JPH0620113B2 - 非エピタキシャル構造内にmos直結バイポーラ電流源を含むic - Google Patents
非エピタキシャル構造内にmos直結バイポーラ電流源を含むicInfo
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- JPH0620113B2 JPH0620113B2 JP60028482A JP2848285A JPH0620113B2 JP H0620113 B2 JPH0620113 B2 JP H0620113B2 JP 60028482 A JP60028482 A JP 60028482A JP 2848285 A JP2848285 A JP 2848285A JP H0620113 B2 JPH0620113 B2 JP H0620113B2
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- H10D84/40—Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers characterised by the integration of at least one component covered by groups H10D12/00 or H10D30/00 with at least one component covered by groups H10D10/00 or H10D18/00, e.g. integration of IGFETs with BJTs
- H10D84/401—Combinations of FETs or IGBTs with BJTs
- H10D84/403—Combinations of FETs or IGBTs with BJTs and with one or more of diodes, resistors or capacitors
- H10D84/409—Combinations of FETs or IGBTs with lateral BJTs and with one or more of diodes, resistors or capacitors
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- H03M1/682—Digital/analogue converters with conversions of different sensitivity, i.e. one conversion relating to the more significant digital bits and another conversion to the less significant bits both converters being of the unary decoded type
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 この発明は集積回路(IC)チップに形成される電流源に
関する。特に、この発明は例えば高性能増幅器回路の部
分として使用される MOS直結(Cascded)バイポーラ電
流源に関する。ここで説明される発明はカスケード式2
ステージD/A 変換器に採用される増幅器に使用される。
関する。特に、この発明は例えば高性能増幅器回路の部
分として使用される MOS直結(Cascded)バイポーラ電
流源に関する。ここで説明される発明はカスケード式2
ステージD/A 変換器に採用される増幅器に使用される。
サセット(Susset)特許第3,997,892号は、第1ステー
ジが1組の高位入力ビットに相当する第1セグメント電
圧を発生するため抵抗ストリングDACを含む2ステージ
カスケード式D/A変換器を示す。その電圧はバッファ増
幅器を介して、下位ビットにより選定第1ステージ・セ
グメント電圧を補間する第2ステージ変換器へ送られ
る。
ジが1組の高位入力ビットに相当する第1セグメント電
圧を発生するため抵抗ストリングDACを含む2ステージ
カスケード式D/A変換器を示す。その電圧はバッファ増
幅器を介して、下位ビットにより選定第1ステージ・セ
グメント電圧を補間する第2ステージ変換器へ送られ
る。
16ビット等高分解能で良好に達成する変換器では、イン
ターステージ・バッファ増幅器はきわめてきびしい仕様
に適合しなければならない。このような仕様は周知の技
術を用いては達成できないとされている。
ターステージ・バッファ増幅器はきわめてきびしい仕様
に適合しなければならない。このような仕様は周知の技
術を用いては達成できないとされている。
増幅器の性能を著しく向上する特異形状のMOS バイポー
ラ電流源を利用するIC増幅器が提供される。これら電流
源構造はNウエル非エピタキシャルICプロセスを使用し
て形成され、さらに相互接続が行われる利点のためのメ
