JPH09260597A - Semiconductor circuit and manufacture of semiconductor circuit - Google Patents

Semiconductor circuit and manufacture of semiconductor circuit

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JPH09260597A
JPH09260597A JP7262596A JP7262596A JPH09260597A JP H09260597 A JPH09260597 A JP H09260597A JP 7262596 A JP7262596 A JP 7262596A JP 7262596 A JP7262596 A JP 7262596A JP H09260597 A JPH09260597 A JP H09260597A
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JP
Japan
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semiconductor
bandgap
circuit
current path
main current
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP7262596A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Satoshi Tamura
敏 田村
Junichi Konno
淳一 今野
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Asahi Kasei Microsystems Co Ltd
Asahi Kasei Microdevices Corp
Original Assignee
Asahi Kasei Microsystems Co Ltd
Asahi Kasei Microdevices Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Asahi Kasei Microsystems Co Ltd, Asahi Kasei Microdevices Corp filed Critical Asahi Kasei Microsystems Co Ltd
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Publication of JPH09260597A publication Critical patent/JPH09260597A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To restrain variation of output characteristic by constituting a direction of a main current path of a semiconductor element to become a specific surface orientation of semiconductor crystal which forms a semiconductor element. SOLUTION: An orientation flat is provided in a silicon wafer 1 and is formed along a surface orientation <100>. In an integrated circuit pattern 2, an orientation flat is provided along a surface orientation <100> in the silicon wafer 1 and is formed to make a side (a) parallel to an orientation flat. A direction of a main current path of a band gap element is made a surface orientation <110> of the silicon wafer 1 and unit patterns 4, 5 are formed so as to have an angle of 45 deg. to an orientation flat. Therefore, it is possible to restrain output characteristic from varying even if outer environment changes.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、応力印加等の外部
環境変化の影響を抑制する半導体回路およびその製造方
法に係わり、特にA/D変換器、D/A変換器等に内蔵
され、所定電圧を供給する基準電圧生成部を構成するバ
ンドギャップリファレンス回路に適用して好適な技術に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor circuit which suppresses the influence of external environmental changes such as stress application and a method for manufacturing the same, and in particular, it is incorporated in an A / D converter, a D / A converter, etc. The present invention relates to a technique suitable for being applied to a bandgap reference circuit that constitutes a reference voltage generation unit that supplies a voltage.

【0002】[0002]

【従来の技術】A/D変換器、D/A変換器等の電子デ
バイスの高精度化を図るためには、当該電子デバイス
に、安定した基準電圧を供給するための基準電圧生成部
を内蔵した構成にする必要がある。
2. Description of the Related Art In order to improve the accuracy of electronic devices such as A / D converters and D / A converters, a reference voltage generator for supplying a stable reference voltage is built in the electronic devices. It is necessary to make the composition.

【0003】そして、安定した基準電圧を供給するため
には、上記基準電圧生成部を耐環境性に優れたもの、即
ち、外部からの印加電圧、温度、湿度等の外部環境条件
に変動が生じても安定した基準電圧を供給可能に製造し
なければならない。このため、以下に説明するような、
バンドギャップ電圧を利用して、上記基準電圧を供給す
るバンドギャップリファレンス回路が一般に用いられて
いる。
In order to supply a stable reference voltage, the reference voltage generator has excellent environmental resistance, that is, the external environmental conditions such as externally applied voltage, temperature, and humidity vary. However, it must be manufactured so that a stable reference voltage can be supplied. Therefore, as explained below,
A bandgap reference circuit that supplies the above-mentioned reference voltage using a bandgap voltage is generally used.

【0004】ここで、図面を参照しながら従来のバンド
ギャップリファレンス回路の一例について説明する。な
お、バンドギャップリファレンス回路とは、バンドギャ
ップ電圧を利用して、負の温度係数を持つ出力と正の温
度係数を持つ出力とをキャンセルして定電圧を出力する
ように構成された回路である。またここで、バンドギャ
ップ電圧とは、絶対温度0度における物質固有の値であ
り、例えばシリコンでは約1.2(V)程度の値とな
り、この値は負の温度係数を持つ。
Now, an example of a conventional bandgap reference circuit will be described with reference to the drawings. The bandgap reference circuit is a circuit configured to output a constant voltage by canceling an output having a negative temperature coefficient and an output having a positive temperature coefficient by using a bandgap voltage. . Here, the band gap voltage is a value peculiar to a substance at an absolute temperature of 0 degree, and is, for example, about 1.2 (V) in silicon, and this value has a negative temperature coefficient.

【0005】また、PN接合の接合電圧は、このバンド
ギャップ電圧と、不純物密度、拡散係数、拡散距離等と
によって定まるが、バンドギャップ電圧の影響が支配的
であるため、半導体回路においては、このPN接合の接
合電圧を利用して、バンドギャップ電圧を取り出すこと
が最も一般的である。したがって、ここでは、理解の容
易化のため、このPN接合の接合電圧を利用することを
前提として説明を行う。
The junction voltage of the PN junction is determined by the bandgap voltage, the impurity density, the diffusion coefficient, the diffusion distance, etc., but the influence of the bandgap voltage is dominant, so that in the semiconductor circuit, Most commonly, the bandgap voltage is extracted by utilizing the junction voltage of the PN junction. Therefore, for ease of understanding, description will be made here on the assumption that the junction voltage of the PN junction is used.

