JPS60130157A - モノリシツク半導体集積回路 - Google Patents

モノリシツク半導体集積回路

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Publication number
JPS60130157A
JPS60130157A JP58238407A JP23840783A JPS60130157A JP S60130157 A JPS60130157 A JP S60130157A JP 58238407 A JP58238407 A JP 58238407A JP 23840783 A JP23840783 A JP 23840783A JP S60130157 A JPS60130157 A JP S60130157A
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JP
Japan
Prior art keywords
circuit
substrate bias
bias voltage
threshold value
integrated circuit
Prior art date
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Pending
Application number
JP58238407A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshio Mitsumoto
敏雄 三本
Keizo Sakiyama
崎山 恵三
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
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Priority to US06/681,588 priority patent/US4695745A/en
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Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F3/00Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
    • G05F3/02Regulating voltage or current
    • G05F3/08Regulating voltage or current wherein the variable is dc
    • G05F3/10Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics
    • G05F3/16Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
    • G05F3/20Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations
    • G05F3/205Substrate bias-voltage generators

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Logic Circuits (AREA)

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】 く技術分野〉 本発明は基板バイアス電圧発生回路を内蔵したMOS半
導体集積回路に関し、特に製造後におけるしきい値電圧
補正を、プログラム可能素子による基板バイアス電圧制
御によって行々うことができる集積回路である。
〈従来技術〉 MOS半導体集積回路において同一基板上に基板バイア
ス電圧発生回路を設け、その発生出力電°圧を自身の基
板に接続する方式は、MOSトランジスタに適正なしき
い値を与えるとともに、バックゲート効果を減少させて
広い電圧動作マージンが得られること、集積回路自身お
よび外部入出力信号に起因したノイズに対して良好な耐
ノイズ特性が得られること、またP−N接合部分の容量
が減少するために回路の高速化に有利であることなどか
ら広く一般に使用されているものである。
第5図は一般に使用されている基板バイアス電圧発生回
路である。1は発振回路であり、その出力信号φをチャ
ージポンプ回路2に接続することによって基板バイアス
電圧VBBを発生させる。チャージポンプ回路2に設け
られたMOS)ランジヌタ3.4の夫々のMOS)ラン
ジスタにおけるバックゲート効果を考慮したしきい値電
圧をvTaおよびVT4とし、発振回路出力電圧をvH
とすれば、基板バイアス電圧出力VBBの理想値はvT
a+VT4− vHになる。
処でM 0.5半導体集積回路は半導体基板に集積回路
が形成されるまでに多数の工程を経ることになるため、
しきい値電圧のばらつきは避けられず、このしきい値電
圧が大きくなれば回路の動作速度が遅く々ると共に低電
圧での動作が困難になり、い値電圧はできるだけばらつ
きの小さい範囲に収めることが望ましい。しかし従来の
集積回路においては、プロセスを終えた半導体基板に対
してはしきい値補正の適切な策がなく、製品の歩留向上
のネックになっていた。
〈発明の目的〉 本発明は上記従来の半導体集積回路の問題点に鑑みてな
されたもので、基板バイアス発生回路を改良してしきい
値電圧のばらつきを補正することができるモノリシック
半導体集積回路を提供する。
〈実施例〉 本発明は、半導体集積回路に一体的にしきい値補正用の
プログラム可能素子を設け、製造時におけるしきい値電
圧のばらつきを製造後の検査工程において、プログラム
可能素子に電気信号捷たはレーザ光線により固定的に情
報として記憶させることによって、基板バイアス電圧を
制御することで補正し得る集積回路である。
第1図は本発明による第1実施例を示す基板バイアス電
圧発生回路図であり、発振回路1とチャージポンプ回路
2間にMOSトランジスタ7を接続し、該MOSトラン
ジスタ7のゲートに印加電圧を選択し得る回路を接続す
る。該回路は本体集積回路と同一基板に構成され、電源
電圧v0と接地電位間に例えば4段の抵抗R1−R4が
接続され、抵抗R2及び抵抗R3の夫々には並列にポリ
シリコンヒユーズ等からなるプログラム可能素子5゜6
が接続され、抵抗R2と抵抗R8の接続点に上記M O
S )ランジスタフのゲートが接続される。
上記プログラム可能素子5及び6は通常は導通状態にあ
υ、MOS)ランジスタフへのゲート電圧の調整が必要
な場合、即ちチャージポンプ回路2から導出される基板
バイアス電圧VBBを通常の状態から高・低に変化させ
