて設計抵抗値に自動的に制御を行なうことによっ
て、製造工程などによるばらつきを回路構成により抑
え、印加電圧調整のための手間と時間をかけず、またチ
ップ面積を増大せずに安定して絶対精度を必要とする抵
抗素子を用いる回路を設計することができる。
SI外部の非常に精度の良い抵抗(例えば炭素皮膜抵抗
やチップ抵抗)をリファレンスとして、LSI内部で使
用する抵抗に反転アンプなどを用い、フィードバックを
掛けて設計抵抗値に自動的に制御を行なうことによっ
て、製造工程などによるばらつきを回路構成により抑
え、印加電圧調整のための手間と時間をかけず、またチ
ップ面積を増大せずに安定して絶対精度を必要とする抵
抗素子を用いる回路を設計することができる。
【0047】また、本実施例では、拡散層抵抗R0 が自
動的に5〔kΩ〕一定になることについて説明したが、
LSIチップ内に本回路を一回路構成し、反転アンプA
MP1の出力を他の抵抗素子の制御用電極に配線するだ
けで全ての抵抗を同様に制御することもできる。
動的に5〔kΩ〕一定になることについて説明したが、
LSIチップ内に本回路を一回路構成し、反転アンプA
MP1の出力を他の抵抗素子の制御用電極に配線するだ
けで全ての抵抗を同様に制御することもできる。
【0048】ここで反転アンプAMP1の基準電圧の決
め方について補足する。各抵抗値を設計通りに設定して
も電源電圧が変動してしまうと、中間電位がずれてしま
うという問題点がある。そこで、反転アンプの基準電圧
を電源電圧の抵抗分圧によって用いれば、電源電圧の変
動にともなって反転アンプの基準電圧も適宜変動するた
め中間電位がずれてしまうということはなくなる。
め方について補足する。各抵抗値を設計通りに設定して
も電源電圧が変動してしまうと、中間電位がずれてしま
うという問題点がある。そこで、反転アンプの基準電圧
を電源電圧の抵抗分圧によって用いれば、電源電圧の変
動にともなって反転アンプの基準電圧も適宜変動するた
め中間電位がずれてしまうということはなくなる。
【0049】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載するような効果を奏する。
ているので、以下に記載するような効果を奏する。
【0050】請求項1に記載のものにおいては、抵抗値
が制御される抵抗素子に一定の電圧で吊られ絶対精度が
高く抵抗値が抵抗素子の抵抗値と等しい炭素皮膜抵抗な
どのリファレンス抵抗を直列に接続し、さらに、抵抗素
子上に設けられた制御端子にフィードバックを掛けて抵
抗素子に印加する電圧を決められた値に限りなく近付け
る回路を設けたため、抵抗素子の抵抗値を自動的に制御
することができて、抵抗素子の制御端子への印加電圧調
整のための手間と時間をかけずに安定して絶対精度を必
要とする抵抗素子を用いる回路を設計することができ
る。
が制御される抵抗素子に一定の電圧で吊られ絶対精度が
高く抵抗値が抵抗素子の抵抗値と等しい炭素皮膜抵抗な
どのリファレンス抵抗を直列に接続し、さらに、抵抗素
子上に設けられた制御端子にフィードバックを掛けて抵
抗素子に印加する電圧を決められた値に限りなく近付け
る回路を設けたため、抵抗素子の抵抗値を自動的に制御
することができて、抵抗素子の制御端子への印加電圧調
整のための手間と時間をかけずに安定して絶対精度を必
要とする抵抗素子を用いる回路を設計することができ
る。
【0051】請求項2に記載のものにおいては、抵抗値
が制御される抵抗素子の制御端子にフィードバックを掛
けて抵抗素子に印加する電圧を決められた値に限りなく
近付ける回路として反転アンプを設けてプラス端子には
リファレンス抵抗を吊っている電圧の1/2の電圧を印
加し、マイナス端子には抵抗素子とリファレンス抵抗の
中間電位を印加し、出力端子には抵抗素子上に設けられ
た制御端子を接続したため、反転アンプはプラス端子と
マイナス端子に印加される電圧が等しくなるように、出
力端子から制御端子に印加する電圧を変化させ、それに
より抵抗素子の抵抗値を自動的に変化させてリファレン
ス抵抗の抵抗値に限りなく近付けることができて、請求
項1の効果と同様に抵抗素子の制御端子への印加電圧調
整のための手間と時間をかけずに安定して絶対精度を必
要とする抵抗素子を用いる回路を設計することができ
る。
が制御される抵抗素子の制御端子にフィードバックを掛
けて抵抗素子に印加する電圧を決められた値に限りなく
近付ける回路として反転アンプを設けてプラス端子には
リファレンス抵抗を吊っている電圧の1/2の電圧を印
加し、マイナス端子には抵抗素子とリファレンス抵抗の
中間電位を印加し、出力端子には抵抗素子上に設けられ
た制御端子を接続したため、反転アンプはプラス端子と
マイナス端子に印加される電圧が等しくなるように、出
力端子から制御端子に印加する電圧を変化させ、それに
より抵抗素子の抵抗値を自動的に変化させてリファレン
ス抵抗の抵抗値に限りなく近付けることができて、請求
