(57)【要約】【課題】基準電圧回路が生成する基準電圧のバラツキを抑えることができる。【解決手段】基準電圧回路１００は、第１の電流を生成する第１の電流源１０１と、第１の電流に対し所定のカレントミラー比の第２の電流を生成し、トリミング信号に応じて第２の電流を調整可能な第２の電流源１０２と、第１の電流源１０１と第２の電源の間に接続された第１のダイオード１０３と、第２の電流源１０２と第２の電源の間に接続された第２のダイオード１０４と、第１のダイオード１０３の電圧及び第２のダイオード１０４の電圧を測定する測定回路１０５と、第１の電流または第２の電流に応じて基準電圧を出力する基準電圧出力回路１０６とを備える。【選択図】図１
2014106572.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電源と第２の電源の間に接続され、第１の電流を生成する第１の電流源と、
前記第１の電源と前記第２の電源の間に接続され、前記第１の電流に対し所定のカレントミラー比の第２の電流を生成し、トリミング信号に応じて前記第２の電流を調整可能な第２の電流源と、
前記第１の電流源と前記第２の電源の間に接続された第１のダイオードと、
前記第２の電流源と前記第２の電源の間に接続された第２のダイオードと、
前記第１のダイオードの電圧及び前記第２のダイオードの電圧を測定する測定回路と、
前記第１の電流または前記第２の電流に応じて基準電圧を出力する基準電圧出力回路と、
を備える基準電圧回路。
【請求項２】
前記第２の電流源は、
並列に接続された複数の電流源と、
前記複数の電流源と前記第２のダイオードとの間に接続され、前記トリミング信号に応じてオン／オフする複数のスイッチと、を備える、
請求項１に記載の基準電圧回路。
【請求項３】
前記複数の電流源が生成する複数の電流は、異なる電流値の電流を含んでいる、
請求項２に記載の基準電圧回路。
【請求項４】
前記第２の電流源は、
カレントミラー接続された複数のトランジスタと、
前記複数のトランジスタと前記第２のダイオードとの間に接続され、前記トリミング信号に応じてオン／オフする複数のスイッチと、を備える、
請求項１に記載の基準電圧回路。
【請求項５】
前記複数のトランジスタは、異なるサイズのトランジスタを含んでいる、
請求項４に記載の基準電圧回路。
【請求項６】
前記測定回路は、前記トリミング信号を生成するための前記第１のダイオードの電圧及び前記第２のダイオードの電圧を測定する、
請求項１に記載の基準電圧回路。
【請求項７】
前記測定回路は、
前記第１のダイオードの電圧を測定する場合に、前記第１の電流源と前記第１のダイオード間のノードと、第１の出力パッドとを接続する第１の測定回路と、
前記第２のダイオードの電圧を測定する場合に、前記第２の電流源と前記第２のダイオード間のノードと、第２の出力パッドとを接続する第２の測定回路と、を備える、
請求項１に記載の基準電圧回路。
【請求項８】
前記第１の測定回路は、前記第１の電流源及び前記第１のダイオードと並列に接続された、第３の電流源及び第３のダイオードを含んでおり、
前記第２の測定回路は、前記第２の電流源及び前記第２のダイオードと並列に接続された、第４の電流源及び第４のダイオードを含んでいる、
請求項７に記載の基準電圧回路。
【請求項９】
第３の電流源及び第３のダイオードは、前記第１の電流源及び前記第１のダイオードと同じ構成であり、
第４の電流源及び第４のダイオードは、前記第２の電流源及び前記第２のダイオードと同じ構成である、
請求項８に記載の基準電圧回路。
【請求項１０】
前記測定回路は、
前記第１のダイオードの電圧を測定する場合に、前記第１の電流源と前記第１のダイオード間のノードと、第１の出力パッドとを接続し、
前記第２のダイオードの電圧を測定する場合に、前記第２の電流源と前記第２のダイオード間のノードと、第２の出力パッドとを接続する、
請求項１に記載の基準電圧回路。
【請求項１１】