タル形成を要せずに電流源内で相互接続を有する。電流
源は増幅器回路に具体的に開示されているが、このよう
な電流源は他の形式の集積回路にも適用される。
ラ電流源を利用するIC増幅器が提供される。これら電流
源構造はNウエル非エピタキシャルICプロセスを使用し
て形成され、さらに相互接続が行われる利点のためのメ
タル形成を要せずに電流源内で相互接続を有する。電流
源は増幅器回路に具体的に開示されているが、このよう
な電流源は他の形式の集積回路にも適用される。
本発明の他の目的、態様ぞよび利益は添付図面と共に考
察される実施例についての以下の説明より一部指摘され
一部明らかとなる。
察される実施例についての以下の説明より一部指摘され
一部明らかとなる。
16ビットD/A 変換器の回路図である第1図をまず参照す
ると、本装置には総括的に(20)と22で示される2つのカ
スケード式ステージを含む。各ステージには256-R 抵抗
ストリング(24,26)を備える。夫々のステージにスイッ
チ制御信号を発生させるのに周知構成の論理回路(28,3
0)が使用される。バッファ増幅器A1、A2を使用して第1
ステージ・セグメント出力電圧を第2ステージに送り、
ここで抵抗ストリング26の端部に印加される。
ると、本装置には総括的に(20)と22で示される2つのカ
スケード式ステージを含む。各ステージには256-R 抵抗
ストリング(24,26)を備える。夫々のステージにスイッ
チ制御信号を発生させるのに周知構成の論理回路(28,3
0)が使用される。バッファ増幅器A1、A2を使用して第1
ステージ・セグメント出力電圧を第2ステージに送り、
ここで抵抗ストリング26の端部に印加される。
第1ステージの抵抗ストリング(24)は+UREFと-UREFで示
される電圧を加えられる。その電圧は抵抗ストリングに
よって256の等しい電圧セグメントに分割される。任意
の2つの隣接電圧タップは16ビット入力語の上位バイト
(8ビット)に従って選択される。増幅器A1は一方の選
択タップ(例えばタップ251)の電圧を第2ステージの
頂部へ転送する。増幅器A2は電圧を直隣接タップ(例え
ばタップ252)から第2ステージの底部へ転送する。出
力増幅器A3は、16ビット入力語の下位バイトにより重み
を付けられたタップ(251と252)間の電圧降下を線状に補
間する信号を発生する。
される電圧を加えられる。その電圧は抵抗ストリングに
よって256の等しい電圧セグメントに分割される。任意
の2つの隣接電圧タップは16ビット入力語の上位バイト
(8ビット)に従って選択される。増幅器A1は一方の選
択タップ(例えばタップ251)の電圧を第2ステージの
頂部へ転送する。増幅器A2は電圧を直隣接タップ(例え
ばタップ252)から第2ステージの底部へ転送する。出
力増幅器A3は、16ビット入力語の下位バイトにより重み
を付けられたタップ(251と252)間の電圧降下を線状に補
間する信号を発生する。
スイッチ・セレクタ装置および変換器の抵抗ストリング
の詳細は本出願人により本出願と同日である昭和60年2
月18日に提出された特許願(2)に開示されている。
の詳細は本出願人により本出願と同日である昭和60年2
月18日に提出された特許願(2)に開示されている。
第2図は、増幅器(A1)、(A2)と(A3)に使用するのに適し
た増幅器の概略回路を示している。これらの増幅器は、
3μsで16ビットに固定すると、同時に、高精密dc演算
増幅器として使用されている。この増幅器は、負荷とし
てイミタンスインバータQ108-112を使用している単一の
差動利得段Q113、Q114を含み、ゲイン1のMOS/バイポー
ラのインピーダンスバッファに接続されている。この主
極補償増幅器は、ブーストラップの使用により106とい
う高いAUOL(大振幅電圧利得)を達成している。このこ
とは、Q113、114における信号に依存したVCBのアーリー
変調を最小にし、Q108-112で構成されている増幅器のル
ープゲインと等しい係数の増幅段の差動負荷インピーダ
ンスを増加させ、最後に、M117とM119の間にVDSトラッ
クを作ることによりゲイン1のMOS/バイポーラバッファ
を直線化している。
た増幅器の概略回路を示している。これらの増幅器は、
3μsで16ビットに固定すると、同時に、高精密dc演算
増幅器として使用されている。この増幅器は、負荷とし
てイミタンスインバータQ108-112を使用している単一の
差動利得段Q113、Q114を含み、ゲイン1のMOS/バイポー
ラのインピーダンスバッファに接続されている。この主
極補償増幅器は、ブーストラップの使用により106とい
う高いAUOL(大振幅電圧利得)を達成している。このこ
とは、Q113、114における信号に依存したVCBのアーリー
変調を最小にし、Q108-112で構成されている増幅器のル
ープゲインと等しい係数の増幅段の差動負荷インピーダ
ンスを増加させ、最後に、M117とM119の間にVDSトラッ