【0006】さらに、ここでは、バンドギャップリファ
レンス回路の構成要素である、電流ミラー比が所定値と
なるPN接合を有する1対の半導体素子を、バンドギャ
ップ素子と称することにする。
Further, herein, a pair of semiconductor elements having a PN junction, which is a constituent element of the bandgap reference circuit and has a current mirror ratio of a predetermined value, will be referred to as a bandgap element.

【0007】図4は、P型シリコン基板に対してCMO
S製造プロセスを適用して製造した、従来のバンドキャ
ップリファレンス回路の一般的な構成例を示す回路図で
ある。
FIG. 4 shows a CMO for a P-type silicon substrate.
It is a circuit diagram which shows the general structural example of the conventional band cap reference circuit manufactured by applying the S manufacturing process.

【0008】Q1 、Q2 は電流ミラー比が「1:N」で
ある1対のバンドギャップ素子であり、ともにPNPバ
イポーラトランジスタで構成されている。このような電
流ミラー比は、エミッタ面積を比率を調整して製造する
ことにより設定できる。
Q 1 and Q 2 are a pair of bandgap elements having a current mirror ratio of "1: N", both of which are PNP bipolar transistors. Such a current mirror ratio can be set by manufacturing the emitter area by adjusting the ratio.

【0009】なお、Q1 、Q2 は、互いのベース端子が
接続され接地(接地電圧:VSS)されていると共に、夫
々のコレクタ端子も接地(接地電圧:VSS)されてい
る。また、Q3 とQ4 は、同一構造の1対のPMOSト
ランジスタで構成され、電流ミラー比は「1:1」であ
り、夫々のドレイン端子は、図示しない電源の電源端子
(電源電圧:VDD)に接続され、夫々のソース端子は、
同一の抵抗値を有する抵抗R2 に接続されている。
The base terminals of Q 1 and Q 2 are connected to each other and grounded (ground voltage: V SS ), and each collector terminal is also grounded (ground voltage: V SS ). Further, Q 3 and Q 4 are composed of a pair of PMOS transistors having the same structure, the current mirror ratio is “1: 1”, and each drain terminal is a power supply terminal (power supply voltage: V DD ) and each source terminal is
It is connected to a resistor R 2 having the same resistance value.

【0010】さらに、オペアンプA1の出力端子は、Q
3 とQ4 の各ゲート端子と接続され、また、オペアンプ
A1の反転端子、非反転端子は夫々、Q3 に接続された
抵抗R2 、Q4 に接続された抵抗R2 の一端に接続され
ている。
Further, the output terminal of the operational amplifier A1 is Q
3 and Q 4 are connected to the respective gate terminals, and the inverting and non-inverting terminals of the operational amplifier A1 are connected to one end of the resistor R 2 connected to Q 3 and the resistor R 2 connected to Q 4 , respectively. ing.

【0011】ここで、PMOSトランジスタQ3 、PM
OSトランジスタQ4 、2つの抵抗R2 およびオペアン
プA1を有して構成される帰還ループは、オペアンプA
1の負帰還ループを構成しているため、オペアンプA1
は仮想接地状態となり、反転端子と非反転端子との間の
電圧差が零になり、点Aと点Bは同電位となる。
Here, the PMOS transistor Q 3 , PM
The feedback loop constituted by the OS transistor Q 4 , the two resistors R 2 and the operational amplifier A1 is the operational amplifier A
Since it forms the negative feedback loop of 1, the operational amplifier A1
Becomes a virtual ground state, the voltage difference between the inverting terminal and the non-inverting terminal becomes zero, and the points A and B have the same potential.

【0012】即ち、上記負帰還ループは、Q1 、Q2
同じ値の電流Iが流れるように作用する。したがって、
1 、Q2 のB−E接合電圧間差ΔVBEは、抵抗R1
生ずる。ここで、ΔVBEは、Q1 、Q2 の電流をI1
2 とすると、ΔVBE=kTln(I2 /I1 )/q、
となることが知られており、今、I2 /I1 =Nより、
ΔVBE=kTlnN/qとなる。
That is, the negative feedback loop acts so that the current I having the same value flows through Q 1 and Q 2 . Therefore,
The difference ΔV BE between the BE junction voltages of Q 1 and Q 2 occurs in the resistor R 1 . Here, ΔV BE is the current of Q 1 and Q 2 , I 1 ,
When I 2, ΔV BE = kTln ( I 2 / I 1) / q,
It is known that, and now I 2 / I 1 = N,
ΔV BE = kTlnN / q.

【0013】なお、ここで、kはボルツマン定数、Tは
絶対温度、lnは自然対数、qは電子電荷である。さ
て、この時、バンドギャップリファレンス回路の出力電
圧VOUT は、「VOU T =−VBE2 +((R1 +R2 )/
1 )・ΔVBE」となることから、抵抗比「(R1 +R
2 )/R1 」および電流密度比のNを適切な値に設定す
ることで、Q 2 のベース・エミッタ間電圧VBE2 の負の
温度係数と、ΔVBEの正の温度係数をキャンセルし、温
度の変動に対して安定な出力電圧を得ることが可能なバ
ンドギャップリファレンス回路を実現できる。
Here, k is Boltzmann's constant and T is
Absolute temperature, ln is natural logarithm, and q is electronic charge. Sa
At this time, the output voltage of the bandgap reference circuit
Pressure VOUTIs "VOU T= -VBE2+ ((R1+ RTwo) /
R1) ・ ΔVBETherefore, the resistance ratio “(R1+ R
Two) / R1] And the current density ratio N are set to appropriate values.
By doing, Q TwoBase-emitter voltage VBE2The negative of
Temperature coefficient and ΔVBECancel the positive temperature coefficient of
Output that is stable against fluctuations in power
A bandgap reference circuit can be realized.