前記測定回路は、前記第１の電流源及び前記第１のダイオードと並列に接続され、前記第２の電流源及び前記第２のダイオードと並列に接続された、第３の電流源及び第３のダイオードを含んでいる、
請求項１０に記載の基準電圧回路。
【請求項１２】
前記第３の電流源と第３のダイオード間のノードの電位は、前記第１の電流源と第１のダイオード間のノードの電位と、前記第２の電流源と第２のダイオード間のノードの電位との中間の電位である、
請求項１１に記載の基準電圧回路。
【請求項１３】
基準電圧を生成する基準電圧回路と、前記基準電圧をトリミングするトリミングコード制御回路と、を備え、
前記基準電圧回路は、
第１の電源と第２の電源の間に接続され、第１の電流を生成する第１の電流源と、
前記第１の電源と前記第２の電源の間に接続され、前記第１の電流に対し所定のカレントミラー比の第２の電流を生成し、トリミング信号に応じて前記第２の電流を調整可能な第２の電流源と、
前記第１の電流源と前記第２の電源の間に接続された第１のダイオードと、
前記第２の電流源と前記第２の電源の間に接続された第２のダイオードと、
前記第１のダイオードの電圧及び前記第２のダイオードの電圧を測定する測定回路と、
前記第１の電流または前記第２の電流に応じて基準電圧を出力する基準電圧出力回路と、を備え、
前記トリミングコード制御回路は、設定されたトリミングコードに応じた前記トリミング信号を前記基準電圧回路へ出力する、
を備える半導体装置。
【請求項１４】
前記トリミングコードは、前記測定回路を介して測定された前記第１のダイオードの電圧及び前記第２のダイオードの電圧に基づいて設定される、
請求項１３に記載の半導体装置。
【請求項１５】
前記基準電圧回路の動作モードを、前記第１のダイオードの電圧及び前記第２のダイオードの電圧を測定する測定モード、または、通常の動作を行う通常動作モードに制御するモード制御回路を備える、
請求項１３に記載の半導体装置。
【請求項１６】
前記測定回路は、前記モード制御回路の制御に応じて、前記測定モード時、前記第１のダイオード及び前記第２のダイオードと出力パッドとの間を接続し、
前記通常動作モード時、前記前記第１のダイオード及び前記第２のダイオードと前記出力パッドとの間を切断する、
請求項１５に記載の半導体装置。
【請求項１７】
基準電圧回路のトリミング方法であって、
前記基準電圧回路は、
第１の電源と第２の電源の間に接続され、第１の電流を生成する第１の電流源と、
前記第１の電源と前記第２の電源の間に接続され、前記第１の電流に対し所定のカレントミラー比の第２の電流を生成する第２の電流源と、
前記第１の電流源と前記第２の電源の間に接続された第１のダイオードと、
前記第２の電流源と前記第２の電源の間に接続された第２のダイオードと、
前記第１の電流または前記第２の電流に応じて基準電圧を出力する基準電圧出力回路と、
を備え、
前記第１のダイオードの電圧及び前記第２のダイオードの電圧を測定し、
前記測定した前記第１のダイオードの電圧及び前記第２のダイオードの電圧に基づいて、トリミングコードを決定し、
前記決定したトリミングコードに応じたトリミング信号により前記第２の電流源の電流を調整する、
基準電圧回路のトリミング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基準電圧回路、半導体装置及び基準電圧回路のトリミング方法に関し、例えば、電流源の電流に応じた基準電圧を生成する基準電圧回路、半導体装置及び基準電圧回路のトリミング方法に好適に利用できるものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、基準電圧回路は、温度依存性や電源電圧依存性が少ない基準電圧を提供するために利用されている。例えば、携帯機器やハイブリッド車を代表とするバッテリー搭載機器に利用されており、近年、市場の拡大とともに基準電圧回路の必要性が増している。バッテリー搭載機器では、電池の寿命や安全性を確保するためにバッテリー電圧を精細に監視することが必須の要件となっている。このとき、高精度な電圧監視回路が必要であり、この高精度な電圧監視回路を実現するために、高精度な基準電圧回路の実現の要求（必要性）が高まってきた。
