JPS5940295B2 - current amplifier - Google Patents

current amplifier

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JPS5940295B2
JPS5940295B2 JP54000570A JP57079A JPS5940295B2 JP S5940295 B2 JPS5940295 B2 JP S5940295B2 JP 54000570 A JP54000570 A JP 54000570A JP 57079 A JP57079 A JP 57079A JP S5940295 B2 JPS5940295 B2 JP S5940295B2
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JP
Japan
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drain
region
impurity
current
transistor
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JP54000570A
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Japanese (ja)
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オツト・ハインリツヒ・シヤ−デ・ジユニア
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RCA Corp
Original Assignee
RCA Corp
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Publication date
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Publication of JPS5940295B2 publication Critical patent/JPS5940295B2/en
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/08Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind
    • H01L27/085Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only
    • H01L27/088Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only the components being field-effect transistors with insulated gate

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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、たとえば電界効果トランジスタ(以後FE
Tと呼ぶ)を主および従のミラー動作用トランジスタと
して用い、その電流利得が主ミラートランジスタによる
導通と従ミラートランジスタによる導通との比に依存す
る電流’ミラー増幅器のような比例導通特性を持つFE
Tに依存する集積回路に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a field effect transistor (hereinafter FE), for example.
An FE with proportional conduction characteristics like a current mirror amplifier, in which the current gain depends on the ratio of the conduction by the main mirror transistor and the conduction by the slave mirror transistor.
Concerning integrated circuits that depend on T.

電流ミラー増幅器(以後CMAと呼ぶ)とは、一般に入
力電流に応じて電圧を生成する電流電圧変換手段とその
電圧に応じて出力電流を生成する電圧電流変換手段とを
含み、その各変換手段が、増幅される電流の大きさに無
関係の係数GVC関係し、温度変化と共に相互に追従し
て出力対入力の電流比が温度および増幅電流の相当範囲
に亘J2Gに等しいような総増幅利得を与える電流電圧
特性(非線形のこともある)を示す種類の線形反転電流
増幅器のことである。
A current mirror amplifier (hereinafter referred to as CMA) generally includes current-voltage conversion means that generates a voltage according to an input current, and voltage-current conversion means that generates an output current according to the voltage, and each of the conversion means , a coefficient GVC that is independent of the magnitude of the current being amplified and follows each other as temperature changes to give a total amplification gain such that the output-to-input current ratio is equal to J2G over a considerable range of temperature and amplification current. A type of linear inverting current amplifier that exhibits current-voltage characteristics (sometimes non-linear).

評言すれば、上述の電流電圧変換手段はドレン、ゲート
間の帰還接続によつてドレン、ソース間に印加入力電流
を流すように調整された電界効果型の[主」ミラートラ
ンジスタから成抵従つて入力電流は流れたドレン・ソー
ス電流に相応するゲート、ソース間電圧(VGs)に変
換される。
In particular, the current-to-voltage conversion means described above consists of a field-effect "main" mirror transistor arranged to pass the applied input current between the drain and the source by means of a feedback connection between the drain and the gate. The input current is converted into a gate-source voltage (VGs) corresponding to the flowing drain-source current.

この発生した電圧VGSは主ミラートランジスタと同じ
導電型の電界効果型の少なくとも1つの「従」ミラート
ランジスタのゲート、ソース間に印加される。各従ミラ
ートランジスタは電圧電流変換手段として働き、主ミラ
ートランジスタとともに電流ミラー増幅器を形成する。
以前は種々の応用回路において主従のミラートランジス
タとしてFETを用いたCMA力ζ(1)ミラートラン
ジスタに直列のソース負帰還抵抗または(2)ミラート
ランジスタのドレン、ソース間電圧VDSを一定または
同等に拘束する手段を持つていた。
This generated voltage VGS is applied between the gate and source of at least one "slave" field effect mirror transistor of the same conductivity type as the main mirror transistor. Each slave mirror transistor acts as a voltage-to-current conversion means and forms a current mirror amplifier with the master mirror transistor.
Previously, in various application circuits, FETs were used as master and slave mirror transistors. had the means to do so.

