JPH09148573A - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

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JPH09148573A
JPH09148573A JP7305350A JP30535095A JPH09148573A JP H09148573 A JPH09148573 A JP H09148573A JP 7305350 A JP7305350 A JP 7305350A JP 30535095 A JP30535095 A JP 30535095A JP H09148573 A JPH09148573 A JP H09148573A
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Hiroyuki Mizomoto
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ペアMOSトランジスタにおいて、フォトリソ
グラフィック工程での露光、エッチングのばらつきに起
因するゲート電極長のばらつきを改善する。 【解決手段】ペアMOSトランジスタM1 ,M2 に対
し、ゲート電極材料からなる二つの配線G3 ,G4 を、
ペアMOSトランジスタのゲート電極G10,G20を挟む
ように、各ゲート電極G10,G20に並行に配設する。ペ
アMOSトランジスタの周辺の回路のレイアウトが非対
称である場合の、ペアMOSトランジスタのゲート電極
形成時の光学的、流体力学的条件の非対称性が遮断され
る。上記二つの配線G3 ,G4 を、ペアMOSトランジ
スタM1 ,M2 の両側の拡散層領域1L,2R内に配設
してMOSトランジスタを形成するようにすると、ポリ
シリコン配線G3 ,G4 の下地状態が、ペアMOSトラ
ンジスタM1 ,M2 の下地状態と同等となるので、効果
はより大きい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体集積回路に関
し、特に、差動増幅回路や電流ミラー回路のようなトラ
ンジスタ対が必要な回路を含む半導体集積回路をMOS
型電界効果トランジスタを用いて実現する場合の、ゲー
ト電極のレイアウトに関るものである。
【0002】
【従来の技術】半導体基板上でMOS型電界効果トラン
ジスタ(以後、MOSトランジスタと記す)を用いて回
路を構成する場合、電流ミラー回路や図2にその一例の
回路図を示す差動増幅回路などのようなトランジスタ対
が必要な回路に、しばしばペアMOSトランジスタが使
用される。そのようなペアMOSトランジスタのレイア
ウトの一例として、図2に示す差動増幅回路中のnチャ
ネル型MOSトランジスタM1 ,M2 のレイアウトを、
図3に示す。
【0003】図3を参照して、これらのMOSトランジ
スタは、所謂シリコンゲートMOSトランジスタであ
る。ポリシリコン配線G10の一部がトランジスタM1 の
ゲート電極となっている。同様に、ポリシリコン配線G
20の一部がトランジスタM2 のゲート電極となってい
る。これら二つのポリシリコン配線G10,G20は、共に
U字型に折り曲げられており、各トランジスタM1 ,M
2 のゲート電極が並行になるようにされている。すなわ
ち、ポリシリコン配線G10とポリシリコン配線G20どう
しは、ゲート電極の部分に関して対称なレイアウトとな
っている。それぞれのゲート電極の両側には、それぞれ
のトランジスタのソース領域またはドレイン領域とすべ
く、n+ 拡散層領域1が形成されている。各拡散層領域
1はコンタクト孔6を介して、アルミニウム配線3,
4,5に接続している。図3の場合は、アルミニウム配
線3が、図2中のトランジスタM1 ,M2 のソース電極
を定電流源Iに接続する配線となっている。一方、アル
ミニウム配線4は、トランジスタM1 のドレイン電極を
抵抗R1 に接続する配線である。又、アルミニウム配線
5は、トランジスタM2 のドレイン電極を抵抗R2 に接
続する配線である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のレイア
ウトのペアMOSトランジスタでは、トランジスタM1
とトランジスタM2 との間で電気的特性にアンバランス
が生じ易い。これは製造の際のフォトリソグラフィック
工程で、ポリシリコン配線G10,G20の間で、トランジ
スタM1 ,M2 のチャネル長方向(この場合は、図4の
左右方向)の寸法(以後、ゲート電極長と称する)に相