【０００３】
従来の基準電圧回路として、例えば、特許文献１〜３が知られている。
【０００４】
特許文献１に記載された従来の基準電圧回路は、製造バラツキによって生じるリークパスのリーク電流のバラツキによる基準電圧出力のＬＳＩ（Large Scale Integration）間のバラツキを抑制した回路であり、リークパスのリーク電流にバラツキが生じてもダミーリークパスがこの影響を打ち消し、リーク電流のＬＳＩ間のバラツキによる基準電圧出力のＬＳＩ間のバラツキを低減する。
【０００５】
図１６は、特許文献１に記載された従来の基準電圧回路の構成を示している。従来の基準電圧回路９８２は、オペアンプ９６１と、抵抗９６２〜９６４と、ダイオード接続された所定のエミッタ面積のＴｒ９６５〜９６７と、所定のエミッタ面積のＴｒ９６８〜９７０と、Ｔｒを構成することによって生ずるリークパス９７１〜９７６とから成るＢＧＲ回路と、そのＢＧＲ出力Ｖｂｇｒ（基準電圧出力）を抵抗分割する抵抗９７７、９７８とダミーリークパス９７９によって構成され、基準電圧出力端子９８０と温度センス出力端子９８１を持つ。なお、Ｔｒ９６５〜９７０は全て同一半導体基板に形成され、かつ抵抗は全て同じプロセスで作製されているものとする。
【０００６】
従来の基準電圧回路９８２とコンパレータ９８３とによって温度検知回路が構成される。コンパレータ９８３の出力は、半導体基板の温度が予め設定した検知温度に達すると、すなわち、Ｖｆｂ＞ａＶｂｇｒの状態からＶｆｂ＜ａＶｂｇｒになると、ＬｏｗレベルからＨｉレベルに変化する。なお、コンパレータ９８３の＋入力端子と−入力端子を入れ替えても差し支えない。そのように接続した場合には、コンパレータ９８３の出力は検知温度に達するとＨｉレベルからＬｏｗレベルへ変化する。
【０００７】
上記の構成により、製造バラツキに起因した不純物濃度のバラツキによってリークパスのリーク電流にバラツキが生じてもダミーリークパスがこの影響を打ち消し、リーク電流のバラツキによる基準電圧出力のＬＳＩ間のバラツキを低減できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−９９６７号公報
【特許文献２】特開２００９−３５６８号公報
【特許文献３】特開２００４−３４１８７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に記載された従来技術では、上記に説明した様にダイオード接続されたＴｒ９６５〜９７０のリーク電流源であるリークパス９７１〜９７６を、同じ構造のリーク電流源であるダミーリークパス９７９で、互いのリーク電流の影響を打ち消し基準電圧出力のバラツキを低減している。
【００１０】
しかしながら、寄生的に生ずるリーク電流の電流量を制御することは難しく、従来技術において、リーク電流源であるリークパス９７１〜９７６とダミーリークパス９７９をレイアウト上並べて配置等の相対精度向上の工夫をしても、リーク電流の相対精度は悪い。このため、さらなる精度向上を考えた場合、従来技術では基準電圧出力のＬＳＩ間のバラツキを低減することは困難である。
【００１１】
一般に、ダイオードの電流電圧特性は、次の式となる。
ＶＦ＝ｋＴ／ｑ・ｌｎ（（ＩＦ−Ｉｌｅａｋ）／Ｉｓ）  ・・・（Ａ１）
ＶＦ：ダイオードの電圧
ｋＴ／ｑ：熱電圧、常温で約２６ｍＶ
ｋ：ボルツマン定数
Ｔ：絶対温度
ｑ：電子の電荷量
ＩＦ：ダイオードの電流
Ｉｌｅａｋ：リーク電流
Ｉｓ：ダイオードの逆飽和電流
【００１２】
従来技術では、ダイオードのリーク電流を打ち消しているため、（Ａ１）式のうち、リーク電流Ｉｌｅａｋのパラメータのみの電流補正が可能である。しかし、従来技術では、逆飽和電流について考慮されていないため、（Ａ１）式のうち、逆飽和電流Ｉｓのバラツキは残ったままとなり、依然として基準電圧出力のバラツキは存在する。
【００１３】