これがなければどちらかのミラートランジスタのVDS
の変化と共に利得係数Gが不都合に変化をする。この欠
点は「チヤンネル短縮」として公知で、チヤンネルの両
端すなわちドレン、ソース両極間の印加電位によつて有
効チヤンネ′長さ従つてFETのコンダクタンスが変化
する現象に由来する。チヤンネル短縮は双極装置に現わ
れる「早期効果」に似ているが、特に短チヤンネルまた
は高相互コンダクタンスの装置において早期効果より著
しい。CMAの設計においてVDSを一定にするために
構成素子の追加を要することがあつても、なおミラート
ランジスタとしてFETを用いることが望まれている。
Without this, the VDS of either mirror transistor
The gain coefficient G changes undesirably with a change in . This drawback is known as "channel shortening" and results from the phenomenon in which the effective channel length, and therefore the conductance of the FET, changes with the applied potential across the channel, ie, drain and source. Channel shortening is similar to the "early effect" that appears in bipolar devices, but is more pronounced than the early effect, especially in short channel or high transconductance devices. It is still desirable to use FETs as mirror transistors, even though CMA designs may require additional components to maintain a constant VDS.

FETはその制御電極すなわちゲート電極への入力電流
を必要としない力ζ双極トランジスタのベース電流は製
造条件およびトランジスタの動作温度の変動のためG係
数に変動を誘発させ易い。FETは横型構造の双極トラ
ンジスタに比べて広い帯域幅の装置である傾向を持ち、
主従のミラートランジスタの出力電流対入力電圧特性の
整合し易い構造を有する。従つて、(米国特許第395
3807号明細書記載のように)FETを用いた簡単な
CMAをFET<7)VDsを一定に保つ回路網と結合
することにより1入出力電圧に変動があつても電流利得
がより安定したCMAを得ることが通常であつた八 こ
の回路網はCMAを複雑にして適正動作のためCMAの
入出力回路に要する電圧を上昇するという不都合があ抵
FETを用いた簡単なCMAの、各従FETのチヤンネ
ルがその両端間電圧の極めて僅かな偏位によりクランプ
を与え得るという極めて望ましい性質が失なわれる。従
つて、FETを用いた簡単なCMAの電流利得をその入
出力電圧の変動に無関係にする方法が考えられてきた。
従来法のCMAには、一様な不純物濃度を持つ基板、ま
たは相補型金属酸化物半導体装置すなわちCMOS装置
に共通で、ドレン延長部がないか、あつてもその基板の
活性表面からの深さが縮退ドレン領域の深さに比して浅
いウエルまたは電位井戸と呼ばれる局部的ドープ領域に
形成されたFETが用いられていた。
A FET does not require an input current to its control or gate electrode. The base current of a bipolar transistor is prone to induce variations in the G-factor due to variations in manufacturing conditions and transistor operating temperature. FETs tend to be wider bandwidth devices than lateral bipolar transistors;
It has a structure in which the output current vs. input voltage characteristics of the master and slave mirror transistors can be easily matched. Therefore, (U.S. Pat. No. 395
By combining a simple CMA using a FET (as described in the specification of No. 3807) with a circuit network that keeps VDs constant (FET < 7), a CMA with a more stable current gain even when the input/output voltage fluctuates. This circuit network has the disadvantage of complicating the CMA and increasing the voltage required by the input/output circuit of the CMA for proper operation. The highly desirable property that the channel can provide clamping with very small excursions in the voltage across it is lost. Therefore, methods have been devised to make the current gain of a simple CMA using FETs independent of variations in its input and output voltages.
Conventional CMAs require a substrate with a uniform impurity concentration or, common in complementary metal oxide semiconductor or CMOS devices, no drain extensions or, if any, a depth below the active surface of the substrate. FETs formed in locally doped regions called wells or potential wells have been used that are shallow compared to the depth of the degenerate drain region.

