JPH0355875A - 電流検出付集積回路 - Google Patents

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、 −動作の間少なくとも一時的に電流を通すように設計さ
れた電流通路を具えている半導体構造と、−動作の間半
導体構造へ前記電流を供給するのと、この回路の他の部
分へ電流を供給するのと両方のために充分な幅と厚さと
を有する電流導体と、一動作の間半導体構造を通る電流
の強さに比例する電圧降下を生じるように設計された、
半導体構造と電流導体との間の抵抗素子と、 一前記電圧降下が両端に得られる２個の接続接点と、 を備える集積回路に関するものである．（従来の技術） 回路の一部を形成する半導体構造を通って流れる電流が
、半導体構造の電流通路内にこの目的のために存在する
抵抗を横切るこの電流により発生する電圧降下によって
監視されている集積回路は、本質的に既知である．その
ような電流監視問題は、例えば電圧安定器や、電力終端
段及びその他同様のものにおいて生じる、−般に、前記
抵抗は金属化パターンの一部分を、この部分が（小さい
）抵抗として機能するような方法で寸法決めすることに
より作り出される． そのように特に設計された金属化パターンの一例が、日
本の特許抜粋第５６−７１９６３号（特願昭５４−１４
８９０２号）に記載されている．この刊行物によると、
この小さい抵抗は絶縁層を通ってより低レベルにある別
の金属トラックへ導く２個の垂直に接続するトラックの
間の金属トラックの一部分で構威される。

上記を参照した種類の抵抗を製造するためのもう一つの
可能性が、例えば、日本の特許抜粋第５６−１１６６５
８号（特願昭５５−１８９８２号）に記載されている。

この既知の抵抗は、両端部における接続領域を有する既
定の長さと幅及び厚さの抵抗材料の層から成っている。

そのような抵抗の欠点ははそれが比較的大きい表面積を
占有することである。

（発明が解決しようとする課題） 本発明の目的は、上記を参照した種類の抵抗が抵抗素子
が少ししか空間を占有せず、従って集積回路が緻密な構
造を与えられるように、集積回路内で実現され得る方法
を開示することである。

（課題を解決するための手段） 冒頭部分に記載した種類の集積回路内で、一電流導体が
部分的に第１及び第２の並列な部分的電流導体に分割さ
れ、 一半導体構造の電流通路の一端が第１の部分的電流導体
へ接続され、且つ 一各部分的電流導体が前記接続接点の一方へ接続される
、 ことによりこの目的が達威される． この回路の別の部分への電流が両部分的電流導体にわた
って分岐されるのに対して、半導体構造を通る電流は第
ｌの部分的電流導体を通って独占的に流れるのだから、
電位差が２個の部分的電流導体へ接続された接続接点を
横切って起こり、その電位差はトランジスタを通る電流
に比例する。

？れは金属化段階で別々の抵抗素子を作り出す必要がな
いことを意味する。

好適には、半導体構造の電流通路が第１の部分的電流導
体と独占的に接触することを達威するために充分な長さ
を有する電流導体内に、縦方向の分割を形或することに
より部分的電流導体が実現される。