違が生じるからである。
【0005】すなわち、半導体集積回路においては、同
一基板上に上記のペアMOSトランジスタM1 ,M2 を
用いた差動増幅回路の他にも、様々な信号処理回路が形
成されている。従って、図4にはペアMOSトランジス
タM1 ,M2 しか図示してないが、これらペアMOSト
ランジスタの周囲には別の回路が多数存在していること
になる。ところが、そのようなペアMOSトランジスタ
の周辺に配置される回路は、必ずしもペアMOSトラン
ジスタM1 ,M2 を挟んで全て対称に配置されるわけで
はない。つまり、ゲート電極形成工程前の段階で、基板
の立体的な凹凸状態や表面の粗さなど、ペアMOSトラ
ンジスタM1 ,M2 の周辺の光学的な状態や流体力学的
な状態が、ペアMOSトランジスタを挟んで必らず対称
になっているとは限らない。その結果、ゲート電極形成
工程では、ペアMOSトランジスタの両最外側のポリシ
リコン配線G1L,G2Rがそれぞれの隣接領域の非対称性
の影響を受け、ゲート電極長に差異が生じることにな
る。レジストの露光時には光の干渉の度合に場所ごとの
相違が生じ、又、現像の際には現像液の供給量あるいは
現像で溶解したレジストのその場からの離脱量に差異が
あって、レジストパターン寸法に場所ごとの差異が生じ
るからである。更には、エッチング時に、エッチャント
ガスの供給量差やエッチングで分解されて出るガスの排
出量差が生じ、エッチング量に場所ごとの差異を誘起す
るからでもある。
【0006】各トランジスタのゲート電極の寸法にこの
ようなばらつきがあると、ペアMOSトランジスタ
M1 ,M2 の電気的特性に差異が生じる。その結果、ペ
アMOSトランジスタを使用する差動増幅回路ではオフ
セットが発生し、又、電流ミラー回路ではミラー比の精
度が低下してしまう。
【0007】従って本発明は、ペアMOSトランジスタ
を有する半導体集積回路において、フォトリソグラフィ
ック工程における露光、エッチングでのゲート電極の寸
法のばらつきを改善し、ペアMOSトランジスタの電気
的特性の相対精度を高めることを目的とするものであ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体集積回路
は、それぞれのゲート電極どうしが互いに並行配置され
た二つのMOS型電界効果トランジスタからなるトラン
ジスタ対を含む半導体集積回路において、上記二つのM
OS型電界効果トランジスタのゲート電極材料と同一の
ゲート電極材料からなる二つの配線を、トランジスタ対
内のゲート電極対を挟むように、二つのMOS型電界効
果トランジスタそれぞれのゲート電極に並行に、配設し
たことを特徴とする。これにより、トランジスタ対の周
辺に配置される回路のレイアウトが非対称であるとき
に、その非対称性がゲート電極形成時にトランジスタ対
の領域内部に及ぼす非対称的な光学的、流体力学的影響
が遮断されるので、ゲート電極長にはばらつきが無くな
る。
【0009】本発明の半導体集積回路は、上記の半導体
集積回路において、ゲート電極材料からなる二つの配線
が、トランジスタ対の両側の拡散層領域内に配設され
て、それぞれMOS型電界効果トランジスタを形成して
いることを特徴とする。これにより、新たに設けるゲー
ト電極配線の下地状態が、トランジスタ対を構成するも
ともとのMOS型電界効果トランジスタにおける下地状
態と同等となるので、フォトリソグラフィック工程での
ゲート電極長のばらつきが更に小さくなる。
【0010】本発明の半導体集積回路は、又、上記の半
導体集積回路において、ゲート電極材料からなる配線
が、その配線をゲート電極とするMOS型電界効果トラ
ンジスタが遮断状態となる電位点に接続されていること
を特徴とする。ゲート電極を浮遊状態にしておくと、同
一基板上の他の回路から電気的な影響を受けて導通状態
が不安定になることがあるが、本発明では、ゲート電位
を固定しているので、このMOS型電界効果トランジス
タの動作は安定している。しかも、ゲート電位とソース
電位とを同電位にしてトランジスタを遮断状態にしてい
るので、回路設計に際して、このトランジスタを考慮す
る必要は、無い。
【0011】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。図1は、本発明の一実施
の形態によるペアMOSトランジスタのレイアウト図で
ある。図1を参照して、もともとのペアMOSトランジ
スタM1 ,M2 の両脇に一つずつ新たなMOSトランジ
スタM3 ,M4 が設けられている点が、図2に示す従来