ドレン延長部とはここではFETのドレン領域およびソ
ース領域と同じ導電型の半導体材料よ勺成り1少なくと
もそのFETが構成配置された基板表面においてドレン
領域の周辺外方に拡大したドレン領域およびソース領域
より不純物濃度が低い領域である。ドレン延長部は通常
FETのドレン・ソース降伏電位を増すために用いられ
る。例えばドレン・ソース降伏電位が少なくとも15ボ
ルトになるように設計された典型的なCMOSデイジタ
ル回路中に形成さねたFETは、基板表面からの深さ2
.0μ、表面不純物濃度1020原子/CTIl3のド
レン領域と、基板表面からの深さ約0.5μ、表面不純
物濃度5×1017原子/Cm3のドレン延長部とを持
つことがあるが、このFETはそのゲート電極を一定電
位に維持してもそのVDSの変化と共にそのドレン・ソ
ース間チヤンネル電流(ID8)が変動する。例えばN
型基板中のP型ウエルの場合のように基板の表面からそ
の中心に向かつて不純物濃度が次第に減少する半導体領
域にFETを形成し、これに基板領域中に比較的深く延
びるドレン延長部を設ければ、VDSO変動に起因する
I。
The drain extension is defined here as a drain region and source region made of a semiconductor material of the same conductivity type as the drain region and source region of the FET, and extending outward from the periphery of the drain region at least on the surface of the substrate on which the FET is arranged. This is a region where the impurity concentration is lower. Drain extensions are commonly used to increase the drain-source breakdown potential of the FET. For example, FETs formed in a typical CMOS digital circuit designed to have a drain-to-source breakdown potential of at least 15 volts must be placed at a depth of 2 volts from the substrate surface.
.. This FET may have a drain region with a surface impurity concentration of 0μ and a surface impurity concentration of 1020 atoms/Cm3, and a drain extension portion with a depth of about 0.5μ from the substrate surface and a surface impurity concentration of 5×1017 atoms/Cm3. Even if the gate electrode is maintained at a constant potential, the drain-source channel current (ID8) varies as VDS changes. For example, N
The FET is formed in a semiconductor region where the impurity concentration gradually decreases from the surface of the substrate toward its center, as in the case of a P-type well in a type substrate, and is provided with a drain extension extending relatively deep into the substrate region. If so, I due to VDSO fluctuation.

sの変動を補償するために構成要素を附加する必要なく
比例導通特性を持つFETに依存する回路を形成し得る
ことが発見された。このようなFET構造はそれ自体公
知であるが、それがVD8の変化によつて実質的に影響
されないDS特性を示すことが発見さねたのである。こ
の未報告の現象は驚くべきもので、通常の理論的考案か
ら予測されるものではない。この発明は、入出力端子お
よび共通端子を備え、その入出力端子の電圧が大きく異
なるような電流増幅器に実施され、その増幅器は基板内
部に向つて材料の固有抵抗が増大するような不純物濃度
勾配を持つ半導体基板領域に設けられた主従の電界効果
トランジスタと、同様の不純物濃度勾配を持つ比較的深
いドレン延長部とによつて形成される。
It has been discovered that it is possible to form circuits that rely on FETs with proportional conduction characteristics without the need for additional components to compensate for variations in s. Although such a FET structure is known per se, it has not been discovered that it exhibits a DS characteristic that is substantially unaffected by changes in VD8. This unreported phenomenon is surprising and not what would be expected from normal theoretical contrivances. The present invention is implemented in a current amplifier that has an input/output terminal and a common terminal, and the voltages of the input/output terminals are greatly different, and the amplifier has an impurity concentration gradient such that the specific resistance of the material increases toward the inside of the substrate. It is formed by master and slave field effect transistors provided in a semiconductor substrate region having a similar impurity concentration gradient and a relatively deep drain extension having a similar impurity concentration gradient.

次に添付図面を参照しつつこの発明をその実施例につい
てさらに詳細に説明する。第1図の回路には端子12を
電流出力部とする電流増幅器を構成する変形FETQl
,Q2が含まれている。
Embodiments of the present invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings. The circuit shown in FIG.
, Q2 are included.