項1の効果と同様に抵抗素子の制御端子への印加電圧調
整のための手間と時間をかけずに安定して絶対精度を必
要とする抵抗素子を用いる回路を設計することができ
る。
【0052】請求項3に記載のものにおいては、複数の
抵抗素子の制御端子に、フィードバックを掛けて抵抗素
子に印加する電圧を決められた値に限りなく近付ける回
路を並列に接続したため、接続された全ての抵抗素子の
抵抗値をリファレンス抵抗の抵抗値に限りなく近付ける
ことができる。
抵抗素子の制御端子に、フィードバックを掛けて抵抗素
子に印加する電圧を決められた値に限りなく近付ける回
路を並列に接続したため、接続された全ての抵抗素子の
抵抗値をリファレンス抵抗の抵抗値に限りなく近付ける
ことができる。
【図1】本発明の半導体装置の一実施例の回路構成図で
ある。
ある。
【図2】本発明の半導体装置を構成している抵抗素子で
ある拡散層抵抗を含む基板の一構成例を示す図であり、
(a)は拡散層抵抗部の摸式的レイアウトを示す平面
図、(b)は(a)に示す拡散層抵抗を含む基板のa−
a’線断面図である。
ある拡散層抵抗を含む基板の一構成例を示す図であり、
(a)は拡散層抵抗部の摸式的レイアウトを示す平面
図、(b)は(a)に示す拡散層抵抗を含む基板のa−
a’線断面図である。
【図3】P型不純物層30が形成されたときの不純物濃
度分布のシミュレーション結果を示す図である。
度分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図4】制御用電極の電位を、0〜5〔V〕まで可変し
たときのA端子およびB端子間の電流値の特性を示すグ
ラフである。
たときのA端子およびB端子間の電流値の特性を示すグ
ラフである。
【図5】図4の特性をA端子およびB端子間の抵抗値に
置き換えたグラフである。
置き換えたグラフである。
【図6】従来の半導体装置の一例の回路構成図である。
【図7】従来の半導体装置を構成している抵抗素子であ
る拡散層抵抗を含む基板の一構成例を示す断面図であ
る。
る拡散層抵抗を含む基板の一構成例を示す断面図であ
る。
10 P型シリコン基板 15 A端子 20 Nウェル領域 25 B端子 30 P型不純物層 35 C端子 40 N+ 拡散層 45 D端子 50 酸化膜 60 制御用電極 70 アルミ配線 80 層間膜 95 コンタクト Rr リファレンス抵抗 R0 P型拡散層抵抗 R1,R2 同一チップ内の他回路で使用している抵抗 AMP1 反転アンプ Vcc 電源電圧
Claims (3)
- 【請求項1】 半導体基板内または半導体基板上に形成
される抵抗素子と、該抵抗素子の抵抗値を可変制御する
ための制御端子とを備えた半導体装置であって、 前記抵抗素子と直列に接続された、絶対精度が高く前記
抵抗素子と抵抗値が等しいリファレンス抵抗と、 前記抵抗素子の制御端子にフィードバックを掛けて前記
抵抗素子の抵抗値を前記リファレンス抵抗の抵抗値に限
りなく近付ける回路とを有し、前記抵抗素子の抵抗値のばらつきを低減させることを特
徴とする半導体装置。 - 【請求項2】 請求項1に記載の半導体装置において、 前記回路は、前記リファレンス抵抗を介して前記抵抗素
子に印加される電圧の1/2の電圧がプラス端子に印加
され前記抵抗素子と前記リファレンス抵抗の中間電位が
マイナス端子に印加され前記制御端子が出力端子に接続
されることによって前記抵抗素子と前記リファレンス抵
抗の中間電位を前記プラス端子に印加される電圧と等し
くする反転アンプであることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載の半導体
装置において、 前記回路は、複数の抵抗素子の制御端子に接続すること
により前記各抵抗素子の抵抗値を前記リファレンス抵抗
の抵抗値に限りなく近付けることを特徴とする半導体装
置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6262133A JP2697637B2 (ja) | 1994-10-26 | 1994-10-26 | 半導体装置 |
US08/543,293 US5675269A (en) | 1994-10-26 | 1995-10-16 | Semiconductor device including resistor having precise resistance value |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6262133A JP2697637B2 (ja) | 1994-10-26 | 1994-10-26 | 半導体装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08125122A JPH08125122A (ja) | 1996-05-17 |
JP2697637B2 true JP2697637B2 (ja) | 1998-01-14 |