【0014】ここでは、バンドギャップ素子としてPN
Pバイポーラトランジスタを採用した構成例を示した
が、NPNバイポーラトランジスタ、PNダイオード等
を利用した回路構成も提案されている。
Here, PN is used as the bandgap element.
Although a configuration example using the P bipolar transistor is shown, a circuit configuration using an NPN bipolar transistor, a PN diode, etc. is also proposed.

【0015】また、回路の製造プロセスのタイプや使用
用途に応じて、帰還ループや回路全体の構成も各種の態
様が考えれるが、バンドギャップ素子間の接合電圧の差
が有する正の温度係数を用いて、バンドギャップ素子自
体あるいは当該回路を構成する別の半導体素子の接合電
圧の負の温度係数をキャンセルするという基本原理は変
わらないため、他のバンドギャップリファレンス回路に
ついての説明を省略する。
There are various possible configurations of the feedback loop and the entire circuit depending on the type of the manufacturing process of the circuit and the intended use, but a positive temperature coefficient due to the difference in the junction voltage between the bandgap elements is considered. Since the basic principle of canceling the negative temperature coefficient of the junction voltage of the bandgap element itself or another semiconductor element constituting the circuit by using the same does not change, description of other bandgap reference circuits will be omitted.

【0016】さて、製造工程のばらつき等に起因する特
性劣化等を招かないように、バンドギャップリファレン
ス回路を集積回路として実現するためには、上記の1対
のバンドギャップ素子(上記例では、PNPバイポーラ
トランジスタ)の電流ミラー比が、いかに設計通りとな
るように回路を実現するかが重要なポイントととなる。
Now, in order to realize the bandgap reference circuit as an integrated circuit so as not to cause the characteristic deterioration due to the variation in the manufacturing process, etc., the above-mentioned pair of bandgap elements (PNP in the above example) is realized. The important point is how to realize the circuit so that the current mirror ratio of the bipolar transistor) is as designed.

【0017】このため、バンドキャップ素子のパターン
製造に際しては、特別な注意が払われている。図5を参
照して従来のバンドキャップ素子のパターン製造につい
て説明する。
Therefore, special attention is paid to the manufacture of the pattern of the band cap element. The conventional pattern manufacturing of the band cap element will be described with reference to FIG.

【0018】図中1は、P基板CMOSプロセスを適用
可能なシリコンウエハーである。シリコンウエハー1に
は、ウエハーの方向を示すためオリエンテーションフラ
ット(以下「オリフラ」と記す)が設けられており、C
MOSプロセス用ウエハーでは、オリフラは通常、面方
向<100>に沿うように形成されている。
Reference numeral 1 in the drawing denotes a silicon wafer to which a P substrate CMOS process can be applied. The silicon wafer 1 is provided with an orientation flat (hereinafter referred to as “orientation flat”) to indicate the direction of the wafer, and C
In a MOS process wafer, the orientation flat is usually formed along the plane direction <100>.

【0019】シリコンウエハー1上には、多数の集積回
路パターン2が形成されており、該集積回路パターン2
は、バンドキャップリファレンス回路を含んで構成され
る回路パターンである。図を見て分かるように、集積回
路パターン2は、その外形が通常四角形となるように構
成されており、辺aがオリフラと平行になるように多数
の集積回路パターン2が形成されている。
A large number of integrated circuit patterns 2 are formed on the silicon wafer 1, and the integrated circuit patterns 2 are formed.
Is a circuit pattern including a band cap reference circuit. As can be seen from the figure, the integrated circuit pattern 2 is configured so that its outer shape is usually a quadrangle, and a large number of integrated circuit patterns 2 are formed so that the side a is parallel to the orientation flat.

【0020】3は、集積回路パターン2内に形成された
バンドギャップリファレンス回路パターンであり、ま
た、4、5は、1対のバンドギャップ素子を構成するユ
ニット素子のパターン(ユニットパターン)であり、通
常、各ユニットパターンの外形は正方形となるようにパ
ターン形成される。
Reference numeral 3 is a bandgap reference circuit pattern formed in the integrated circuit pattern 2, and reference numerals 4 and 5 are unit element patterns (unit patterns) constituting a pair of bandgap elements. Usually, the pattern of each unit pattern is formed to have a square outer shape.

【0021】今、ユニットパターン4、5を夫々、図4
に示したQ1 用のユニット、Q2 用のユニットとする
と、1個のQ1 用ユニット4を中心に、8個のQ2 用ユ
ニット5が配置されているため、電流密度の比が「1:
8」となる1対のバンドギャップ素子を実現している。
Now, the unit patterns 4 and 5 are respectively shown in FIG.
Assuming that the unit for Q 1 and the unit for Q 2 shown in (4) are arranged with eight Q 2 units 5 centered around one Q 1 unit 4, the current density ratio is 1:
A pair of bandgap elements of 8 "are realized.