FETQlはドレン電極とゲート電極との間に帰還路1
6を有し、端子11に印加される入力電流11Nに応じ
てそのドレン・ソース電流IDSに比例するゲート・ソ
ース電位VGSを発生する。この電位VGSは同様のF
ETQ2に電路16を介してそのゲート・ソース電位と
して印加され、FETQ2のドレン・ソース導通路に電
流を生成する。この電流10UTが出力端子12に現わ
れる。Q1対Q2のドレン・ソース電流比すなわちこの
回路の電流利得は、2つのFETのチヤンネル領域の平
面的寸法の比によつて決まる。ゲート・ソース電位が一
定のときFETのドレン・ソース電流1DSはチヤンネ
ル幅Wに比例し、そのソース、ドレン領域間のチヤンネ
ル長さtに逆W比例することすなわちIDSOC−であ
ることが理t想的である。
FETQl has a feedback path 1 between the drain electrode and the gate electrode.
6, and generates a gate-source potential VGS proportional to the drain-source current IDS in response to the input current 11N applied to the terminal 11. This potential VGS is similar to F
It is applied to ETQ2 via electric path 16 as its gate-source potential, producing a current in the drain-source conductive path of FETQ2. This current 10UT appears at the output terminal 12. The drain-to-source current ratio of Q1 to Q2, and thus the current gain of this circuit, is determined by the ratio of the planar dimensions of the channel regions of the two FETs. Ideally, when the gate-source potential is constant, the drain-source current 1DS of the FET is proportional to the channel width W, and inversely proportional to the channel length t between the source and drain regions, that is, IDSOC-. It is true.

これによつてQl,Q2による回路の利得Gが理想的に
はGl2=W2tl/Wlt2で与えられることになる
。ここで添字1,2はそれぞれFETQl,Q2に対す
るものとする。第1図において破線区画15はFETQ
l,Q2が形成された不純物質濃度勾配を持つ半導体材
料の領域を示す。
As a result, the gain G of the circuit due to Ql and Q2 is ideally given by Gl2=W2tl/Wlt2. Here, subscripts 1 and 2 refer to FETs Ql and Q2, respectively. In FIG. 1, the broken line section 15 indicates the FETQ
1, Q2 shows a region of a semiconductor material having an impurity concentration gradient formed therein.

この不純物濃度は半導体基板の表面で最大であり、基板
の中心方向(図面の下方)に向つて実質的にガウスの分
布関数に従つて減少する。1実施例としてFETQ,,
Q2がN型付ンネル装置の場合は、領域15は均一ドー
プのN型基板に設けられたP型領域で、総シリコンCM
一0S装置に用いられるP型ウエルに似ている。
This impurity concentration is maximum at the surface of the semiconductor substrate and decreases toward the center of the substrate (downward in the drawing) substantially according to a Gaussian distribution function. As an example, FETQ,,
If Q2 is an N-type tunnel device, region 15 is a P-type region provided in a uniformly doped N-type substrate, and the total silicon CM
It is similar to the P-type well used in IOS devices.

トランジスタQl.Q2のドレン電極に付された黒い4
角形14,14′はそのFETのドレン電極が延長部を
持つことを示し、このドレン延最部が第2図に領域54
,56として示されている。ドレン延長部は不純物濃度
を直線67−67′で示される半導体表面において最大
とし、全体として勾配を与えることにより形成される。
この延長部の不純物濃度勾配は実質的にガウスの分布則
数に従う。ドレン延長部54,56は通常のドレン領域
53.55に隣接し、これとFETチヤンネル部72,
71との間にFETの主導電路すなわちドレン・ソース
導電路に直列に設けられる。
Transistor Ql. Black 4 attached to the drain electrode of Q2
The rectangular shapes 14 and 14' indicate that the drain electrode of the FET has an extension, and this drain extension is the region 54 in FIG.
, 56. The drain extension is formed by giving the impurity concentration a maximum at the semiconductor surface as indicated by the straight line 67-67' and providing a general gradient.
The impurity concentration gradient in this extension substantially follows a Gaussian distribution law. The drain extensions 54, 56 are adjacent to the normal drain regions 53, 55 and are connected to the FET channel portions 72, 56.
71 in series with the main conductive path of the FET, that is, the drain-source conductive path.