クを作ることによりゲイン1のMOS/バイポーラバッファ
を直線化している。
開ループゲインを保つため、すべての電流源(円の中の
矢印に書いて示している)は、MOS直結(カスコード)
バイポーラ構造である。かかる電流源の1つをM113とQ
133に詳しく示す。FET の送電圧伝達比により与えられ
る合成インピーダンスの増加は、M113のドレインで達成
される106ボルトという高いアーリー電圧を可能にす
る。同様に、Q104とM105は、非エピタキシャル法で作成
する時に問題になる分割縦/横PNPの固有の低いインピ
ーダンスをさけるので、プラスの供給(電圧)源につい
ても同様な利点がある。
矢印に書いて示している)は、MOS直結(カスコード)
バイポーラ構造である。かかる電流源の1つをM113とQ
133に詳しく示す。FET の送電圧伝達比により与えられ
る合成インピーダンスの増加は、M113のドレインで達成
される106ボルトという高いアーリー電圧を可能にす
る。同様に、Q104とM105は、非エピタキシャル法で作成
する時に問題になる分割縦/横PNPの固有の低いインピ
ーダンスをさけるので、プラスの供給(電圧)源につい
ても同様な利点がある。
1b補償は、M101-103とQ100で一部示されている、下のし
きい値で動作するPMOS電流リフレクタにより行われてい
る。ダーリントンNPN/縦出力段は、出力VPNP、Q122に
対してIbブースタを持っている。Q125、126と共に
M109、110は、負のスクリューでQ117のエミッタの電圧
をVoutが遅延させる時出力へのベース駆動をブーストす
る。増幅器は、1500mil2の大きさで、3μsで10ppmに
固定される。
きい値で動作するPMOS電流リフレクタにより行われてい
る。ダーリントンNPN/縦出力段は、出力VPNP、Q122に
対してIbブースタを持っている。Q125、126と共に
M109、110は、負のスクリューでQ117のエミッタの電圧
をVoutが遅延させる時出力へのベース駆動をブーストす
る。増幅器は、1500mil2の大きさで、3μsで10ppmに
固定される。
かかるP-型およびN-型 MOSカスコードバイポーラ電流源
の構成図、第3A図に該デバイスの断面図で、第3B図
に平面図でそれぞれ示している。第3C図は、各デバイ
スの電気回路をほぼ、第3A図と第3B図の構成素子に
対応して示している。
の構成図、第3A図に該デバイスの断面図で、第3B図
に平面図でそれぞれ示している。第3C図は、各デバイ
スの電気回路をほぼ、第3A図と第3B図の構成素子に
対応して示している。
第3A図と第3B図の左側部分を参照する。非エピタキ
シャルP-型基板に、通常のN-ウエル(100)を形成してい
る。N-ウエルの左端には、PMOSデバイスのドレインとし
て働く、一般に直線で輪郭を囲んだ第1のP-型拡散層(1
02)がある。このデバイスのソースは、その主要部分が
方形のリングとして配されている第2のP-型拡散層(10
4)である。PMOSゲート106は、ドレインとソースの間に
位置している。
シャルP-型基板に、通常のN-ウエル(100)を形成してい
る。N-ウエルの左端には、PMOSデバイスのドレインとし
て働く、一般に直線で輪郭を囲んだ第1のP-型拡散層(1
02)がある。このデバイスのソースは、その主要部分が
方形のリングとして配されている第2のP-型拡散層(10
4)である。PMOSゲート106は、ドレインとソースの間に
位置している。
拡散層(104)の矩形環内には、横方向PNPトランジスタの
エミッタとして働く、別の拡散層(108)がある。N-ウエ
ルのN-型材料はこのトランジスタのベースとして働き、
ベースとの接続は、通常U-型をしていて、矩形環P-型拡
散層(104)を部分的に囲むように拡がったN+拡散層(109)
により行われている。LPNPのコレクタは拡散層(104)に
より構成されている。したがって、この拡散層、LPNPの
コレクタと、PMOSデバイスのソースの両方の機能を果た
していると見なせる。
エミッタとして働く、別の拡散層(108)がある。N-ウエ
ルのN-型材料はこのトランジスタのベースとして働き、
ベースとの接続は、通常U-型をしていて、矩形環P-型拡
散層(104)を部分的に囲むように拡がったN+拡散層(109)
により行われている。LPNPのコレクタは拡散層(104)に
より構成されている。したがって、この拡散層、LPNPの
コレクタと、PMOSデバイスのソースの両方の機能を果た
していると見なせる。
これらの機能の両方とも同い拡散層で行うので、PMOSソ
ースとPNPコレクタは、メタライゼーションでブリッジ
をかける必要なしに、互いに電気的に効果的に接続して
いる。すなわち、第3C図の回路図で(110)に描かれて
いる接続を作るために、基板に金属層を加える必要はな
い。
ースとPNPコレクタは、メタライゼーションでブリッジ
をかける必要なしに、互いに電気的に効果的に接続して