のペアMOSトランジスタと異っている。これらMOS
トランジスタM3 ,M4 のゲート電極G3 ,G4 は、も
ともとのペアMOSトランジスタM1 ,M2 のゲート電
極G10,G20に並行で、且つそれらゲート電極G10,G
20を挟むように配置されている。すなわち、トランジス
タM3 のゲート電極G3 は、トランジスタM1 のゲート
電極G10のうち外側のゲート電極G1Lの更に左側に、並
行に配置されている。同様に、トランジスタM4 のゲー
ト電極G4 は、トランジスタM2 のゲート電極G20のう
ち外側のゲート電極G2Rの更に右側に、並行に配置され
ている。これらゲート電極G3 ,G4 はポリシリコン層
からなり、ゲート電極G10,G20の形成時に、同時にレ
ジストパターン形成、エッチングされる。
【0012】トランジスタM3 のゲート電極G3 用のポ
リシリコン配線は、コンタクト孔を介してアルミニウム
配線7に接続し、更にコンタクト孔6を介してn+ 拡散
層領域1Lに接続している。そして、アルミニウム配線
7は、通常、回路中の最低電位点VSS(図示せず)に接
続している。すなわち、トランジスタM3 はゲート電極
とソース電極とが等しく回路中の最低電位にされて、遮
断状態にあるトランジスタである。同様に、トランジス
タM4 のゲート電極G4 用のポリシリコン配線は、コン
タクト孔を介してアルミニウム配線8に接続し、更にコ
ンタクト孔6を介してn+ 拡散層領域1Rに接続してい
る。アルミニウム配線8は、回路中の最低電位点VSSに
接続している。したがって、トランジスタM4 は、ゲー
ト電極とソース電極とが等しく回路中の最低電位にされ
た、遮断状態にあるトランジスタである。
【0013】このように、ペアMOSトランジスタ
M1 ,M2 の更に外側にシリコンゲートMOSトランジ
スタM3 ,M4 を、ゲート電極G3 がゲート電極G1Lに
並行であり、ゲート電極G4 がゲート電極G2Rに並行で
あるようにして配置することにより、ペアMOSトラン
ジスタM1 ,M2 のゲート電極用ポリシリコン配線
G10,G20に対しては、必ず両脇に隣接並行配置された
ポリシリコン配線が存在することになる。従って、ペア
MOSトランジスタの周辺の凹凸状態や表面状態が非対
称であったとしても、本来のトランジスタM1 ,M2 の
外側のゲート電極G1L,G2Rがその非対称性の影響を直
接受けることは、無い。従って、ゲート電極形成の際
に、ゲート電極の部分ごとにレジストパターン形成、エ
ッチングで差異が生じることがなくなる。
【0014】尚、本実施の形態では、もともとのペアM
OSトランジスタM1 ,M2 の両脇に、シリコンゲート
MOSトランジスタM3 ,M4 を形成したが、これまで
の説明から、必ずしもトランジスタである必要はなく、
単にポリシリコン配線であってもよいことは、明かであ
る。但し、MOSトランジスタのゲート電極長がサブミ
クロンオーダーの非常に小さなものである場合は、ゲー
ト電極周辺の凹凸の状態やゲート電極が形成される下地
の表面状態などの微妙な相違がレジストパターン寸法お
よびエッチング量に大きな影響を与え、最終的なMOS
トランジスタのチャネル長、換言すればトランジスタ特
性を大きくばらつかせる。この観点からは、本来のペア
MOSトランジスタM1 ,M2 の外側のゲート電極
G1L,G2Rの外側に設けるポリシリコン配線G3 ,G4
の下地および周辺の状態を、トランジスタM1 ,M2 の
下地および周辺状態と同一になるようにしておく、つま
り、拡散層領域を設けてトランジスタ構造にしておくこ
とが望ましい。その場合、ゲート電極を浮遊状態にして
おくと、同一基板上の他の回路から電気的な影響を受け
て導通状態が不安定になることがあるので、ゲート電位
を固定しておいた方が良い。ゲート電位とソース電位と
を同電位にしておけば、このMOSトランジスタが遮断
状態になるので、回路設計上はこのトランジスタを考慮
する必要がなく、好都合である。
【0015】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体集
積回路では、ペアMOSトランジスタを含む半導体集積
回路に対し、ゲート電極材料からなる二つの配線を、ペ
アMOSトランジスタのゲート電極対を挟むように、ペ
アMOSトランジスタそれぞれのゲート電極に並行に、
配設している。これにより本発明によれば、もともとの
ペアMOSトランジスタの中でゲート電極形成時に周辺
の回路から受る光学的、流体力学的影響が全てのゲート
電極で対等となるので、ゲート電極長のばらつきがなく
なる。
