JP2815038B2 - 半導体集積回路のトリミング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体集積回路のトリミ
ング装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路装置に内蔵される回路に
は、素子特性のばらつき、あるいは多くのアプリケーシ
ョンに調整せずに適応できるようにするため、トリミン
グ装置を必要とするものがある。このようなトリミング
装置を必要とする回路の一例としてバンドパスフィルタ
回路（以下「ＢＰＦ」と略す。）がある。ＢＰＦの回路
構成の従来例を図３を用いて説明する。

【０００３】図３においてＢＰＦ３は、第１および第２
のコンデンサＣ１とＣ２、第１および第２のバッファー
回路１２と１４、第１および第２の可変トランスコンダ
クタンスアンプ１１と１３、並びに電圧源１１３から構
成され、また第１のコンデンサＣ１の一端を入力端３１
とし、第２のバッファー回路１４の出力端を出力端３２
とする。

【０００４】第１のコンデンサＣ１はその一端が入力端
３１に、また他端が第１のバッファー回路１２の入力
端、および非反転入力端と反転入力端を有する第１の可
変トランスコンダクタンスアンプ１１の出力端とに、そ
れぞれ接続される。第１のバッファー回路１２の出力端
は、非反転入力端と反転入力端を有する第２の可変トラ
ンスコンダクタンスアンプ１３の非反転入力端に接続さ
れる。第２の可変トランスコンダクタンスアンプ１３の
出力端は、第２のバッファー回路１４の入力端と第２の
コンデンサＣ２の一端とに接続される。第２のコンデン
サＣ２の他端は、ＧＮＤに接続される。第２のバッファ
ー回路１４の出力端は、第１および第２の可変トランス
コンダクタンスアンプ１１と１３の反転入力端にそれぞ
れ接続される。第１の可変トランスコンダクタンスアン
プ１１の非反転入力端は、電圧源１１３の正端子に接続
している。

【０００５】図４に上記のＢＰＦ３に使用されている第
１、第２の可変トランスコンダクタンスアンプ１１、１
３の実施例を示した。ＮＰＮトランジスタＱ１のコレク
タは、ダイオードＤ１のカソード端とＮＰＮトランジス
タＱ４のベースと接続される。ダイオードＤ１のアノー
ド端は、ダイオードＤ２のアノード端、ＰＮＰトランジ
スタＱ５のエミッタ、ＰＮＰトランジスタＱ６のエミッ
タ、可変抵抗器Ｒ３の一端、並びに電圧源１１１の正端
子と接続される。ダイオードＤ２のカソード端は、ＮＰ
ＮトランジスタＱ２のコレクタとＮＰＮトランジスタＱ
３のベースと接続される。ＮＰＮトランジスタＱ２のエ
ミッタは、抵抗Ｒ２の一端と接続される。抵抗Ｒ２の他
端は、抵抗Ｒ１の一端と電流源Ｉ１の電流引き込み端子
と接続される。抵抗Ｒ１の他端は、ＮＰＮトランジスタ
Ｑ１のエミッタと接続される。ＮＰＮトランジスタＱ３
のコレクタは、ＰＮＰトランジスタＱ５のコレクタとベ
ース、並びにＰＮＰトランジスタＱ６のベースと接続さ
れる。ＮＰＮトランジスタＱ３のエミッタは、ＮＰＮト
ランジスタＱ４のエミッタとカレントミラー回路１９の
出力端１９２と接続される。ＰＮＰトランジスタＱ６の
コレクタは、カレントミラー回路１９の出力端１９３と
接続される。カレントミラー回路１９の入力端１９１
は、可変抵抗器Ｒ３の他端と接続される。そして以上の
構成により、ＮＰＮトランジスタＱ１のベースを非反転
入力端とし、ＮＰＮトランジスタＱ２のベースを反転入
力端とし、またＰＮＰトランジスタＱ６のコレクタを出
力端とする、可変コンダクタンスアンプが構成される。