いる。すなわち、第3C図の回路図で(110)に描かれて
いる接続を作るために、基板に金属層を加える必要はな
い。
P-型拡散層(104)に電極が付けられていないのは、MOS-
バイポーラ電流源のソース/コレクタに外部からの接続
が必要ないためである。電極は、PMOSドレインとLPNPト
ランジスタのベースおよびエミッタに付けられている。
バイポーラ電流源のソース/コレクタに外部からの接続
が必要ないためである。電極は、PMOSドレインとLPNPト
ランジスタのベースおよびエミッタに付けられている。
該PMOS-バイポーラ電流源の特徴は、1つのN-ウエル内
に全回路が集積されていることであり、これはプロセス
を実行する上で非常に有利である。
に全回路が集積されていることであり、これはプロセス
を実行する上で非常に有利である。
第3A図と第3B図の右側部分には、N-型拡散層(116)
を含んでいるP-拡散層を内部に持つ他のN-ウエル拡散層
が示されている。これら3要素は、それぞれ NPNトラン
ジスタのコレクタ、ベース及びエミッタとして機能す
る。ベースおよびエミッタ電極(118)、(120)は、接続の
必要から基板上部に形成されている。
を含んでいるP-拡散層を内部に持つ他のN-ウエル拡散層
が示されている。これら3要素は、それぞれ NPNトラン
ジスタのコレクタ、ベース及びエミッタとして機能す
る。ベースおよびエミッタ電極(118)、(120)は、接続の
必要から基板上部に形成されている。
N-ウエル(112)は、初めの拡散層と重なるN+拡散層(122)
により効果的に横方向に拡張されている。N+拡散層は、
ゲート電極(124)沿いの領域まで達し、ゲートの反対側
には、さらにN+拡散層(126)が形成されている。後者の
拡散層は、NMOSデバイスのドレインとして働く。このデ
バイスのソースは、N-ウエル(112)を含めたN-型物、質
により形成されている。
により効果的に横方向に拡張されている。N+拡散層は、
ゲート電極(124)沿いの領域まで達し、ゲートの反対側
には、さらにN+拡散層(126)が形成されている。後者の
拡散層は、NMOSデバイスのドレインとして働く。このデ
バイスのソースは、N-ウエル(112)を含めたN-型物、質
により形成されている。
よって、(本実施例では拡張部分(122)を含めて)N-ウ
エル(112)はNMOSデバイスのソースとNPNトランジスタの
コレクタ双方として働いている。したがって、これら2
つの要素は、第3C図で(128)で示した電気的接続を、
メタライゼーション層の必要なしに効果的に行ってい
る。N-MOSおよびCMOSの製造において、通常使用されて
いるものと同等の低抵抗ソース−ドレイン拡散である拡
散層(122)を含めたことによって第3C図で経路(128)で
概略的に表したオーミック抵抗を減ずることになり、合
成構造の動作を高めている。本発明の操作は、上記の他
については(122)を省略しても影響を受けない。
エル(112)はNMOSデバイスのソースとNPNトランジスタの
コレクタ双方として働いている。したがって、これら2
つの要素は、第3C図で(128)で示した電気的接続を、
メタライゼーション層の必要なしに効果的に行ってい
る。N-MOSおよびCMOSの製造において、通常使用されて
いるものと同等の低抵抗ソース−ドレイン拡散である拡
散層(122)を含めたことによって第3C図で経路(128)で
概略的に表したオーミック抵抗を減ずることになり、合
成構造の動作を高めている。本発明の操作は、上記の他
については(122)を省略しても影響を受けない。
本発明の好ましい実施例につき上記に詳細に記述した
が、これは本発明を説明する目的で成されたものであっ
て本発明を制約するものではなく、本発明の請求範囲を
実施する間に本分野の専門家によって数々の修正改良が
可能である点に留意されたい。
が、これは本発明を説明する目的で成されたものであっ
て本発明を制約するものではなく、本発明の請求範囲を
実施する間に本分野の専門家によって数々の修正改良が
可能である点に留意されたい。
第1図は、2段縦続接続のD/A 変換器の概略図である。 第2図は、第1図の変換器に使用されている増幅器の回
路図である。 第3A、3Bおよび3C図は、非エピタキシャル法によ
り形成されたN-型およびP-型MOS-直結バイポーラ電流源
の詳細を示している。
路図である。 第3A、3Bおよび3C図は、非エピタキシャル法によ
り形成されたN-型およびP-型MOS-直結バイポーラ電流源
の詳細を示している。
Claims (7)
- 【請求項1】非エピタキシャル処理によって形成され、
Nウエルを内蔵するP型基板をもつモノリシックICにお
いて: 該IC内で接続されるP型MOS直結バイポーラ電流源が: PMOSデバイスのドレインおよびソースとして動作するN
ウエル(100)内の第1および第2の別々のP型拡散(それ
ぞれ102および104)と、 該第1および第2のP型拡散(102、104)の間に位置する