第2図の断面は第1図のQl,Q2と同様に電流増幅器
として結合された2つのNMOS装置で共通のソース領
域57を有するFETを示す。第1および第2のFET
は、N型ドレン領域55(53)とこれに接するN型ド
レン延長部56(54)、ドレン延長部とN型ソース領
域57との間のP型チヤンネル領域71(72)、ゲー
ト絶縁体65(61)およびチヤンネル領域上に拡がる
ゲート電極64(62)により構成されている。これら
2つのFETは均一不純物濃度を持つN型基板59中に
設けられた前記不純物濃度勾配を持つ単一の半導体領域
(P型ウエル)58中に形成されている。第2図に示す
構造はドレン延長部54(56)があることを除いて相
補型MOS技術における曲型的なN型FET構造である
。ドレン領域およびドレン延長部の構造はそれぞれドレ
ン接触およびドレン領域として更に精密に説明すること
ができる。
The cross section of FIG. 2 shows a FET with a common source region 57 in two NMOS devices coupled as a current amplifier, similar to Ql, Q2 of FIG. First and second FET
are the N-type drain region 55 (53) and the N-type drain extension 56 (54) in contact therewith, the P-type channel region 71 (72) between the drain extension and the N-type source region 57, and the gate insulator 65. (61) and a gate electrode 64 (62) extending over the channel region. These two FETs are formed in a single semiconductor region (P-type well) 58 having the impurity concentration gradient provided in an N-type substrate 59 having a uniform impurity concentration. The structure shown in FIG. 2 is a curved N-type FET structure in complementary MOS technology except for the drain extension 54 (56). The structures of the drain region and drain extension can be more precisely described as the drain contact and drain region, respectively.

定義によれば、FETのソース領域から注入される電荷
キヤリアを受入れるためのチヤンネル領域に隣接するド
ープ領域が[ドレン」領域であるが、その機能がこの発
明では「ドレン延長部」によつて行なわれる。またこの
発明で「ドレン領域」とされているドープ濃度の高い領
域は単に延長部と接続電極との間にオーム接触を作る手
段にすぎないので、・ドレン接触と呼ぶ方が妥当である
。しかし前述のように、ドープ濃度の高い領域を「ドレ
ン領域」、低い領域を「ドレン延長部」とするのが従来
の慣行であるためこの明細書でもこの慣行に従うことに
する。第2図のドレン延長部54(56)は各チヤンネ
ル領域に隣接し、ドレン領域53.(55〕に直接続く
ように示されているが、この形に限られるわけではない
。ドレン延長部が実際にはドレン領域を完全に包囲し、
ドープ濃度の高いドレン領域が単にドレン延長部とオー
ム接触を形成するようにすることもできる。さらに、延
長部をFETソース領域で同様に形成してCMAの総性
能をさらに高めることもできる。不純物濃度勾配を持つ
半導体材料の中に比較的低濃度ドープで同じく不純物濃
度勾配を持つドレン延長部を組合せ形成し、それらの濃
度勾配がガウス分布に従うようにしたFETで形成され
る電流増幅器は、入出力端子間の電位差に関係なく、著
しく改善された入出力電流伝達関数をもつて働くことが
判つた。
By definition, the doped region adjacent to the channel region for receiving charge carriers injected from the source region of the FET is the "drain" region, but that function is performed in this invention by the "drain extension". It will be done. Furthermore, since the highly doped region referred to as the "drain region" in this invention is simply a means of making ohmic contact between the extension and the connection electrode, it is more appropriate to call it a drain contact. However, as mentioned above, since it is a conventional practice to designate a region with a high doping concentration as a "drain region" and a region with a low doping concentration as a "drain extension", this specification will also follow this convention. A drain extension 54 (56) in FIG. (55], but is not limited to this form; the drain extension actually completely surrounds the drain area;
It is also possible for the highly doped drain region to simply form ohmic contact with the drain extension. Additionally, extensions can be similarly formed in the FET source region to further enhance the overall performance of the CMA. A current amplifier is formed by an FET in which relatively lightly doped drain extensions that also have an impurity concentration gradient are formed in a semiconductor material that has an impurity concentration gradient so that the concentration gradient follows a Gaussian distribution. It was found that the device works with a significantly improved input/output current transfer function regardless of the potential difference between the input and output terminals.