【0022】なお、Q1 用ユニット4を中心に、Q2
ユニット5を対称に並べるように配置することで、製造
工程のばらつき等に起因する特性の劣化を抑えるための
工夫が行われている。
By arranging the Q 2 units 5 symmetrically with respect to the Q 1 unit 4 as a center, a device for suppressing deterioration of characteristics due to variations in the manufacturing process is made. There is.

【0023】なお、バンドギャップ素子を構成するユニ
ットパターン4、5は、通常、その主電流経路が、オリ
フラと平行になるように構成され、即ち、バンドギャッ
プ素子の主電流経路は、面方向<100>に沿うように
構成されていた。
The unit patterns 4 and 5 constituting the bandgap element are usually constructed such that the main current path thereof is parallel to the orientation flat, that is, the main current path of the bandgap element is the plane direction <100>.

【0024】ここで、図6を参照してバンドギャップ素
子の主電流経路について説明しておくことにする。図6
は、Q1 用ユニット4(またはQ2 用ユニット5)の実
際の半導体素子構造を示す図面である。
Here, the main current path of the bandgap element will be described with reference to FIG. FIG.
FIG. 3 is a drawing showing an actual semiconductor element structure of a Q 1 unit 4 (or a Q 2 unit 5).

【0025】コレクタ領域を構成するp基板上には、ベ
ース領域を構成するnウエル層とコレクタ電極を構成す
るp+層が設けられ、さらに当該nウエル層中の上部に
は、エミッタ領域を構成するp+層とベース電極を構成
するn+層が設けられている。
An n well layer forming a base region and ap + layer forming a collector electrode are provided on the p substrate forming the collector region, and an emitter region is formed above the n well layer. An n + layer that forms the p + layer and the base electrode is provided.

【0026】そして、全体としてp+層(エミッタ)、
nウエル層(ベース)、p基板(コレクタ)からなるP
NPバイポーラトランジスタとして動作し、エミッタか
らベース、コレクタの夫々にベース電流、コレクタ電流
が流れる。
The p + layer (emitter) as a whole,
P consisting of an n-well layer (base) and a p substrate (collector)
It operates as an NP bipolar transistor, and a base current and a collector current flow from the emitter to the base and collector respectively.

【0027】なお、説明の都合上、エミッタに対して図
中左側に存在するベース、コレクタ側に流れる電流のみ
を図示した。ところで、半導体断面図に図示した電流経
路は、ユニットパターン4(5)の上面側から見ると図
中aで示すような経路となる。このような経路は、ユニ
ットパターンの対称性を考慮すると、他に図中b、c、
dで示すようなものがある。
For the sake of convenience of description, only the current flowing on the base and collector sides on the left side of the figure with respect to the emitter is shown. By the way, the current path illustrated in the semiconductor cross-sectional view is a path as indicated by a in the figure when viewed from the upper surface side of the unit pattern 4 (5). Considering the symmetry of the unit pattern, such a path may be replaced by b, c,
There is one as shown by d.

【0028】このように、PN接合を有するバンドギャ
ップ素子において、キャリアが、最も多く流れる経路
を、主電流経路と称すると、従来は、バンドギャップ素
子の主電流経路の方向が、半導体結晶の面方向<100
>に沿うように構成されていた。
Thus, in the bandgap element having the PN junction, the path in which the carriers flow most is called the main current path. Conventionally, the direction of the main current path of the bandgap element is the plane of the semiconductor crystal. Direction <100
> Was configured.

【0029】[0029]

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、集積
回路の大規模化や大規模集積回路を実装するパッケージ
のスモールサイズ化に伴い、温度、湿度等の外部環境条
件の変動によって発生するパッケージ応力に起因する、
集積回路の特性変動が新たな問題となる場合が多く発生
してきている。
By the way, in recent years, with the increase in the scale of integrated circuits and the reduction in size of packages for mounting large scale integrated circuits, package stress caused by changes in external environmental conditions such as temperature and humidity. caused by,
In many cases, characteristic fluctuations of integrated circuits have become a new problem.

【0030】本来、外部環境条件に変動が生じたとして
も、その出力特性が安定していることが要求されるバン
ドギャップリファレンス回路においては、特に、パッケ
ージ応力が加わっても出力が安定するように性能の向上
を図る必要が生じている。
Originally, in a bandgap reference circuit which is required to have stable output characteristics even if the external environmental conditions fluctuate, the output should be stable especially when package stress is applied. There is a need to improve performance.

【0031】そこで、本発明の目的は、上記課題に鑑
み、特に、パターン形成工程の改良を行うことによっ
て、温度等の外部環境条件の変動によって発生するパッ
ケージ応力に起因する出力変動を抑制するバンドギャッ
プリファレンス回路を実現することにある。
Therefore, in view of the above problems, an object of the present invention is to improve the pattern forming process, and in particular, to suppress the output fluctuation caused by the package stress caused by the fluctuation of the external environmental conditions such as temperature. It is to realize a gap reference circuit.

【0032】[0032]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し、本発
明の目的を達成するため、請求項1記載の発明は、電流
ミラー比が所定値となる1対の半導体素子を有し、定電
圧を出力するように構成されたバンドギャップリファレ
ンス回路であって、前記半導体素子の主電流経路の方向
が、半導体素子を形成する半導体結晶の面方向<110
>(110はミラー指数を示す)となるように構成され
ることを特徴とする半導体回路である。
In order to solve the above problems and to achieve the object of the present invention, the invention according to claim 1 has a pair of semiconductor elements having a current mirror ratio of a predetermined value, A bandgap reference circuit configured to output a voltage, wherein a direction of a main current path of the semiconductor element is a surface direction <110 of a semiconductor crystal forming the semiconductor element.
> (110 indicates a Miller index) is a semiconductor circuit.