【0016】本発明の半導体集積回路では、上記のゲー
ト電極材料からなる二つの配線が、もともとのペアMO
Sトランジスタの両側の拡散層領域内に配設されて、そ
れぞれMOS型電界効果トランジスタを形成している。
これにより本発明によれば、新たに設けるゲート電極配
線の下地状態が、もともとのペアMOSトランジスタに
おける下地状態と同等となるので、フォトリソグラフィ
ック工程でのゲート電極長のばらつきが更に小さくな
る。
【0017】本発明の半導体集積回路は、又、上記の半
導体集積回路に対して、ゲート電極材料からなる配線
を、その配線がゲート電極となっているMOSトランジ
スタが遮断状態となる電位点に接続している。これによ
り本発明によれば、新たに設けた、ゲート電極寸法均一
化用のMOSトランジスタが、ゲート電位の定まった遮
断状態のトランジスタとなるので、回路の動作に擾乱を
与えることがなくなり、又、回路設計に際してこのトラ
ンジスタを特に考慮する必要がない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態による半導体集積回路に
用いたペアMOSトランジスタのレイアウトを示す図お
よび、これを用いた差動増幅回路の回路図である。
【図2】差動増幅回路の一例の回路図である。
【図3】図3に示す回路に用いられるペアMOSトラン
ジスタに従来用いられているレイアウトの一例を示す図
である。
【符号の説明】
1,1L,1R n+ 拡散層領域 3,4,5,7,8 アルミニウム配線 M1 ,M2 ,M3 ,M4 MOSトランジスタ G10,G20,G1L,G2R,G3 ,G4 ポリシリコン
配線 R1 ,R2 抵抗 I 定電流源

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 それぞれのゲート電極どうしが互いに並
    行配置された二つのMOS型電界効果トランジスタから
    なるトランジスタ対を含む半導体集積回路において、 前記二つのMOS型電界効果トランジスタのゲート電極
    材料と同一のゲート電極材料からなる二つの配線を、前
    記トランジスタ対内のゲート電極対を挟むように、前記
    二つのMOS型電界効果トランジスタそれぞれのゲート
    電極に並行に、配設したことを特徴とする半導体集積回
    路。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体集積回路におい
    て、 前記ゲート電極材料からなる二つの配線が、前記トラン
    ジスタ対の両側の拡散層領域内に配設されて、それぞれ
    MOS型電界効果トランジスタを形成していることを特
    徴とする半導体集積回路。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の半導体集積回路におい
    て、 前記ゲート電極材料からなる配線が、その配線をゲート
    電極とする前記MOS型電界効果トランジスタが遮断状
    態となる電位点に接続されていることを特徴とする半導
    体集積回路。
  4. 【請求項4】 請求項1,請求項2又は請求項3記載の
    半導体集積回路において、 前記ゲート電極材料が、多結晶シリコンであることを特
    徴とする半導体集積回路。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002290171A (ja) * 2001-03-26 2002-10-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd 差動増幅装置、ギルバートセル型ダブルバランスミキサ、およびエミッタフォロワ回路装置
JP2022089648A (ja) * 2020-12-04 2022-06-16 ローム株式会社 半導体装置

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JP2002290171A (ja) * 2001-03-26 2002-10-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd 差動増幅装置、ギルバートセル型ダブルバランスミキサ、およびエミッタフォロワ回路装置
JP2022089648A (ja) * 2020-12-04 2022-06-16 ローム株式会社 半導体装置

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