（実施例） 添付の図面を参照しつつ、本発明をもっと詳細に以下に
説明する。

第１図は本発明による装置が使用できる種類の回路を図
式的に示す．第１図はそれぞれ２個の電流導電線１０及
び１２の間に、出力端子Ｋ７．　Ｋ８の対及びＫ９，　
ＫＩＯの対と各々直列に接続されたそれぞれ抵抗Ｒｌ．
　Ｒ２及びトランジスタＴＩ，　Ｔ２から戒っている２
個のトランジスタ回路を図解する．電流導電線１０及び
１２はそれぞれ接続端子Ｋ１及びＫ２が設けられており
、その端子において入力電圧Ｕｉａが提供され、一方出
力電圧ＵＯｕｔｌ及びＵ．■２が個別の出力端子Ｋ７，
　Ｋ８及びＫ９．　ＫＩＯから得られる、−般的に知ら
れたそのようなトランジスタ回路は、例えば、安定化電
源や増幅器の終端段及びその他同様のものに使用される
．多くの場合には、これらの段が一部を構成する別の回
路内で、トランジスタＴＩとＴ２とによりそれぞれ関連
する出力端子Ｋ７とＫ９とへ供給される電流についての
情報が得られることが望ましい．この電流はそれぞれ抵
抗Ｒ１とＲ２とを横切って生じる電圧降下から決定され
得る。第１図において、これらの電圧降下はＶＳＩとＶ
Ｓ２とで表されており、それぞれ接続端子Ｋ３．　Ｋ４
とＫ５．　Ｋ６とを横切って測定され得る． 第２図は抵抗Ｒ１とＲ２とを実現するための金属化パタ
ーンの実際の態様を示し、更に抵抗Ｒ１とＲ２とをそれ
ぞれ介して電流導電線１０へ接続されたトランジスタＴ
１とＴ２とを図式的に示す。第２図に示した実現化はこ
の技術に熟達した人々にとっては既知であると想定され
る．第２図は、例えば比較的広いトラックｌＯから或る
アルもニュームの、導電性材料から製造されたトラック
・パターンを示し、そのトラックが主電流導体として働
き、それから小さい寸法の２個の電流導体Ｒ１とＲ２と
がそれぞれ接続領域Ｅ１とＥ２とへ分岐する。これらの
接続領域が個別のトランジスタＴ１及びＴ２の工逅ツタ
との接点を与える。これらのトランジスタＴ１及びＴ２
の構造は、この図面には示されておらず、この技術に熟
達した人々には既知であると想定される．２個のトラン
ジスタのコレクタ領域は個別の接続領域Ｃ１と０２とに
接触しており、その領域から導体トラックが接点ｋ７，
　ｋ９　（図示してない）へ、且つことによるとこの回
路の別の部分へ延びる．第２図に図式的に示したように
、接続領域Ｅ１とトランジスタＴ１のエミッタとの間の
接続は、ｅ１と８２とにより表した多数の分割された垂
直接続導体により形成され得る。同様の方法で、接続領
域ＣＩは多数の分割された垂直接続導体ｃｌ，　ｃ２．
　ｃ３を介して、トランジスタＴＩの本来のコレクタ領
域へ接続される．この接続方法はこの技術に熟達した人
々にとっては本質的に既知であると想定される。垂直接
続導体はトランジスタＴ２に対しては示してなく、以下
の図面にもそれらは詳細には示されない。

ｐｎｐ　｝ランジスタの使用とｎｐｎ　トランジスタの
使用との間には本質的な相違はないことは明らかであろ
う。これは、上記において、言葉゜“エミッタ”と“コ
レクタ”とが、まだ記載していない本発明からの損傷な
しに単純に入れ換えられ得ることを意味する．それに加
えて、ダイオードやサイリスク及びそれと同様のものの
ような、異なる半導体構造がトランジスタＴ１とＴ２と
の代わりに使用され得る。

第２図のパターンにおいて、正しく寸法決めされて与え
られた導体トラックＲ１とＲ２とは、それらを横切って
電圧降下を生じるために小さいけれども充分な抵抗を有
する抵抗素子として働き、その電圧降下はそれぞれ測定
線ｔａ３．　ｔａ４及びｍ５，　ａ＋６を介して端子ｋ
３．　ｋ４及びｋ５，　ｋ６へ接続され得る測定回路に
よって検出され得る．上記に述べたように、この回路は
抵抗トラックＲｌとＲ２とを実現するために、比較的大
きい表面積を必要とするという欠点を有する． 本発明による集積回路が第３図に示されている。

第３図において、トランジスタＴ１へ供給される電流が
通る主電流導体が再び参照符号１０で表してある。この
主電流導体が２個の部分的電流導体１０ａと１０ｂとに
トランジスタＴ１の範囲で分割１１によって分割される
。部分的電流導体１０ｂがトランジスタＴ１のエミッタ
（またはコレクタ）と接触するのに対して、部分的電流
導体１０ａはトランジスタＴ１のいかなる部分ともいか
なる種類の接触もしない。

接続領域ＣｌはトランジスタＴＩのコレクタ（または工
ξツタ）と接触しており、第２図に図解したのと同じ方
法で構威されている。部分的電流導体１０ａは接点ｋ３
を設けられており、部分的電流導体１０ｂは接点ｋ４を
設けられている。測定線ＩＩ１３と一とがこの２個の接
点からこの回路の別の部分へ延びて、そこで接点ｋ３と
ｋ４とを横切る電位差が更に評価される。

第３図において、電流は左から右に流れていると想定す
る。入ってくる電流１１　＋　Ｉ２が一方の部分的電流
導体１０ｂを通ってトランジスタＴ１へ流れている。第
３図ではこの部分を■１で表している．他方の部分はこ
の回路の別の部分へ進行し、Ｉ２で表されている。電流
Ｉ１の結果は測定端子ｋ３とｋ４との間に電位差を生じ
ることである。最初に２個の部分的電流導体１０ａと１
０ｂとに分岐し、それから再び合流する通り過ぎる電流
■２は、この電位差には寄与しない。言い換えれば、端
子ｋ３とｋ４との間の電位差はトランジスタＴ１を通っ
て流れる電流ｌ１に対する量である。この電位差は現在
の技術と同じ方法で、例えば本発明による回路が一部を
形成する装置内の適当な測定回路によって測定され得る
。