【0033】また、請求項2記載の発明は、請求項1に
おいて、前記半導体素子は、PN接合を有して構成さ
れ、前記主電流経路は、キャリアが最も多く流れる移動
経路であることを特徴とする半導体回路である。
Further, the invention according to claim 2 is characterized in that, in claim 1, the semiconductor element is configured to have a PN junction, and the main current path is a movement path through which carriers most flow. Is a semiconductor circuit.

【0034】また、本発明の他の態様によれば、以下に
示す方法も考えれる。即ち、請求項3記載の発明は、電
流ミラー比が所定値となる1対の半導体素子を有し、定
電圧を出力するように構成されたバンドギャップリファ
レンス回路を、半導体結晶からなる半導体ウエハー上に
形成する方法であって、前記半導体素子の主電流経路の
方向が、半導体素子を形成する半導体結晶の面方向<1
10>(110はミラー指数を示す)となるように、前
記半導体素子を前記半導体ウエハー上に形成する工程を
含む、半導体回路の製造方法である。
According to another aspect of the present invention, the following method is also conceivable. That is, the invention according to claim 3 has a bandgap reference circuit, which has a pair of semiconductor elements having a current mirror ratio of a predetermined value and is configured to output a constant voltage, on a semiconductor wafer made of a semiconductor crystal. In the method, the main current path of the semiconductor element has a direction <1.
A method of manufacturing a semiconductor circuit, which includes a step of forming the semiconductor element on the semiconductor wafer so that 10> (110 indicates a Miller index).

【0035】また、請求項4記載の発明は、請求項3に
おいて、前記半導体素子は、PN接合を有して構成さ
れ、前記主電流経路は、キャリアが最も多く流れる移動
経路であることを特徴とする半導体回路の製造方法であ
る。
Further, the invention according to claim 4 is characterized in that, in claim 3, the semiconductor element is configured to have a PN junction, and the main current path is a movement path through which carriers most flow. And a method of manufacturing a semiconductor circuit.

【0036】[0036]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照しつつ説明する。各実施形態において、図4にて示
したバンドギャップリファレンス回路を構成するバンド
ギャップ素子のパターン形成をどのように行うかについ
て述べ、各実施形態の特徴を説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In each embodiment, how to form the pattern of the bandgap element forming the bandgap reference circuit shown in FIG. 4 will be described, and the features of each embodiment will be described.

【0037】図1は、本発明にかかる第1の実施形態で
ある、1対のバンドギャップ素子のパターン形成の様子
を説明するための説明図である。1は、P基板CMOS
プロセスを適用可能なシリコンウエハーである。シリコ
ンウエハー1には、ウエハーの方向を示すためオリフラ
が設けられており、オリフラは、面方向<100>に沿
うように形成されている。
FIG. 1 is an explanatory view for explaining a pattern formation state of a pair of band gap elements, which is a first embodiment according to the present invention. 1 is a P substrate CMOS
It is a silicon wafer to which the process can be applied. The silicon wafer 1 is provided with an orientation flat to indicate the direction of the wafer, and the orientation flat is formed along the surface direction <100>.

【0038】シリコンウエハー1上には、多数の集積回
路パターン2が形成されており、該集積回路パターン2
は、バンドキャップリファレンス回路を含んで構成され
る回路パターンである。図を見て分かるように、集積回
路パターン2は、その外形が通常四角形となるように構
成されており、辺aがオリフラと平行になるように多数
の集積回路パターン2が形成される。
A large number of integrated circuit patterns 2 are formed on the silicon wafer 1, and the integrated circuit patterns 2 are formed.
Is a circuit pattern including a band cap reference circuit. As can be seen from the drawing, the integrated circuit pattern 2 is configured so that its outer shape is usually a quadrangle, and a large number of integrated circuit patterns 2 are formed so that the side a is parallel to the orientation flat.

【0039】3は、集積回路パターン2内に形成された
バンドギャップリファレンス回路パターンであり、ま
た、4、5は、1対のバンドギャップ素子を構成するユ
ニット素子のパターン(ユニットパターン)であり、通
常、各ユニットパターンの外形は正方形となるようにパ
ターン形成される。
Reference numeral 3 is a bandgap reference circuit pattern formed in the integrated circuit pattern 2, and reference numerals 4 and 5 are unit element patterns (unit patterns) constituting a pair of bandgap elements. Usually, the pattern of each unit pattern is formed to have a square outer shape.

【0040】今、ユニットパターン4、5を夫々、図4
に示したQ1 用のユニット、Q2 用のユニットとする
と、1個のQ1 用ユニット4を中心に、8個のQ2 用ユ
ニット5が配置されているため、電流ミラー比が「1:
8」となる1対のバンドギャップ素子を実現している。
Now, the unit patterns 4 and 5 are respectively shown in FIG.
Assuming that the unit for Q 1 and the unit for Q 2 shown in (1) are arranged with eight Q 2 units 5 around one Q 1 unit 4, the current mirror ratio becomes “1”. :
A pair of bandgap elements of 8 "are realized.