したがって、従来の基準電圧回路では、生成する基準電圧のバラツキを抑えることが困難であるという問題があった。
【００１４】
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
一実施の形態によれば、基準電圧回路は、第１及び第２の電流源と、第１及び第２のダイオードと、測定回路と、基準電圧出力回路とを備える。
【００１６】
第１の電流源は、第１の電源と第２の電源の間に接続され、第１の電流を生成する。第２の電流源は、第１の電源と第２の電源の間に接続され、第１の電流に対し所定のカレントミラー比の第２の電流を生成し、トリミング信号に応じて第２の電流を調整可能である。第１のダイオードは、第１の電流源と第２の電源の間に接続されている。第２のダイオードは、第２の電流源と第２の電源の間に接続されている。測定回路は、第１のダイオードの電圧及び第２のダイオードの電圧を測定する。基準電圧出力回路は、第１の電流または第２の電流に応じて基準電圧を出力する。
【発明の効果】
【００１７】
前記一実施の形態によれば、生成する基準電圧のバラツキを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施の形態に係る基準電圧回路の主要な特徴を示す構成図である。
【図２】実施の形態の前提例の基準電圧回路の構成を示す回路図である。
【図３】実施の形態１に係る基準電圧回路の構成を示す回路図である。
【図４】実施の形態１に係る基準電圧回路に含まれる電流源の構成を示す回路図である。
【図５】実施の形態１に係る基準電圧回路に含まれる電流源の構成を示す回路図である。
【図６】実施の形態１に係る基準電圧回路のトリミングを行うためのシステム構成図である。
【図７】実施の形態１に係る基準電圧回路のトリミング方法を示すフローチャートである。
【図８】実施の形態１に係る基準電圧回路のダイオード測定モード時の接続を示す回路図である。
【図９】実施の形態１に係る基準電圧回路の通常動作モード時の接続を示す回路図である。
【図１０】実施の形態２に係る基準電圧回路の構成を示す回路図である。
【図１１】実施の形態２に係る基準電圧回路のトリミングを行うためのシステム構成図である。
【図１２】実施の形態２に係る基準電圧回路のトリミング方法を示すフローチャートである。
【図１３】実施の形態２に係る基準電圧回路のダイオード測定モード時の接続を示す回路図である。
【図１４】実施の形態２に係る基準電圧回路のダイオード測定モード時の接続を示す回路図である。
【図１５】実施の形態２に係る基準電圧回路の通常動作モード時の接続を示す回路図である。
【図１６】従来の基準電圧回路の構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（実施の形態の概要）
まず、図１を用いて、実施の形態の主要な特徴についてその概要を説明する。図１に示すように、実施の形態に係る基準電圧回路１００は、第１の電流源１０１、第２の電流源１０２、第１のダイオード１０３、第２のダイオード１０４、測定回路１０５、基準電圧出力回路１０６を備えている。
【００２０】
第１の電流源１０１は、第１の電源と第２の電源の間に接続され、第１の電流を生成する。第２の電流源１０２は、第１の電源と第２の電源の間に接続され、第１の電流に対し所定のカレントミラー比の第２の電流を生成し、トリミング信号に応じて第２の電流を調整可能である。第１のダイオード１０３は、第１の電流源１０１と第２の電源の間に接続されている。第２のダイオード１０４は、第２の電流源１０２と第２の電源の間に接続されている。測定回路１０５は、第１のダイオード１０３の電圧及び第２のダイオード１０４の電圧を測定する。基準電圧出力回路１０６は、第１の電流または前記第２の電流に応じて基準電圧Ｖｒｅｆを出力する。
【００２１】