しかしながら、第１図と第２図とを比較すると、本発明
による外形が空間を相当に節約できることを示している
。

第４ａ図と第４ｂ図とを参照して、等価抵抗回路網の誘
導を以下に説明する。第４ａ図に電流導体１０の分割部
分が再び示してある．この分割１１の長さをＬで表し、
測定接点ｋ３とｋ４とがこの分割長さの中心に置かれ、
だから分割の始まりから距離０．５Ｌに置かれ、一方ト
ランジスタＴ１を通って流れる電流■１は分割１ｌの始
まりから平均距離Ｘで取り出されると仮定する。部分的
電流導体１０ａは幅一２を有し、部分的電流導体１０ｂ
は幅ｈ１を有することも仮定する。

第４ｂ図において、付随する等価抵抗回路網が図解して
ある。部分的電流導体１０ａが接続接点ｋ３により２個
の等しい抵抗Ｒａに分割され、一方同様の方法で部分的
電流導体１０ｂが接続接点ｋ４により２個の等しい抵抗
Ｒｂに分割される。電流Ｉ１は距離Ｘで分岐するのだか
ら、これらの抵抗Ｒｂの一方は２個の部分的抵抗、即ち
抵抗αＲｂと抵抗（１−α）Ｒｂとに分割され、距離Ｘ
の変化が明らかに計数αの同様な変化となる。次の関係
がこの等価抵抗回路網から得られる。

Ｉ　　　　（２−α）Ｒｈ＋２Ｒａ　　　　αＲｂ＋２
Ｒａ＋（２−α）Ｒｈここで、Ｒｓは表面抵抗であり、
■は電流■が抵抗ＲａとαＲａとの接続点から抵抗αＲ
ｂと（１−α）Ｒｂとの接続点へ流れた場合の、測定接
点ｋ３とｋ４との間の電位差を表す。

結果としての抵抗Ｒｅｑは、 となる． 上記において、測定接点ｋ３とｋ４とは分割長さの中心
に置かれていると仮定している．これは必要ではないと
はいえ、この方法で測定接点ｋ３とｋ４とを横切る最大
電位差が発生するのだから、この位置取りは明確に好適
である． 更にその上、上記の式が電流Ｉ１が部分的に取り去られ
る場合にも適用できることは注目されるべきであり、例
えば、第２図での既知の外形（トランジスタＴｌ）に対
して描かれたような、電流導体１０ｂとトランジスタＴ
１の土台となるコレクタ領域（または工ξツタ領域）と
の間に多数の接続導体が存在する外形においても適用で
きる。各特別の場合において、この式は関連する（毎回
Ｘに対して適用される値を有し、その後結果が単純な方
法で組み合わされる）接続導体の各々に対して適用する
ことができる。

上記の式が示すように、２個の部分的電流導体の幅旧と
−２とが、（この回路に負わされた別の要求を考慮に入
れて）特定の度合いに任意に選ばれ得る。それ故に原理
的には、２個の部分的電流導体の一方の幅を比較的小さ
く、且つ他方の部分的電流導体の幅を比較的大きく選ぶ
ことが可能である。そのような選択がなされたー実施例
を第５図に示す。

第５図において、部分的電流導体１０ａは、それと入れ
代わって主電流導体１０の直接継続を形成する部分的電
流導体１０ｂと平行に置かれる個別の導体素子として設
計されている。部分的電流導体１０ａはトランジスタＴ
１の境界線の外側において充分な距離をおいて、部分的
電流導体１０ｂのそれぞれ始まりと終わりとで、電流導
体ＩＯへ接続される。この部分的電流導体１０ａには測
定線ＩＩ１３が接続される接点ｋ３が設けられ、部分的
電流導体１０ｂには測定線ｍ４が接続される接点ｋ４が
設けられる。この外形の動作原理は、第３図に示した装
置の動作原理と完全に同一である。

