專利名稱：基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在半導(dǎo)體集成電路內(nèi)產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓的基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生裝置。
背景技術(shù)：
采用圖2說明在現(xiàn)有的基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生裝置中使用的電路。為了作為電流源發(fā)揮功能而連接的耗盡型NMOS晶體管(D型NM0S)10向進(jìn)行二極管連接的增強(qiáng)型NMOS晶體管(E型NMOS)20流入恒定電流。通過該恒定電流，在E型NM0S20中產(chǎn)生與各個晶體管的閾值電壓以及尺寸相應(yīng)的基準(zhǔn)電壓。這里，在D型NM0S10的柵極中摻雜有N型的雜質(zhì)，在E型NMOS的柵極中摻雜有P型的雜質(zhì)(例如，參照專利文獻(xiàn)I (圖2))。專利文獻(xiàn)1:日本特開昭59-200320號公報(bào)近年來，在電子設(shè)備的高精度化方面取得了進(jìn)步，與此相伴，在各個方面都要求控制該電子設(shè)備的IC的高精度化。 例如，為了實(shí)現(xiàn)IC的電氣特性的高精度化，要求即使溫度發(fā)生變化，在IC內(nèi)部，基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生裝置也能高精度地產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓，即基準(zhǔn)電壓的溫度特性變得更平坦。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述要求而完成的，其課題是提供具有更平坦的溫度特性的基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生裝置。本發(fā)明為了解決上述課題而采用如下的基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生裝置，其特征在于，在基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生裝置中具備:第一導(dǎo)電類型的耗盡型MOS晶體管，其為了作為電流源發(fā)揮功能而進(jìn)行連接并流過恒定電流；以及第一導(dǎo)電類型的增強(qiáng)型MOS晶體管，其進(jìn)行二極管連接，具有與上述耗盡型MOS晶體管的遷移率大致相同的遷移率，基于上述恒定電流產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓。在本發(fā)明中，因?yàn)榈谝粚?dǎo)電類型的耗盡型NMOS晶體管與第一導(dǎo)電類型的增強(qiáng)型NMOS晶體管的遷移率大致相同，所以它們的溫度特性也大致相同，基準(zhǔn)電壓的溫度特性良好。


圖1是示出基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生裝置的剖面圖的圖。圖2是示出基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生裝置的等效電路的圖。標(biāo)號說明10耗盡型NMOS晶體管(D型NM0S) ；20增強(qiáng)型NMOS晶體管(E型NM0S) ;11、21柵極電極；12、22柵絕緣膜；13、23溝道摻雜區(qū)域；14、24源極；15、25漏極；16、26阱；29襯底。
具體實(shí)施方式
以下，參照附圖來說明本發(fā)明的實(shí)施方式。首先，采用圖1所示的剖面圖來說明基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生裝置的基本結(jié)構(gòu)?；鶞?zhǔn)電壓產(chǎn)生裝置具備耗盡型NMOS晶體管(D型NM0S) 10以及增強(qiáng)型NMOS晶體管(E型NM0S)20。D型NM0S10的柵極電極11以及源極14與基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生端子連接，漏極15與電源端子連接。通過進(jìn)行這樣的連接，D型NM0S10作為電流源發(fā)揮作用。E型NM0S20的柵極電極21以及漏極25與基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生端子連接，源極24與接地端子連接。S卩，進(jìn)行二極管連接的E型NM0S20與D型NM0S10串聯(lián)連接。因此，等效電路為圖2所示的電路圖，與現(xiàn)有電路等效。為了形成D型NM0S10，首先在P型的襯底29的表面上形成P型的阱16。然后，在阱16的表面上形成N型的溝道摻雜區(qū)域13。接著，在溝道摻雜區(qū)域13上形成柵絕緣膜12。然后，在柵絕緣膜12上形成N型的柵極電極11。另外，以隔著柵極電極11以及柵絕緣膜12下面的溝道摻雜區(qū)域13的方式，在阱16的表面形成N型的源極14以及N型的漏極15。D型NM0S10的柵極電極11的極性與源極14、漏極15的極性相同，形成為N型。由此，N型的柵極電極11與P型的阱16的功函數(shù)之差較大，施加襯底表面反轉(zhuǎn)的方向的電場，所以D型NM0S10的閾值電壓降低到D型NM0S10成為耗盡型的程度。