て調整したい場合には、レーザ等により溶断されて非導
通状態がプログラムされる。
」ニ記構成よりなる集積回路の基板バイアス電圧出力V
BBの理想値は、MOSトランジスタ7のバックゲート
効果を考慮したしきい値電圧をVT7とすれば、 vTa + VT4 ” VT7−−’ V0R1+R
4 になる。次に製造後の検査等により、集積回路における
MOSトランジスタのしきい値電圧を増加させる必要性
が検出された場合には、基板バイアス電圧vBBとして
より低い電圧を印加すればよく、所期の目的を達成する
ために接地電位側に接続されたプログラム可能素子6が
切断される。この場合の基板バイアス電圧VBBは になる。また、しきい値電圧を減少させる場合には、よ
シ高い基板バイアス電圧を印加すればよく、電源電圧v
0側のプログラム可能素子5を切断することによって達
成される。この場合の基板バイアス電圧VBBは、 4 vTa ” VT4 ” VT7− ’ vQRI+R
2+R4 になる。
即ち、予め設けられたプログラム可能素子の記憶内容に
よって基板バイアス電圧VBBを制御することができ、
その結果集積回路のMOS)ランジスタにおけるしきい
値電圧のばらつきを補正することができる。
第2図は本発明による第2実施例である。発振回路1の
出力信号φに接続されたチャージポンプ回路は、電圧V
BBを導出するだめのMOS)ランジスタ8と出力信号
φ間にコンデンサC1を介してプログラム可能素子II
を接続し、該直列接続されたコンデンサCIとプログラ
ム可能素子11に並列に、ゲート電圧VAが与えられた
MOS)ランジスタ10とコンデンサC2との直列回路
を接続する。プログラム可能素子11とコンデンサC2
との接続部にはMOS)ランジスタ9が接続される。
上記基板バイアス電圧発生回路において、バックゲート
効果を考慮したしきい値電圧をそれぞれvTs 、 V
T9およびVTIOとし、発振回路出力φの高レベルを
VHとすると基板バイアス電圧VBHの理想値は、v7
8+VT9− VHである。一方プログラム可能素子1
1を切断した場合に得られる基板ノ<。
イアスミ圧VBBはMOS)ランジスタ10のゲート電
圧VAに依存し、VTR+ VT9 +VTIQ −V
Aになる。即ちゲート電圧VAによって基板ノ(イアス
ミ圧を制御することができ、結果的にしきい値電圧を補
正し得る。
第3図は本発明を高出力基板バイアス電圧発生回路に適
用した実施例である。12および13はチャージポンプ
回路を構成するMOS)ランシスタであり、そのバック
ゲート効果を考慮したしきい値電圧をそれぞれVT12
およびVT13とする。チャージポンプ回路のMOS)
ランジスタ13と並列に、プログラム可能素子14とM
OSトランジスタ16との直列回路が接続される。該M
O3)ランジスタ16のゲートを制御する信号φ2はコ
ントロール回路15を介して発振回路出力φ1から形成
される。チャージポンプ回路への入力信号φ1およびφ
2のタイミング図を第4図に示す。
この回路のプログラム可能素子14の導通状態における
基板バイアス電圧VBBの理想値はVTI2−VHであ
る。一方プログラム可能素子14を切断すれば、基板バ
イアス電圧VBBは、VTI2 + VT]3−VHに
なり、プログラム可能素子の記憶内容によって基板バイ
アス電圧VBBを調整することができる。
く効 果〉 以上に述べたように、本発明によれば非常に単純な回路
構成で集積回路しきい値のばらつきに対応することがで
き、また集積回路の高密度化およびチップ面積増加に対
する歩留り低下を改善するためにプログラム可能素子を
含む冗長回路構成が一般化されつつある現状から鑑みて
本発明は、モノリシック半導体集積回路のさらに高歩留
りを実現する有効な手段となるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1実施例を示す回路図、第2図は本
発明による第2実施例の回路図、第3図は本発明による
第3実施例の回路図、第4図は同第3実施例における動
作説明のだめのタイミング図、第5図は従来のチャージ
ポンプ回路図である。 1:発振回路、2:チャージポンプ回路、3,4゜7.
8,9,10.12,13.+6:MOS )ランジス
タ、5、’6.+1.I4ニブログラム可能素子、15
:コントロール回路、φ、φl:発振回路出力、φ2:
コントロール回路出力、C,C1,C2:容量素子。 代理人 弁理士 福 士 愛 彦(他2名)第1図 第2図 第3図 第 4 図 第5図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 l)基板バイアス電圧発生回路を内蔵したモノリシック
    半導体集積回路において、同一半導体基板内に基板バイ
    アス電圧発生回路に接続させて、固定的に情報を記憶さ
    せるだめのプログラム可能素子を設けてなり、該プログ
    ラム可能素子の記憶内容によって基板バイアス電圧を可
    変調整することを特徴とするモノリフツク半導体集積回
    路。 2)前記基板バイアス電圧発生回路は発振回路とされた
    MOS)ランジスタのゲート電圧回路に設けられてなる
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のモノリン
    yり半導体集積回路。 3)前記基板バイアス電圧発生回路は発振回路とチャー
    ジポンプ回路とを備え、前記プログラム可能素子は、ゲ
    ート電圧が可変されるMOS)とする特許請求の範囲第
    1項記載のモノリシック半導体集積回路。
JP58238407A 1983-12-17 1983-12-17 モノリシツク半導体集積回路 Pending JPS60130157A (ja)

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JP58238407A JPS60130157A (ja) 1983-12-17 1983-12-17 モノリシツク半導体集積回路
US06/681,588 US4695745A (en) 1983-12-17 1984-12-14 Monolithic semiconductor integrated circuit with programmable elements for minimizing deviation of threshold value

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US4695745A (en) 1987-09-22

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