ゲート(106)と、 該第1および第2の拡散(102、104)から離れた、該Nウ
エル(100)の領域内にあり、該第2のP型拡散をそのコ
レクタ、該Nウエル(100)をそのベースとしてもつ横方
向NPNトランジスタのエミッタとして動作する第3のP
型拡散(108)と、 該第1(102)および第3(108)のP型拡散と、Nウエル(1
00)とに対する接続を行うための電極とを含み、 前記PMOSのソースと前記バイポーラのコレクタとが拡散
−金属−拡散という相互接続を必要とせずに電気的に接
続されていることを特徴とする非エピタキシャル構造内
に P型MOS直結バイポーラ電流源を含むIC。 - 【請求項2】一つの電極と前記Nウエルとの間の接続を
行うために、該Nウエル内にN型拡散(109)を含み、該
Nウエルが前記PMOSデバイスに対するバックゲートとな
るための接続部を提供することを特徴とする特許請求の
範囲第(1)項に記載のIC。 - 【請求項3】前記第2のP型拡散(104)が前記第3のP
型拡散(108)をとり囲んでいることを特徴とする特許請
求の範囲第(1)項又は第(2)項に記載のIC。 - 【請求項4】前記N型拡散(109)が前記第2のP型拡散
(104)の周囲を部分的に囲む形で延びていることを特徴
とする特許請求の範囲第(2)項又は第(3)項に記載のIC。 - 【請求項5】前記第2のP型拡散が少なくとも概略の形
として方形のリングであり、前記N拡散(109)が、少な
くとも概略の形としてU型であって、そのUの両腕の部
分が、方形のP型拡散(104)の2つの平行な側面に沿っ
て延びていることを特徴とする特許請求の範囲第(2)項
から第(4)項までの何れかに記載のIC。 - 【請求項6】非エピタキシャル処理によって形成され、
Nウエル(112)を内蔵するP型基板をもつモノリシックI
Cにおいて: 該IC内で接続されるN型MOS直結バイポーラ電流源が: NPNトランジスタのベースとして動作する該Nウエル(11
2)内のP型拡散(114)と、 該NPNトランジスタのエミッタとして動作する該P型拡
散(114)内のN型拡散(116)と、 該ベースと該エミッタに対する接続を行うために、該P
型拡散(114)と該N型拡散(116)とに接触している電極(1
18、120)と、 前記 NPNトランジスタのためのコレクタとして動作する
Nウエル(112)と、 NMOSデバイスのドレインとして動作するために前記P型
基板の中にあって、前記Nウエル(112)の外にあるN型
拡散(126)と、 該外部N型拡散(126)に接触する電極と、 該外部N型拡散(126)に隣接する該NMOSのためのゲート
(124)とを含み、 前記Nウエルが、該ゲート(124)に隣接するが、前記外
部N型拡散(126)の反対の側にある部分まで延びている
N型材料(122)を含み、該N型材料(122)が、前記NMOSデ
バイスのソースとして、且つ前記NPNトランジスタのコ
レクタとして動作し、 該NPNのコレクタと該NMOSのソースとは拡散−金属−拡
散の相互接続を必要とせず、電気的に効果的に接続され
ていることを特徴とする非エピタキシャル構造内に N型MOS直結バイポーラ電流源を含むIC。 - 【請求項7】前記Nウエル(112)が最初のN型拡散を含
み、前記N型材料(122)が、該最初のN型拡散と部分的
に重複し、前記ゲート(124)の側縁にまで延びるN+拡
散を含むことを特徴とする特許請求の範囲第(6)項に記
載のIC。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/581,288 US4891533A (en) | 1984-02-17 | 1984-02-17 | MOS-cascoded bipolar current sources in non-epitaxial structure |
| US581,288 | 1984-02-17 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60193370A JPS60193370A (ja) | 1985-10-01 |
| JPH0620113B2 true JPH0620113B2 (ja) | 1994-03-16 |
Family
ID=24324597
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60028482A Expired - Lifetime JPH0620113B2 (ja) | 1984-02-17 | 1985-02-18 | 非エピタキシャル構造内にmos直結バイポーラ電流源を含むic |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4891533A (ja) |
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