本発明による装置のもう一つの可能な実施例が第６図に
図解されている。第６図においては、部分的電流導体１
０ｂは再び主電流導体１０の直接継続である．部分的電
流導体１０ｂの寸法と同じになるように電流導体１０の
寸法を選択することにはなんらの難点もない。絶縁層が
少なくとも部分的に電流導体１０上に設けられるが、そ
の絶縁層は第６図には別々には図解していない。第２の
部分的電流導体１０ａがこの層の上に続いて設けられ、
所望の寸法の金属小片から戒っており、その金属小片が
Ｄ１とＤ２とで表された範囲で電流導体と接触している
。部分的電流導体１０ａはそこから測定線ＩＩ１３が延
びる接点ｋ３が設けられており、部分的電流導体１０ｂ
はそこから測定線一が延びる接点ｋ４が設けられている
．第５図と比較して、第６図の外形は装置を実現するた
めに、更に一層小さい表面積しか必要としない．他方で
は、垂直構造であるから個別の分離層が部分的電流導体
１０ａと１０ｂとの間に置かれなくてはならないという
欠点を負わせる，しかしながら、多くの場合にそのよう
な分離層が全体の集積過程の中でどうしても置かれなけ
ればならず、そのような場合には第６図による外形が有
利に用いられ得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による装置が使用できる種類の回路を図
式的に示し、 第２図は現在の技術による金属化パターンを示し、 第３図は本発明による装置の一実施例を示し、第４図は
等価抵抗の誘導のための分割電流導体の詳細図を示し、 第５図は分割電流導体のもう一つの実施例を示し、 第６図は分割電流導体の更に別の実施例を示している。 １０．　１２・・・電流導電線 １０ａ．　１０ｂ＝部分的電流導体 ｌ１・・・分割 ｃｌ．　ｃ２，　ｃ３．　ｅｌ，　ｅ２・・・垂直接続
導体ＣＩ．　Ｃ２．　８１．　８２・・・接続領域Ｄｉ
．　Ｄ２・・・範囲 １１．　１２・・・電流 ｋ３，　ｋ４，　ｋ５．　ｋ６・・・端子即ち測定接点
Ｋ１〜ＫＩＯ・・・接続端子 Ｌ・・・分割の長さ ｍ３，　ｔｓ４．　＋ｍ５，　ｍ６・・・測定線Ｒｌ，
　Ｒ２・・・抵抗即ち導体トラックＲａ，　Ｒｈ・・・
抵抗 ＴＩ，　Ｔ２・・・トランジスタ Ｕ　ｉ　ｎ　”・・入力電圧 Ｕ　ａｕｔＩ．Ｕｏａ＆！””出力電圧ＶＳＩ，　ＶＳ
２・・・電圧降下 Ｗｌ．　Ｗ２・・・幅 Ｘ・・・平均距離 ＦｌＧ．１ １ｎ ＦｌＧ．２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、−動作の間少なくとも一時的に電流を通すように設
   計された電流通路を具えている半導体構造と、 −動作の間半導体構造へ前記電流を供給す るのと、この回路の他の部分へ電流を供給するのと両方
   のために充分な幅と厚さとを有する電流導体と、 −動作の間半導体構造を通る電流の強さに 比例する電圧降下を生じるように設計された半導体構造
   と電流導体との間の抵抗素子と、−前記電圧降下が横切
   って得られる２個の 接続接点と、 を備える集積回路において、 −電流導体が部分的に第１及び第２の並列 の部分的電流導体に分割され、 −半導体構造の電流トラックの一端が第１ の部分的電流導体へ接続され、且つ −各部分的電流導体が前記接続接点の一方 へ接続された、 ことを特徴とする電流検出付集積回路。 ２、第１の部分的電流導体へ接続された接続接点が第２
   の部分的電流導体から離れている第１の部分的電流導体
   の縁の近くに置かれたことを特徴とする請求項１記載の
   電流検出付集積回路。 ３、２個の部分的電流導体の長さが少なくとも概略等し
   いことを特徴とする請求項１または２記載の電流検出付
   集積回路。 ４、部分的電流導体が、半導体構造の電流通路が第１の
   部分的電流導体と独占的に接触することを達成するのに
   充分な長さを有する、電流導体内の縦方向分割の形成に
   より実現されることを特徴とする請求項１、２または３
   記載の電流検出付集積回路。 ５、半導体構造の電流通路へ接続されている第１の電流
   導体の部分の上流と下流とに存在する範囲で、両端部が
   第１の電流導体へ接続された第２電流導体が形成される
   ことにより、両部分的電流導体が実現されることを特徴
   とする前記請求項のいずれか１項記載の電流検出付集積
   回路。 ６、第２電流導体が第１電流導体に少なくとも実質的に
   平行であることを特徴とする請求項５記載の電流検出付
   集積回路。 ７、第２電流導体が第１電流導体と同じ金属化段階の間
   に製造されることを特徴とする請求項５または６記載の
   電流検出付集積回路。 ８、第２電流導体が第１電流導体以外の金属化段階の間
   に形成されることを特徴とする請求項５または６記載の
   電流検出付集積回路。 ９、第１及び第２電流導体が少なくとも部分的に一方が
   他方の上に置かれたことを特徴とする請求項８記載の電
   流検出付集積回路。