【０００６】図４の可変コンダクタンスアンプにおい
て、抵抗Ｒ１、Ｒ２の値をともに同じＲＥとし、また電
流源Ｉ１の引き込み電流をＩ１（以下「Ｉ１」と略
す。）とし、更にカレントミラー回路１９の出力端１９
２の引き込み電流をＩ２（以下「Ｉ２」と略す。）とす
ると、可変コンダクタンスアンプのｇｍ（相互コンダク
タンス）は数１で示される。

【０００７】

【数１】

【０００８】数１において、Ｉ１を大きく（あるいはＩ
２を小さく）することでｇｍは小さくなり、またＩ１を
小さく（あるいはＩ２を大きく）することでｇｍは大き
くなる。以下、Ｉ１の引き込み端を可変コクダクタンス
アンプの負の制御端と、またＩ２の引き込み端を正の制
御端と、それぞれ称する。この可変トランスコンダクタ
ンスアンプの実施例では、電流源Ｉ１を適当な値に固定
し、また可変抵抗器Ｒ３の値を変化することで、Ｉ２の
値を可変し、ｇｍを可変できるようにしている。

【０００９】図３においてＢＰＦ３の同調周波数ｆｏ
（以下「ｆｏ」と略す。）は、コンデンサＣ１、Ｃ２の
容量値をＣ１、Ｃ２、可変トランスコンダクタンスアン
プ１１，１３のｇｍをｇｍ１，ｇｍ２とすると、数２で
表わされる。

【００１０】

【数２】

【００１１】数２から、可変抵抗器Ｒ３によって可変コ
ンダクタンスアンプの正の制御端の引き込み電流Ｉ２を
制御することにより、ｆｏを調整することができる。

【００１２】このようなＢＰＦを半導体集積回路化した
場合、拡散上の変動が原因で抵抗やコンデンサの値がば
らつき、それがｆｏの値に影響を与える。抵抗の値が変
化すると回路を流れる電流が変化するが、上記数２にお
いてＩ１は抵抗Ｒ１、Ｒ２の値であるＲＥと掛けている
ため、ｆｏの値を変化させる要因とはならない。ところ
が、Ｉ２の値のばらつきはｆｏの値を直接変化させてし
まう。そのため、Ｉ２を決定する可変抵抗器Ｒ３を半導
体上に設けず、半導体外の外付抵抗とし、ｆｏが半導体
内部の抵抗の拡散上のばらつきで変化しないように設計
されている。次にコンデンサがばらついた場合、コンデ
ンサＣ１、Ｃ２の値が変化するため、ｆｏは変化してし
まう。そのため抵抗Ｒ３を可変抵抗器とし、拡散・組立
後に可変抵抗器Ｒ３を調整することで、コンデンサＣ
１、Ｃ２によるｆｏの変動を補正している。最近では、
前述した可変抵抗器Ｒ３を調整するかわりに、半導体集
積回路のチップ上にトリミング装置を設け、ウエハ状態
であらかじめ調整を行うことが行なわれている。従来の
トリミング装置を図５を用いて説明する。

【００１３】図５の回路では、図３の回路における可変
抵抗器Ｒ３のかわりに、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３，
Ｒ１４の４つの抵抗を用い、またそれぞれの抵抗の交点
及び抵抗列の端にボンディングパッド１０〜１４を設け
ている。抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４には並列にダイオードＤ１
１〜Ｄ１４が接続されている。一般的には、抵抗Ｒ１１
〜Ｒ１４は抵抗値に重みがつけられ、例えば１：２：
４：８のように設定されている。そしてウエハ上でトリ
ミングを行う場合には、ＢＰＦのｆｏを測定しながら、
抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４のそれぞれの両端にプローブ針を立
てて、抵抗を選択的に組合せて短絡し、ｆｏがちょうど
良い抵抗の組合せを予め探す。次に、短絡すべき抵抗の
両端に大きな電圧又は電流を印加して、並列に接続され
たダイオードのジャンクションを破壊することによりダ
イオードのジャンクションが短絡し、トリミングが行な
われる。ここでは抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４の組合せは１６通
りとなるが、もっと精度が必要な場合は、抵抗の数をさ
らに増やせば良いことになる。