【0041】本実施形態の特徴は、以下のようになる。
即ち、まず、シリコンウエハー1に対して面方向<10
0>に沿うようにオリフラを設け、集積回路パターン2
の外形を構成する辺aが該オリフラに平行となるように
集積回路パターン2を形成するが、その際に、集積回路
パターン2に含まれるバンドギャップリファレンス回路
を構成するバンドギャップ素子の主電流経路の方向が、
シリコンウエハー1の面方向<110>、即ち、上記オ
リフラに対して45度の角度を有するように、ユニット
パターン4、5を形成する。
The features of this embodiment are as follows.
That is, first, the surface direction <10 with respect to the silicon wafer 1.
0> is provided along the orientation flat so that the integrated circuit pattern 2
The integrated circuit pattern 2 is formed such that the side a forming the outer shape of the integrated circuit pattern is parallel to the orientation flat. At that time, the main current path of the bandgap element included in the bandgap reference circuit included in the integrated circuit pattern 2 is formed. The direction of
The unit patterns 4 and 5 are formed so as to have a plane direction <110> of the silicon wafer 1, that is, an angle of 45 degrees with respect to the orientation flat.

【0042】これにより、バンドギャップ素子の内部を
流れる主電流経路の方向がシリコンウエハー1の面方向
<110>となるように、バンドギャップリファレンス
回路パターン3が形成され、パッケージ応力に起因する
出力変動を抑制できるバンドギャップリファレンス回路
が実現できる。なお、このことは、バンドギャップ素子
の主電流経路の方向が、シリコンウエハー1の面方向<
110>となるようにパターン形成することによって、
エミッタ・ベース間等に存在する拡散層抵抗の応力変動
に対する成分が極めて小さくなることによるものと考え
られる。
As a result, the bandgap reference circuit pattern 3 is formed such that the direction of the main current path flowing inside the bandgap element is the surface direction <110> of the silicon wafer 1, and the output fluctuation caused by the package stress. A bandgap reference circuit that can suppress the Note that this means that the direction of the main current path of the bandgap element is such that the surface direction of the silicon wafer 1 <
By patterning so that 110>,
It is considered that this is because the component of the diffusion layer resistance existing between the emitter and the base and the like for the stress fluctuation becomes extremely small.

【0043】次に、図2に、本発明にかかる第2の実施
形態である、1対のバンドギャップ素子のパターン形成
の様子を説明するための説明図である。なお、理解の容
易化のため、図1と同一のものについては、同一符号を
付して詳細な説明は行わない。
Next, FIG. 2 is an explanatory view for explaining a pattern formation state of a pair of bandgap elements which is a second embodiment according to the present invention. For ease of understanding, the same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals and detailed description will not be given.

【0044】本実施形態では、シリコンウエハー1に
は、ウエハー1の方向を示すため、オリフオリフラは面
方向<100>に沿うように形成されているが、シリコ
ンウエハー1上には、多数の集積回路パターン2が、そ
の辺aがオリフラと45度の角度をなすように形成され
ている。
In the present embodiment, the orientation flat is formed on the silicon wafer 1 so as to indicate the direction of the wafer 1. However, on the silicon wafer 1, a large number of integrated circuits are formed. The pattern 2 is formed such that its side a forms an angle of 45 degrees with the orientation flat.

【0045】本実施形態の特徴は以下のようになる。即
ち、まず、シリコンウエハー1に対して面方向<100
>に沿うようにオリフラを設け、集積回路パターン2の
外形を構成する辺aが該オリフラと45度の角度をなす
ように集積回路パターン2を形成し、その際に、集積回
路パターン2に含まれるバンドギャップリファレンス回
路を構成するバンドギャップ素子の主電流経路の方向
が、シリコンウエハー1の面方向<110>、即ち、上
記オリフラと45度の角度をなすように、ユニットパタ
ーン4、5を形成する。
The features of this embodiment are as follows. That is, first, with respect to the silicon wafer 1, the surface direction <100
The orientation flat is provided so as to satisfy the condition>, and the integrated circuit pattern 2 is formed so that the side a that constitutes the outer shape of the integrated circuit pattern 2 forms an angle of 45 degrees with the orientation flat. The unit patterns 4 and 5 are formed such that the direction of the main current path of the bandgap element forming the bandgap reference circuit is <110> in the plane direction of the silicon wafer 1, that is, an angle of 45 degrees with the orientation flat. To do.

【0046】これにより、バンドギャップ素子の内部を
流れる主電流経路の方向がシリコンウエハー1の面方向
<110>となるように、バンドギャップリファレンス
回路パターン3が形成され、パッケージ応力に起因する
出力変動を抑制できるバンドギャップリファレンス回路
が実現できる。
As a result, the bandgap reference circuit pattern 3 is formed such that the direction of the main current path flowing inside the bandgap element is the surface direction <110> of the silicon wafer 1, and the output fluctuation caused by the package stress. A bandgap reference circuit that can suppress the

【0047】本実施形態は、図5にて説明した従来のマ
スクパターン形成に使用したマスクをそのまま利用する
ことができる。即ち、シリコンウエハー1上に集積回路
パターン2を形成する段階で、マスクそのものをオリフ
ラに対して45度傾けるか、または、シリコンウエハー
1そのものを45度傾けて設置してパターン形成を行う
だけでよい。
In this embodiment, the mask used for forming the conventional mask pattern described in FIG. 5 can be used as it is. That is, at the stage of forming the integrated circuit pattern 2 on the silicon wafer 1, it is only necessary to incline the mask itself with respect to the orientation flat by 45 degrees or to install the silicon wafer 1 itself with an inclination of 45 degrees to form a pattern. .