此外，由于N型的溝道摻雜區(qū)域13，閾值電壓降低，溝道形成在襯底內(nèi)部，形成埋入溝道。這里，適當(dāng)控制向柵極電極11以及溝道摻雜區(qū)域13的雜質(zhì)注入，使D型NM0S10成為耗盡型。為了形成E型NM0S20，首先在P型的襯底29的表面上形成P型的阱26。然后，在阱26的表面上形成N型的溝道摻雜區(qū)域23。接著，在溝道摻雜區(qū)域23上形成柵絕緣膜22。然后，在柵絕緣膜22上形成P型的柵極電極21。另外，以隔著柵極電極21以及柵絕緣膜22下面的溝道摻雜區(qū)域23的方式，在阱26的表面形成N型的源極24以及N型的漏極25。E型NM0S20的柵極電極21的極性與源極24、漏極25的極性不同，形成為P型。由此，P型的柵極電 極21與P型的阱26的功函數(shù)之差較小，施加空穴在襯底表面上蓄積的方向的電場，所以閾值變高。因此，為了適度地降低閾值，在P型的阱26的表面形成含有N型雜質(zhì)的溝道摻雜區(qū)域23。這里，適當(dāng)控制向柵極電極21以及溝道摻雜區(qū)域23的雜質(zhì)注入，以使E型NM0S20成為增強(qiáng)型。此外，襯底29不限于P型，也可以是N型。為了作為電流源發(fā)揮功能而連接的D型NM0S10的源極14向進(jìn)行二極管連接的E型NM0S20的漏極25流入恒定電流。通過該恒定電流，在E型NM0S20的漏極25 (基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生端子)產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓。接著，說明基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的基準(zhǔn)電壓VREF的溫度特性。這里，假定D型NM0S10的溝道摻雜區(qū)域13按照阱16的表面極性反轉(zhuǎn)的程度進(jìn)行溝道摻雜。在此情況下，溝道摻雜區(qū)域13與阱16的雜質(zhì)極性不同，D型NM0S10為埋入溝道。另一方面，為了降低閾值，E型NM0S20在阱區(qū)域表面具有極性與阱26不同的含有N型雜質(zhì)的溝道摻雜區(qū)域23，因此同樣可認(rèn)為是埋入溝道。此時(shí)，在柵極雜質(zhì)的極性不同的D型NM0S10以及E型NM0S20中，當(dāng)相同地形成襯底29的表面以下的雜質(zhì)的輪廓時(shí)，可期待產(chǎn)生深度相等的埋入溝道。伴隨于此，可期待D型NM0S10與E型NM0S20的溫度特性相同、基準(zhǔn)電壓VREF的溫度特性良好。但是，本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過多角度的實(shí)驗(yàn)等專心努力，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了以下所示的現(xiàn)象。在D型NMOSlO以及E型NM0S20中，因?yàn)闁艠O電極的雜質(zhì)的極性不同，所以柵極電極與襯底之間的功函數(shù)也不同。此外，用于溝道導(dǎo)通的柵極電壓(閾值電壓)也不同，溝道導(dǎo)通時(shí)的施加給溝道摻雜區(qū)域的電場也不同。具體地說，E型NM0S20的閾值電壓高于D型NM0S10的閾值電壓，相應(yīng)地，施加給E型NM0S20的溝道的電場變大。因此，在D型NM0S10中，載流子在襯底29的表面以下的區(qū)域內(nèi)流動，在E型NM0S20中，載流子在襯底29的表面附近流動。即，可知D型NM0S10是埋入溝道型、E型NM0S20不是埋入溝道型。這意味著由于E型NM0S20的載流子受到界面態(tài)的影響，所以E型NM0S20的遷移率變低，D型NM0S10與E型NM0S20的溫度特性不相同。即，基準(zhǔn)電壓VREF的溫度特性不良。因此，本發(fā)明通過在D型NM0S10以及E型NM0S20中適當(dāng)控制柵極的雜質(zhì)濃度、柵絕緣膜的材質(zhì)、柵絕緣膜的膜厚和襯底29的表面以下的雜質(zhì)輪廓等，使遷移率相同。由此，能夠使D型NM0S10與E型NM0S20的溫度特性相同，使基準(zhǔn)電壓VREF的溫度特性良好。這里，作為遷移率，可采用能夠根據(jù)晶體管的電流電壓特性容易地求出的遷移率。實(shí)施例1適當(dāng)選擇柵氧化膜22以及柵氧化膜12的材質(zhì)，使E型NM0S20的柵氧化膜22的介電常數(shù)高于D型匪OSlO的柵氧化膜12的介電常數(shù)。于是，相應(yīng)地，E型NM0S20的柵氧化膜電容變大，施加給溝道的電場變小，所以遷移率變高?？紤]到該效果，當(dāng)D型NM0S10與E型NM0S20的遷移率大致相同時(shí)，它們的溫度特性也大致相同，能夠使基準(zhǔn)電壓VREF的溫度特性平坦。實(shí)施例2將E型NM0S20的柵氧化膜22形成得比D型NM0S10的柵氧化膜12薄。于是，相應(yīng)地，E型NM0S20的柵氧化膜電容變大，施加給溝道的電場變小，所以遷移率變高?？紤]到該效果，當(dāng)D型NM0S10與E型NM0S20的遷移率大致相同時(shí)，它們的溫度特性也大致相同，能夠使基準(zhǔn)電壓VREF的溫 度特性平坦。實(shí)施例3E型NM0S20的溝道摻雜區(qū)域23的雜質(zhì)為磷，D型NM0S10的溝道摻雜區(qū)域13的雜質(zhì)為砷。