さらに装置の改善を行うために構体の諸定数をそれぞれ
の特定の絶対値に限定するよりは相対的な値に固定する
。2つ以上の諸定数の決め方に対して所望の結果がうま
く得られている。
Furthermore, in order to improve the device, the constants of the structure are fixed to relative values rather than being limited to their specific absolute values. The desired results have been successfully obtained for the determination of two or more constants.

必要条件はドレン延長部とそれが設けられた半導体との
双方が不純物濃度勾配を持つことである。不純物濃度が
ガウス分布するのは製造法すなわち熱拡散によると考え
られる八半導体領域のその表面に直角方向の寸法が小さ
いため不純物分布の測定はほとんど不可能である。不純
物濃度に勾配の与えられたドレン延長部と基板との組合
せによつて回路が改良される理由は不明である八ドレン
延長部とそれを含む領域との冶金学的接合に形成される
空乏域または空間重荷域とこれに関連する電位とが充分
偏位して、正常構造(均一不純物濃度の半導体に形成さ
れたもの)からチヤンネル短縮の機械を阻止するか、そ
の機構がトランジスタのチヤンネル領域から離れて現わ
れるためと思われる。第2図の構造を適用した1実施例
の諸定数をあげると、均一ドープN型基板59の均一不
純物濃度が1〜2×1015原子/?3、基板59内に
拡散された不純物濃度勾配を持つP型ウエル58の半導
体表面67からの深さX2が5μ、表面不純物濃度が2
.6X1016原子/CIrL3、このP型ウエル58
内に拡散された不純物濃度勾配を持つN型ドレン延長部
54(56)の半導体表面67からの深さX1が2.7
μ、表面不純物濃度が1×1017原子/Cm3、同じ
くP型ウエル68内に設けられた縮退N型ドレン領域5
3(55)の表面67からの深さX3が2μ、実質的に
均一な不純物濃度が1020原子/?3で、これら諸定
数がすべて少なくとも10%の公差を有する。
The requirement is that both the drain extension and the semiconductor in which it is provided have an impurity concentration gradient. The Gaussian distribution of the impurity concentration is thought to be due to the manufacturing method, ie, thermal diffusion.Since the dimension of the semiconductor region in the direction perpendicular to its surface is small, it is almost impossible to measure the impurity distribution. It is unclear why the circuit is improved by the combination of a drain extension with a gradient in impurity concentration and the substrate. or the space-heavy region and its associated potential are sufficiently offset to block the channel shortening mechanism from the normal structure (formed in a semiconductor with uniform impurity concentration), or the mechanism is removed from the channel region of the transistor. This seems to be because they appear at a distance. Listing the constants of one embodiment to which the structure of FIG. 2 is applied, the uniform impurity concentration of the uniformly doped N-type substrate 59 is 1 to 2×10 15 atoms/? 3. The depth X2 from the semiconductor surface 67 of the P-type well 58 having an impurity concentration gradient diffused into the substrate 59 is 5μ, and the surface impurity concentration is 2.
.. 6X1016 atoms/CIrL3, this P-type well 58
The depth X1 from the semiconductor surface 67 of the N-type drain extension 54 (56) having an impurity concentration gradient diffused therein is 2.7.
μ, the surface impurity concentration is 1×1017 atoms/Cm3, and the degenerate N-type drain region 5 also provided in the P-type well 68.
The depth X3 from the surface 67 of 3 (55) is 2μ, and the substantially uniform impurity concentration is 1020 atoms/? 3, and all of these constants have a tolerance of at least 10%.

第3図に示すこの発明の他の実施例においては、成分F
ETQ8,Q9が隔離された2つの区域35に分割され
ている。
In another embodiment of the invention shown in FIG.
ETQ8 and Q9 are divided into two isolated areas 35.