【００１４】ところで、上記のトリミングを行うのは、
ウエハ上だけでなく、モールド樹脂等で封止された後も
ありうる。これは、モールド樹脂封止した場合のピエゾ
効果による特性変動を防ぐためである。この場合は、ボ
ンディングパッド１０〜１４は外部端子に導出され、上
記と同じ方法でトリミングされる。またこの場合には、
トリミングを行なわず、ボンディングパッド１０〜１４
に接続された外部端子のうち、所望の端子間をプリント
基板上でジャンパ線等で短絡する方法も可能である。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】上記の通り、従来の半
導体集積回路のトリミング装置では、抵抗Ｒ１１〜Ｒ１
４の両端にプローブ針を立てる必要がある。ところがこ
のため、抵抗の数が多い場合には多数のプローブ針を組
合せを変えて短絡することになり、更に短絡には例えば
リレーを用いる必要があることから、トリミング装置の
信頼性に問題があった。

【００１６】また、上記短絡の際には高い電圧又は電流
を接地電位から浮かせたいわゆるフローティング状態で
電圧を印加する必要がある。このため、多数の電源を用
意するか、何度も接続し直して行う必要があった。更
に、上記のようにプリント基板上でジャンパ線等で短絡
する場合でも、外部端子間を接続させることになるた
め、プリント基板の設計がわずらわしくなるという欠点
もあった。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、複数の
入力端子を備え、該複数の入力端子の各々がオープン時
には論理０の入力を受け、前記複数の入力端子の各々が
接地された時には論理１の入力を受けたものとして動作
するＤ／Ａコンバータを備え、前記Ｄ／Ａコンバータの
前記複数の入力端子と接地との間にそれぞれトリミング
用ダイオードを接続し、前記Ｄ／Ａコンバータの出力電
流を半導体集積回路の調整電流として使用することを特
徴とする半導体集積回路のトリミング装置が得られる。

【００１８】

【作用】トリミング用ダイオードの一端を接地電位とし
たので、トリミング前にＤ／Ａコンバータの入力端子を
交互に選択的に接地するのみでＢＰＦのｆｏの測定が可
能となる。また接地を行うにはトランジスタによるスイ
ッチでも接地が可能となり、リレー等は不要となる。そ
して入力端子の組合せ決定後にダイオードを大電流等を
印加し短絡させる際には片側が常に接地された電源が使
用可能であり、このため電源の接続変更が簡略化され
る。更に、モールド樹脂封入後にプリント基板上でジャ
ンパ線等で短絡する場合でも、一端は接地電位であり、
接地電位の基板パターンは多いため、基板設計の自由度
が増す。

【００１９】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面を参照して説明
する。実施例の半導体集積回路のトリミング装置を図１
に示した。図１において、ＡＦＣ３並びにカレントミラ
ー回路１９は、図３に示した従来例と同様なので、説明
は省略する。本発明の実施例の従来例との相違点はカレ
ントミラー回路１９の入力端１９１に出力端子２５を介
して接続されたＤ／Ａコンバータ２０である。

【００２０】Ｄ／Ａコンバータ２０は、入力端子２１〜
２４がオープンの時は論理０として動作し、接地のとき
は論理１として動作する。即ち、入力端子２１〜２４を
全てオープンとした場合には出力端子２５の出力電流は
ゼロとなり、また入力端子２１〜２４を全て接地した場
合には出力電流が最大となる。実施例の半導体集積回路
のトリミング装置では、このＤ／Ａコンバータ２０の出
力電流を調整電流として用いる。また、入力端子２１〜
２４と接地電位間にはそれぞれトリミング用ダイオード
Ｄ２１〜Ｄ２４が接続されている。

【００２１】以上の回路構成であるため、トリミングを
行う前に予めＤ／Ａコンバータ２０の入力端子２１〜２
４を交互に選択的に接地するのみで、ＢＰＦ３のｆｏの
測定が可能となる。また接地を行うにはトランジスタに
よるスイッチでも可能なため、リレー等は不要となる。
また入力端子２１〜２４等の最適な組合せを決定した後
にダイオードＤ２１〜Ｄ２４を大きな電圧又は電流を印
加して短絡させる場合でも、片側が常に接地された電源
が使用可能であるため、電源の接続変更が簡略化され
る。更に、モールド樹脂封入された後にプリント基板上
でジャンパ線等で短絡する場合でも、一端は接地電位で
あり、一般的に接地電位の基板パターンは多く存在する
ため、基板設計の自由度が増す。