このように、実施の形態では、第１のダイオードの電圧及び第２のダイオードの電圧を測定する測定回路を備え、第２の電流を調整可能な第２の電流源を備える。調整を行うのは、第１の電流源でも第２の電流源でもよい。これにより、第１のダイオードの電圧及び第２のダイオードの電圧を測定し、この測定結果に応じて、電流源の電流を調整することができる。ダイオードの電圧を測定可能としたことにより、半導体装置ごとのバラツキを測定できるため、精度よく基準電圧のバラツキを抑えることができる。ダイオードの電圧に応じて電流源を調整可能としたことにより、ダイオードのリーク電流及び逆飽和電流を含めて基準電圧をトリミングすることができるため、精度よく基準電圧のバラツキを抑えることができる。
【００２２】
（実施の形態の前提例）
実施の形態の説明に先立って、実施の形態適用前の前提例について説明する。図２は、実施の形態の前提例の基準電圧回路の構成を示す回路図である。
【００２３】
図２に示すように、前提例の基準電圧回路１００ａは、基準電流生成回路１、基準電圧出力回路２、ダイオード測定回路３、４を備えている。基準電流生成回路１及び基準電圧出力回路２は、一般的なバンドギャップリファレンス回路を構成する。基準電流生成回路１は、カレントミラー回路を構成するＰｃｈトランジスタ（ＰチャネルＭＯＳトランジスタ）ＭＰ１ａ及びＭＰ２ａ、カレントミラー回路を構成するＮｃｈトランジスタ（ＮチャネルＭＯＳトランジスタ）ＭＮ１及びＭＮ２、ダイオードＤ１、Ｄ２、抵抗Ｒ１を備えている。基準電圧出力回路２は、ＰｃｈトランジスタＭＰ３、ダイオードＤ３、抵抗Ｒ２を備えている。
【００２４】
ＰｃｈトランジスタＭＰ１ａ、ＭＰ２ａ、ＭＰ３は、カレントミラー接続されている。このため、ＰｃｈトランジスタＭＰ１ａ、ＭＰ２ａ、ＭＰ３のカレントミラー比に応じて、ＰｃｈトランジスタＭＰ１ａからダイオードＤ１へ電流Ｉ＿Ｄ１が流れ、ＰｃｈトランジスタＭＰ２ａから抵抗Ｒ１及びダイオードＤ２へ電流Ｉ＿Ｄ２が流れ、ＰｃｈトランジスタＭＰ３から抵抗Ｒ２及びダイオードＤ３へ電流Ｉ＿Ｄ３が流れる。そして、電流Ｉ＿Ｄ３が抵抗Ｒ２及びダイオードＤ３により電圧に変換されて、出力端子Ｔｏｕｔから基準電圧Ｖｒｅｆが出力される。
【００２５】
上記のように、ダイオードの特性にはリーク電流及び逆飽和電流が含まれることから、基準電圧Ｖｒｅｆにバラツキが生じる。このため、前提例では、基準電圧Ｖｒｅｆのバラツキを補正するため、リーク電流及び逆飽和電流を含めてダイオードの電流電圧特性を測定するダイオード測定回路３及び４を備える。
【００２６】
ダイオード測定回路３は、ダイオードＤ１の電圧を測定するための回路である。ダイオード測定回路３は、ＮｃｈトランジスタＭＮ１とダイオードＤ１との間のノードＡの電位をパッドＰＡＤ１で測定可能にする。ダイオード測定回路３は、ノードＡとパッドＰＡＤ１の間に測定動作のオン／オフを切り替えるＮｃｈトランジスタＭＮ５、パッドＰＡＤ１からのＥＳＤ(Electro Static Discharge)保護を行うＥＳＤ保護回路ＥＳＤ１を備えている。ＥＳＤ保護回路ＥＳＤ１は、ＰｃｈトランジスタＭＰ８、ＮｃｈトランジスタＭＮ３を備えている。
【００２７】
同様に、ダイオード測定回路４は、ダイオードＤ２の電圧を測定するための回路である。ダイオード測定回路４は、抵抗Ｒ１とダイオードＤ２との間のノードＣの電位をパッドＰＡＤ２で測定可能にする。ダイオード測定回路４は、ノードＢとパッドＰＡＤ２の間に測定動作のオン／オフを切り替えるＮｃｈトランジスタＭＮ６、パッドＰＡＤ２からのＥＳＤ保護を行うＥＳＤ保護回路ＥＳＤ２を備えている。ＥＳＤ保護回路ＥＳＤ２は、ＰｃｈトランジスタＭＰ９、ＮｃｈトランジスタＭＮ８を備えている。
【００２８】
このように、前提例では、ダイオードの電圧を測定するためのパッドＰＡＤ１、ＰＡＤ２を追加し、パッドＰＡＤ１、ＰＡＤ２とダイオードを接続するＮｃｈトランジスタＭＮ５、ＭＮ６を備える。さらに、パッドＰＡＤ１、ＰＡＤ２には、ＥＳＤ保護する構成が必須であるため、ＥＳＤ保護回路ＥＳＤ１、ＥＳＤ２を備える。前提例では、ダイオードの電圧測定時、ＮｃｈトランジスタＭＮ５、ＭＮ６をオンし、パッドＰＡＤ１、Ｐａｄ２を介してダイオードの電圧を測定する。そして、ＮｃｈトランジスタＭＮ５、ＭＮ６をオフして、パッドＰＡＤ１、ＰＡＤ２とダイオードＤ１、Ｄ２を切り離し、通常動作を行う。