Family
ID=17371519
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6262133A Expired - Lifetime JP2697637B2 (ja) | 1994-10-26 | 1994-10-26 | 半導体装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5675269A (ja) |
JP (1) | JP2697637B2 (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6147520A (en) * | 1997-12-18 | 2000-11-14 | Lucent Technologies, Inc. | Integrated circuit having controlled impedance |
US6133772A (en) * | 1998-12-14 | 2000-10-17 | Ati International Srl | Differential input receiver and method for reducing noise |
US6433717B1 (en) | 2000-05-31 | 2002-08-13 | Cygnal Integrated Products, Inc. | D/A resistor strings with cross coupling switches |
JP2005094678A (ja) | 2003-09-19 | 2005-04-07 | Sanyo Electric Co Ltd | ビデオ信号処理装置及びテレビジョン受像装置 |
US8618866B2 (en) * | 2005-04-29 | 2013-12-31 | Ati Technologies Ulc | Apparatus and methods for balancing supply voltages |
JP6080497B2 (ja) * | 2012-10-31 | 2017-02-15 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 抵抗補正回路、抵抗補正方法、及び半導体装置 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4647841A (en) * | 1985-10-21 | 1987-03-03 | Motorola, Inc. | Low voltage, high precision current source |
JPS6439757A (en) * | 1987-08-06 | 1989-02-10 | Nec Corp | Mos transistor resistor |
US4990845A (en) * | 1989-12-18 | 1991-02-05 | Alfred E. Mann Foundation For Scientific Research | Floating current source |
JPH03226008A (ja) * | 1990-01-30 | 1991-10-07 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体集積回路装置 |
JPH03235292A (ja) * | 1990-02-09 | 1991-10-21 | Toshiba Corp | 差動増幅回路 |
JPH04208517A (ja) * | 1990-11-30 | 1992-07-30 | Nec Corp | 半導体装置 |
JPH04291608A (ja) * | 1991-03-20 | 1992-10-15 | Fujitsu Ltd | 電源回路 |
JPH04369012A (ja) * | 1991-06-17 | 1992-12-21 | Sharp Corp | バイアス回路 |
JP2785548B2 (ja) * | 1991-10-25 | 1998-08-13 | 日本電気株式会社 | 半導体メモリ |
-
1994
- 1994-10-26 JP JP6262133A patent/JP2697637B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-10-16 US US08/543,293 patent/US5675269A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH08125122A (ja) | 1996-05-17 |
US5675269A (en) | 1997-10-07 |
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