于是，因?yàn)榱椎脑影霃叫∮谏榈脑影霃剑粤椎钠骄杂沙瘫壬榈钠骄杂沙涕L，E型NM0S20的遷移率相應(yīng)地變高?？紤]到該效果，當(dāng)D型NM0S10與E型NM0S20的遷移率大致相同時(shí)，它們的溫度特性也大致相同，能夠使基準(zhǔn)電壓V REF的溫度特性平坦。此外，只要溝道摻雜區(qū)域23的雜質(zhì)主要是磷、溝道摻雜區(qū)域13的雜質(zhì)主要是砷即可。例如，也可以使溝道摻雜區(qū)域23的雜質(zhì)為磷，溝道摻雜區(qū)域13的雜質(zhì)為砷以及磷。另夕卜，也可以使溝道摻雜區(qū)域23的雜質(zhì)為砷以及磷，溝道摻雜區(qū)域13的雜質(zhì)為砷。另外，也可以使溝道摻雜區(qū)域23的雜質(zhì)為砷以及磷，溝道摻雜區(qū)域13的雜質(zhì)也為砷以及磷。此時(shí)，通過適當(dāng)控制摻雜的砷以及磷的量，使D型NM0S10與E型NM0S20的遷移率相同。另外，也可適當(dāng)分割溝道摻雜區(qū)域23，設(shè)置摻雜磷的磷區(qū)域和摻雜砷的砷區(qū)域。另夕卜，也可適當(dāng)分割溝道摻雜區(qū)域13。另外，也可適當(dāng)分割溝道摻雜區(qū)域23以及溝道摻雜區(qū)域13雙方。也可在柵極長度方向上分割溝道摻雜區(qū)域23以及溝道摻雜區(qū)域13，還可在柵極寬度方向上分割溝道摻雜區(qū)域23以及溝道摻雜區(qū)域13。此時(shí)，通過適當(dāng)設(shè)置磷區(qū)域以及砷區(qū)域，使D型NM0S10與E型NM0S20的遷移率相同。實(shí)施例4
將E型NM0S20的阱26的雜質(zhì)濃度形成得比D型NM0S10的阱16的雜質(zhì)濃度低。于是，相應(yīng)地，E型NM0S20的溝道中的雜質(zhì)散射的影響減小，遷移率變高?？紤]到此效果，當(dāng)D型NM0S10與E型NM0S20的遷移率大致相同時(shí)，它們的溫度特性也大致相同，能夠使基準(zhǔn)電壓VREF的溫度特性平坦。以上 說明的實(shí)施方式可適當(dāng)進(jìn)行組合。
權(quán)利要求
1.一種基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生裝置，其特征在于，該基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生裝置具備: 流過恒定電流的第一導(dǎo)電類型的耗盡型MOS晶體管；以及 第一導(dǎo)電類型的增強(qiáng)型MOS晶體管，其進(jìn)行二極管連接，具有與所述耗盡型MOS晶體管的遷移率相同的遷移率，產(chǎn)生基于所述恒定電流的基準(zhǔn)電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生裝置，其中， 所述增強(qiáng)型MOS晶體管的柵氧化膜的介電常數(shù)高于所述耗盡型MOS晶體管的柵氧化膜的介電常數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生裝置，其中， 所述增強(qiáng)型MOS晶體管的柵氧化膜比所述耗盡型MOS晶體管的柵氧化膜薄。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生裝置，其中， 所述增強(qiáng)型MOS晶體管的溝道摻雜區(qū)域的主雜質(zhì)的原子半徑小于所述耗盡型MOS晶體管的溝道摻雜區(qū)域的主雜質(zhì)的原子半徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生裝置，其中， 所述增強(qiáng)型MOS晶體管的溝道摻雜區(qū)域的主雜質(zhì)是磷， 所述耗盡型MOS晶體管的溝道摻雜區(qū)域的主雜質(zhì)是砷。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生裝置，其中， 所述增強(qiáng)型MOS晶體管的阱·的雜質(zhì)濃度比所述耗盡型MOS晶體管的阱的雜質(zhì)濃度小。
全文摘要
本發(fā)明提供基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生裝置，其具有平坦的溫度特性。該基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生裝置具備第一導(dǎo)電類型的耗盡型MOS晶體管(10)，其為了作為電流源發(fā)揮功能而進(jìn)行連接并流過恒定電流；以及第一導(dǎo)電類型的增強(qiáng)型MOS晶體管(20)，其進(jìn)行二極管連接，具有與耗盡型MOS晶體管(10)的遷移率大致相同的遷移率，基于恒定電流產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓(VREF)，因?yàn)楹谋M型NMOS晶體管(10)與增強(qiáng)型NMOS晶體管(20)的遷移率大致相同，所以它們的溫度特性也大致相同，基準(zhǔn)電壓(VREF)的溫度特性平坦。
文檔編號G05F1/567GK103246309SQ20131005084
公開日2013年8月14日 申請日期2013年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月13日
發(fā)明者吉野英生, 小山內(nèi)潤, 橋谷雅幸, 廣瀨嘉胤 申請人:精工電子有限公司