【0048】次に、本発明にかかる第3の実施形態であ
る、1対のバンドギャップ素子のパターン形成の様子を
説明するための説明図である。なお、理解の容易化のた
め、図1と同一のものについては、同一符号を付して詳
細な説明は行わない。
Next, it is an explanatory view for explaining a pattern formation state of a pair of bandgap elements which is a third embodiment according to the present invention. For ease of understanding, the same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals and detailed description will not be given.

【0049】本実施形態では、シリコンウエハー1に
は、ウエハーの方向を示すため、オリフオリフラは、面
方向<110>に沿うように形成されており、シリコン
ウエハー1上には、多数の集積回路パターン2が、その
辺aがオリフラと平行となるように形成されている。
In this embodiment, in order to show the wafer direction on the silicon wafer 1, the orientation flat is formed along the surface direction <110>, and a large number of integrated circuit patterns are formed on the silicon wafer 1. 2 is formed such that its side a is parallel to the orientation flat.

【0050】本実施形態の特徴は以下のようになる。即
ち、まず、シリコンウエハー1に対して面方向<110
>に沿うようにオリフラを設け、集積回路パターン2の
外形を構成する辺aが該オリフラと平行となるように集
積回路パターン2を形成し、その際に、集積回路パター
ン2に含まれるバンドギャップリファレンス回路を構成
するバンドギャップ素子の主電流経路の方向が、シリコ
ンウエハー1の面方向<110>、即ち、上記オリフラ
と平行となるように、ユニットパターン4、5を形成す
る。
The features of this embodiment are as follows. That is, first, the surface direction <110 with respect to the silicon wafer 1.
The orientation flat is provided so as to satisfy the condition>, and the integrated circuit pattern 2 is formed so that the side a that forms the outer shape of the integrated circuit pattern 2 is parallel to the orientation flat, and at that time, the band gap included in the integrated circuit pattern 2 is formed. The unit patterns 4 and 5 are formed so that the direction of the main current path of the bandgap element forming the reference circuit is parallel to the plane direction <110> of the silicon wafer 1, that is, the orientation flat.

【0051】これにより、バンドギャップ素子の内部を
流れる主電流経路の方向がシリコンウエハー1の面方向
<110>となるように、バンドギャップリファレンス
回路パターン3が形成され、パッケージ応力に起因する
出力変動を抑制できるバンドギャップリファレンス回路
が実現できる。
As a result, the bandgap reference circuit pattern 3 is formed so that the direction of the main current path flowing inside the bandgap element is the surface direction <110> of the silicon wafer 1, and the output fluctuation caused by the package stress is generated. A bandgap reference circuit that can suppress the

【0052】本実施形態においても、図5で説明した従
来のマスクパターン形成に使用したマスクをそのまま利
用して、ウエハーの加工方法を変更するだけで、バンド
ギャップ素子の内部を流れる主電流経路の方向を面方向
<110>とすることができるため、一般のバンドギャ
ップリファレンス回路およびこれを含む集積回路を製造
する従来技術を改良して容易に製造することができる。
Also in the present embodiment, the mask used for forming the conventional mask pattern described in FIG. 5 is used as it is, and only by changing the wafer processing method, the main current path flowing inside the bandgap element is changed. Since the direction can be the plane direction <110>, the conventional band gap reference circuit and the integrated circuit including the same can be improved and easily manufactured.

【0053】なお、以上の実施形態では、図4に示した
ようにPNPバイポーラトランジスタをバンドギャップ
素子として採用した極めて基本的なバンドギャップリフ
ァレンス回路を例に取り説明してきたが、本発明の適用
対象は、基板のタイプ(P型、N型)、プロセスタイプ
(CMOS、バイポーラ)、バンドギャップ素子のタイ
プ(バーティカルNPNバイポーラトランジスタ、ラテ
ラルPNPバイポーラトランジスタ、バルクPNPバイ
ポーラトランジスタ等)や回路構成の態様に依存せず、
広く一般のバンドギャップリファレンス回路に及ぶ。
In the above embodiments, the extremely basic bandgap reference circuit in which the PNP bipolar transistor is used as the bandgap element as shown in FIG. 4 has been described as an example. Depends on the substrate type (P-type, N-type), process type (CMOS, bipolar), bandgap element type (vertical NPN bipolar transistor, lateral PNP bipolar transistor, bulk PNP bipolar transistor, etc.) and circuit configuration mode. Without
Widely applicable to general bandgap reference circuits.

【0054】また、本発明の適用の効果は、バンドギャ
ップ素子内部の大部分の電流経路の方向が面方向<11
0>となるラテラル型のバンドギャップ素子に対して最
も顕著に現れるが、それ以外の場合、例えば、バーティ
カル型のバンドギャップ素子に対しても効果が認められ
る。
The effect of the application of the present invention is that most of the current paths in the bandgap element are in the plane direction <11.
It appears most significantly with respect to the lateral bandgap element with 0>, but in other cases, the effect is recognized also with respect to the vertical bandgap element, for example.