【００２２】次に図１におけるＤ／Ａコンバータ２０の
具体的な構成例を図２に示した。図２において、トラン
ジスタＱ２１〜Ｑ２５は、ベースが共通化されている。
トランジスタＱ２１のコレクタは、抵抗Ｒ２５を介して
電圧源１１１に接続される。またトランジスタＱ２１の
エミッタは、抵抗Ｒ２６を介して接地されている。トラ
ンジスタＱ２２〜Ｑ２５のエミッタは、抵抗Ｒ２１〜Ｒ
２４を介して入力端子２１〜２４にそれぞれ接続され
る。トランジスタＱ２２〜Ｑ２５のコレクタは共通化さ
れ、トランジスタＱ２６とＱ２７で構成されているカレ
ントミラー回路を介して、出力端子２５に接続される。
またトリミング用ダイオードＤ２１〜Ｄ２４は、それぞ
れ入力端子２１〜２４と接地電位間に接続される。

【００２３】ここで、入力端子２１〜２４のいずれか、
または複数の組合せが接地された場合は、接地された入
力端子に対応したトランジスタとトランジスタＱ２１と
でカレントミラーの動作を行う。また抵抗Ｒ２１〜Ｒ２
４に重みづけをしておけば、トランジスタＱ２２〜Ｑ２
５のコレクタ電流に重みづけができる。そしてトランジ
スタＱ２２〜Ｑ２５のコレクタは共通化されているため
に、トランジスタＱ２２〜Ｑ２５の重みづけされたコレ
クタ電流が加算されて出力端子２５に出力電流として取
出される。尚、トランジスタＱ２６，Ｑ２７によるカレ
ントミラーは出力電流の極性をそろえるために使用され
る。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体集
積回路のトリミング装置によれば、トリミングに要する
装置の簡略化が図れ、またプリント基板の設計の自由度
が増す等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体集積回路のトリミング装置の実
施例を示したブロック図である。

【図２】図１に示したＤ／Ａコンバータの具体的な構成
例を示した回路図である。

【図３】バンドパスフィルタ回路のブロック図である。

【図４】図３のバンドパスフィルタに使用される可変ト
ランスコンダクタンスアンプを示した回路図である。

【図５】図３のバンドパスフィルタ回路における従来の
トリミング装置を説明するためのブロック図である。

【符号の説明】

３ バンドパスフィルタ １１ 第１の可変トランスコンダクタンスアンプ １２ 第１のバッファー回路 １３ 第２の可変トランスコンダクタンスアンプ １４ 第２のバッファー回路 １９ カレントミラー回路 ２０ Ｄ／Ａコンバータ ２１、２２、２３、２４ 入力端子 ２５ 出力端子 ３１ 入力端 ３２ 出力端 １１１ 電圧源 １１３ 電圧源 １９１ 入力端 １９２ 出力端 １９３ 出力端 １９４ 出力端 Ｃ１ 第１のコンデンサ Ｃ２ 第２のコンデンサ Ｄ２１、Ｄ２２、Ｄ２３、Ｄ２４ トリミング用ダイ
オード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01L 27/04 H01L 21/82 H01L 21/822

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の入力端子を備え、該複数の入力端
   子の各々がオープン時には論理０の入力を受け、前記複
   数の入力端子の各々が接地された時には論理１の入力を
   受けたものとして動作するＤ／Ａコンバータを備え、 前記Ｄ／Ａコンバータの前記複数の入力端子と接地との
   間にそれぞれトリミング用ダイオードを接続し、前記Ｄ
   ／Ａコンバータの出力電流を半導体集積回路の調整電流
   として使用することを特徴とする半導体集積回路のトリ
   ミング装置。