この構成によつて集積回路のレイアウトに融通性を増す
ことができるが、FET一Q8.Q9は熱的結合を確実
にして温度変化に対して同時に反応できるように充分に
接近して設ける必要がある。FETが第1図および第2
図に示すように共通領域内に形成される場合と、第3図
のように各別の区域に分割形成される場合とでは回路の
性能に格別の差異はない。第4図の回路は、FETQl
O,QlKそれぞれ領域45,45′ で示されるソー
ス延長部が付加されていることを除いて、第3図の回路
と同じである。
Although this configuration allows for increased flexibility in the layout of the integrated circuit, the FET-Q8. Q9 must be placed close enough to ensure thermal coupling and to react simultaneously to temperature changes. The FET is shown in Figures 1 and 2.
There is no particular difference in the performance of the circuit between the case where the circuit is formed in a common area as shown in the figure and the case where the circuit is formed divided into separate areas as shown in FIG. The circuit in Figure 4 consists of FETQl
The circuit is the same as that of FIG. 3, except for the addition of source extensions indicated by regions 45 and 45' for O and QlK, respectively.

これらのソース延長部は一般に処理の便宜上設けられる
が、各トランジスタのソース接続にフ低い有効負帰還抵
抗を与えて回路の直線性を向上する。FETチヤンネル
の端縁すなわち有効ドレン領域および有効ソース領域と
なる領域の内側の縁は最大の寸法精度を得るために通常
共通のホトマスク処理によつて形成される。これは特に
チヤ門ンネル長さが数μ以下の場合、ドレン領域とソー
ス領域とが同様の成分(ドレン延長部)によつて同時に
形成されることを示峻する。しかし、ドレン領域だけに
延長部を持つFETを形成することは、チヤンネル長さ
tの寸法精度がソース延長部ノおよびドレン延長部を持
つFETで実現可能のそれより低いときに可能である。
寸法精度は電流増幅器に所要の利得Gを与えるための1
要因である。電流増幅器の出力FET例えば第1図のQ
2のゲート電極およびソース電極にそれぞれ他のトラリ
ンジスタのゲート電極およびソース電極を接続すること
によつて上記形式の電流増幅器に他の出力トランジスタ
を結合し、独立した別の出力電流を得ることができる。
FETのゲート電極には本来電流が流れないという性質
があるため、当業者に”公知のようにこのようなトラン
ジスタを比較的多数並列に設けることができる。これら
の他の出力トランジスタはその増幅器を構成する他のト
ランジスタとともに1つの半導体領域中に形成してよい
し、その半導体領域をトランジスタを1つずつ含む複数
個の互に分離した区域に分割してもよい。以上図示され
た回路についてこの発明を説明した力ζ当業者は前述の
引例特許を参考にしてこの発明の範囲内で他の実施態様
を構成することができる。例えば、トランジスタQl.
Q2を1つの半導体領域内に形成する場合、それぞれの
ソース領域を第2図に示すように共通にする代勺に各別
に形成することもできる。
These source extensions are generally provided for processing convenience, but they provide a low effective negative feedback resistance at the source connection of each transistor to improve circuit linearity. The edges of the FET channel, the inner edges of the regions that will become the effective drain and source regions, are typically formed by a common photomask process for maximum dimensional accuracy. This clearly indicates that the drain region and the source region are formed simultaneously by the same component (drain extension), especially when the channel length is less than a few microns. However, forming a FET with an extension only in the drain region is possible when the dimensional accuracy of the channel length t is lower than that possible in a FET with a source extension and a drain extension.
The dimensional accuracy is 1 to give the required gain G to the current amplifier.
It is a factor. The output FET of the current amplifier, for example, Q in Fig.
By connecting the gate electrode and source electrode of the transistor No. 2 to the gate electrode and source electrode of another transistor, the current amplifier of the above type can be coupled to another output transistor to obtain another independent output current. .
Since the gate electrode of a FET inherently has no current flowing through it, a relatively large number of such transistors can be arranged in parallel, as is known to those skilled in the art. It may be formed in a single semiconductor region together with other transistors, or the semiconductor region may be divided into a plurality of separate regions each containing one transistor. Having described the invention, those skilled in the art will be able to construct other embodiments within the scope of the invention with reference to the above cited patents.For example, transistor Ql.
When Q2 is formed in one semiconductor region, each source region can be formed separately in a common area as shown in FIG.