【0055】以上のように、本発明によれば、電流ミラ
ー比が所定値となる1対のバンドギャップ素子の内部を
流れる主電流経路の方向に着目し、その方向が面方向<
110>となるようにパターンを形成することにより、
応力等が外部から加えられることによって外部環境が変
化しても出力特性に変化が生じることを抑制可能とする
耐環境性に優れたバンドキャップリファレンス回路を、
従来技術を改良して極めて簡単に実現することができ
る。
As described above, according to the present invention, attention is paid to the direction of the main current path flowing inside the pair of bandgap elements in which the current mirror ratio has a predetermined value, and the direction is the plane direction <
By forming a pattern so that 110>,
A band cap reference circuit with excellent environmental resistance that can suppress changes in output characteristics even if the external environment changes due to external stress applied,
It can be realized quite simply by improving the prior art.

【0056】[0056]

【発明の効果】以上説明してきたように、請求項1、2
記載の発明によれば、バンドギャップリファレンス素子
の主電流経路の方向が、半導体結晶の面方向<110>
となるように構成されるため、応力等が外部から加えら
れることによって外部環境が変化しても出力特性に変化
が生じることを抑制するバンドギャップリファレンス回
路を実現することが可能になる。
As described above, according to the first and second aspects.
According to the described invention, the direction of the main current path of the bandgap reference element is the plane direction <110> of the semiconductor crystal.
With such a configuration, it is possible to realize a bandgap reference circuit that suppresses changes in output characteristics even when the external environment changes due to external stress applied.

【0057】また、請求項3、4記載の発明によれば、
半導体結晶の面方向<110>が、バンドギャップ素子
の主電流経路の方向となるように、半導体ウエハー上に
バンドギャップリファレンス回路を形成する工程を含む
ようにしたため、応力等が外部から加えられることによ
って外部環境が変化しても出力特性に変化が生じること
を抑制する半導体回路の製造方法を実現できることにな
る。
According to the invention described in claims 3 and 4,
Since the step of forming the bandgap reference circuit on the semiconductor wafer is included so that the plane direction <110> of the semiconductor crystal is the direction of the main current path of the bandgap element, stress or the like is externally applied. As a result, it is possible to realize a method of manufacturing a semiconductor circuit that suppresses changes in output characteristics even when the external environment changes.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施形態の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施形態の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3の実施形態の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a third embodiment of the present invention.

【図4】バンドギャプリファレンス回路の一例を示す回
路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of a band gap reference circuit.

【図5】従来のバンドギャプリファレンス回路およびこ
れを含む集積回路パターン生成の説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram of a conventional band gap reference circuit and integrated circuit pattern generation including the same.

【図6】主電流経路の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of a main current path.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコンウエハー 2 集積回路パターン 3 バンドギャップリファレンス回路パターン 4 バンドギャップ素子を構成するユニットパターン 5 バンドギャップ素子を構成するユニットパターン 1 silicon wafer 2 integrated circuit pattern 3 bandgap reference circuit pattern 4 unit pattern forming a bandgap element 5 unit pattern forming a bandgap element

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電流ミラー比が所定値となる1対の半導
体素子を有し、定電圧を出力するように構成されたバン
ドギャップリファレンス回路であって、 前記半導体素子の主電流経路の方向が、半導体素子を形
成する半導体結晶の面方向<110>(110はミラー
指数を示す)となるように構成されることを特徴とする
半導体回路。
1. A bandgap reference circuit having a pair of semiconductor elements having a current mirror ratio of a predetermined value and configured to output a constant voltage, wherein a direction of a main current path of the semiconductor element is The semiconductor circuit is configured to have a plane direction <110> (110 indicates a Miller index) of a semiconductor crystal forming a semiconductor element.
【請求項2】 請求項1において、前記半導体素子は、
PN接合を有して構成され、 前記主電流経路は、キャリアが最も多く流れる移動経路
であること、を特徴とする半導体回路。
2. The semiconductor element according to claim 1,
A semiconductor circuit having a PN junction, wherein the main current path is a moving path through which carriers most flow.
【請求項3】 電流ミラー比が所定値となる1対の半導
体素子を有し、定電圧を出力するように構成されたバン
ドギャップリファレンス回路を、半導体結晶からなる半
導体ウエハー上に形成する方法であって、 前記半導体素子の主電流経路の方向が、半導体素子を形
成する半導体結晶の面方向<110>(110はミラー
指数を示す)となるように、前記半導体素子を前記半導
体ウエハー上に形成する工程を含む、半導体回路の製造
方法。
3. A method of forming a bandgap reference circuit, which has a pair of semiconductor elements having a current mirror ratio of a predetermined value and is configured to output a constant voltage, on a semiconductor wafer made of a semiconductor crystal. The semiconductor element is formed on the semiconductor wafer so that the direction of the main current path of the semiconductor element is the plane direction <110> (110 indicates Miller index) of the semiconductor crystal forming the semiconductor element. A method of manufacturing a semiconductor circuit, including the step of:
【請求項4】 請求項3において、前記半導体素子は、
PN接合を有して構成され、 前記主電流経路は、キャリアが最も多く流れる移動経路
であること、を特徴とする半導体回路の製造方法。
4. The semiconductor element according to claim 3,
A method of manufacturing a semiconductor circuit, comprising a PN junction, wherein the main current path is a moving path through which carriers most flow.
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