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

第1図、第3図、第4図はそれぞれこの発明の3実施例
の回路要領図、第2図はこの発明の1実施例を含む集積
回路構体の断面図である。 Q1・・・・・・第1のFET(主ミラートランジスタ
)、Q2・・・・・・第2のFET(従ミラートランジ
スタ)、10・・・・・・共通端子、11・・・・・・
入力端子、12・・・・・・出力端子、15.58・・
・・・・P型ウエル(第1の半導体領域)、53,55
・・・・・・ドレン領域、54,56・・・・・・ドレ
ン延長?L57・・・・・・ソース領域、59・・・・
・・基板、71,72・・・・・・チヤンネル領域、X
1・・・・・・ドレン延長部の深さ。
1, 3, and 4 are circuit schematic diagrams of three embodiments of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view of an integrated circuit structure including one embodiment of the present invention. Q1...First FET (main mirror transistor), Q2...Second FET (submirror transistor), 10...Common terminal, 11...・
Input terminal, 12... Output terminal, 15.58...
...P-type well (first semiconductor region), 53, 55
...Drain area, 54, 56...Drain extension? L57... Source area, 59...
...Substrate, 71, 72...Channel area, X
1... Depth of drain extension.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 第1および第2の絶縁ゲート電界効果トランジスタ
を含む電流増幅器であつて、これらのトランジスタは第
1の不純物型を持つ第1の半導体領域内に形成され、そ
れぞれこの第1の半導体領域内に設けられた第2の不純
物型のドレン半導体領域およびソース半導体領域を備え
、上記第1および第2の不純物型は互に反対の導電型領
域を形成し、上記第1のトランジスタは主ミラートラン
ジスタとして作動するため上記増幅器の入力端子と共通
端子との間に接続され、上記第2のトランジスタは従ミ
ラートランジスタとして作動するため上記増幅器の出力
端子と上記共通端子との間に接続され、上記増幅器の電
流利得は理想的には上記主ミラートランジスタおよび従
ミラートランジスタの幾何学的寸法の比によつて決定さ
れ、上記増幅器の回路は上記入力端子の電位と上記出力
端子の電位とが相異なる形式を有し、上記第1の半導体
領域はその表面において最大不純物原子密度を持つ拡散
不純物濃度勾配を有し、上記第1および第2のトランジ
スタの各ドレン領域に隣接してそれぞれドレン延長部が
設けられ、これらのドレン延長部は上記第2の不純物型
のものであつて上記ドレン領域より低い不純物濃度を持
ち、この不純物濃度はその半導体表面において最大不純
物原子密度を持つ傾斜した拡散型分布を有し、上記ドレ
ン延長部は上記第1および第2のトランジスタの各ドレ
ン、ソース間の導電チャンネル内に形成され、チャンネ
ル短縮作用を除去し、上記増幅器の電流利得を上記相異
なる電位と実質的に無関係にするように上記第1の半導
体領域の表面からその内部に充分深く延びていることを
特徴とする電流増幅器。
1 A current amplifier comprising first and second insulated gate field effect transistors formed in a first semiconductor region having a first impurity type, each of which has a first impurity type; a drain semiconductor region and a source semiconductor region of a second impurity type provided, the first and second impurity types forming regions of opposite conductivity type, and the first transistor as a main mirror transistor. the second transistor is connected between the output terminal of the amplifier and the common terminal to operate as a slave mirror transistor; The current gain is ideally determined by the ratio of the geometric dimensions of the main mirror transistor and the secondary mirror transistor, and the amplifier circuit has a form in which the potential of the input terminal and the potential of the output terminal are different from each other. the first semiconductor region has a diffused impurity concentration gradient having a maximum impurity atomic density at its surface, and a drain extension is provided adjacent to each drain region of the first and second transistors. , these drain extensions are of the second impurity type and have a lower impurity concentration than the drain region, the impurity concentration having a sloped diffusion type distribution with a maximum impurity atomic density at the semiconductor surface. , the drain extension is formed in a conductive channel between the respective drains and sources of the first and second transistors to eliminate channel shortening effects and make the current gain of the amplifier substantially independent of the different potentials. A current amplifier extending sufficiently deeply from the surface of the first semiconductor region into the interior thereof so as to provide a current amplifier.
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