【００２９】
しかし、前提例では、通常動作時に、ＮｃｈトランジスタＭＮ５、ＭＮ６をオフしたとしても、ＥＳＤ保護回路ＥＳＤ１、ＥＳＤ２からリーク電流が流れる恐れがある。ＥＳＤ保護回路ＥＳＤ１のＰｃｈトランジスタＭＰ８からＮｃｈトランジスタＭＮ５へリーク電流Ｉ＿ｌｅａｋ１が流れ、さらにダイオードＤ１に流れ込む。同様に、ＥＳＤ保護回路ＥＳＤ２のＰｃｈトランジスタＭＰ９からＮｃｈトランジスタＭＮ６へリーク電流Ｉ＿ｌｅａｋ２が流れ、さらにダイオードＤ２に流れ込む。
【００３０】
そうすると、ＥＳＤ保護用のトランジスタからダイオードにリーク電流が流れるため、このリーク電流によりダイオードの特性が変動し、基準電圧Ｖｒｅｆにバラツキが生じる。したがって、前提例のように、ダイオードの電圧を測定するためにパッドとＥＳＤ保護回路を追加した場合には、追加した回路により基準電圧にバラツキが生じてしまう。
【００３１】
このため、以下の実施の形態では、従来技術のような、ダイオードのリーク電流及び逆飽和電流により生じる基準電圧のバラツキを抑えるとともに、前提例のような、ダイオードの電圧測定のための回路により生じる基準電圧のバラツキを抑えることを可能にする。
【００３２】
（実施の形態１）
以下、図面を参照して実施の形態１について説明する。図３は、本実施の形態に係る基準電圧回路の構成を示す回路図である。
【００３３】
図３に示すように、本実施の形態に係る基準電圧回路１００は、基準電流生成回路１、基準電圧出力回路２、ダイオード測定回路１０、１１を備えている。基準電流生成回路１及び基準電圧出力回路２は、一般的なダイオードタイプの基準電圧回路と同様の構成である。基準電流生成回路１及び基準電圧出力回路２が、一般的なバンドギャップリファレンス回路を構成しているとも言える。
【００３４】
基準電流生成回路１は、基準電圧Ｖｒｅｆ生成のための基準電流（Ｉ＿Ｄ２）を生成する。基準電流生成回路１は、前提例の図２と同様に、カレントミラー回路を構成するＰｃｈトランジスタＭＰ１及びＭＰ２、カレントミラー回路を構成するＮｃｈトランジスタＭＮ１及びＭＮ２、ダイオードＤ１、Ｄ２、抵抗Ｒ１を備えている。後述のように、本実施の形態では、ＰｃｈトランジスタＭＰ１またはＭＰ２をサイズの調整が可能なトランジスタとする。
【００３５】
基準電圧出力回路２は、基準電流生成回路１が生成した基準電流に応じて基準電圧Ｖｒｅｆを生成し出力する。基準電圧出力回路２は、前提例の図２と同様に、ＰｃｈトランジスタＭＰ３、ダイオードＤ３、抵抗Ｒ２を備えている。
【００３６】
前提例の図２と同様に、ＰｃｈトランジスタＭＰ１、ＭＰ２、ＭＰ３は、カレントミラー接続されており、カレントミラー比に応じて、ＰｃｈトランジスタＭＰ１からダイオードＤ１へ電流Ｉ＿Ｄ１が流れ、ＰｃｈトランジスタＭＰ２から抵抗Ｒ１及びダイオードＤ２へ電流Ｉ＿Ｄ２が流れ、ＰｃｈトランジスタＭＰ３から抵抗Ｒ２及びダイオードＤ３へ電流Ｉ＿Ｄ３が流れ、電流Ｉ＿Ｄ３が抵抗Ｒ２及びダイオードＤ３により電圧に変換されて、出力端子Ｔｏｕｔから基準電圧Ｖｒｅｆが出力される。
【００３７】
本実施の形態では、リーク電流及び逆飽和電流を含めてダイオードの電流電圧特性を測定するためダイオード測定回路１０及び１１を備える。特に、前提例の図２と比べて、測定回路によるリーク電流を防ぐために、パッドＰＡＤ１、ＰＡＤ２及びＥＳＤ保護回路ＥＳＤ１、ＥＳＤ２に加えて、基準電流生成回路１と等価のダミー回路ＤＭ１、ＤＭ２を備える。
【００３８】
ダイオード測定回路１０は、基準電流生成回路１のダイオードＤ１の電圧を測定するための回路であり、ＮｃｈトランジスタＭＮ１とダイオードＤ１との間のノードＡの電位をパッドＰＡＤ１で測定可能にする。
【００３９】
ダイオード測定回路１０は、ノードＡとパッドＰＡＤ１の間の接続／切断を切り替えるＮｃｈトランジスタＭＮ５、パッドＰＡＤ１からのＥＳＤ保護を行うＥＳＤ保護回路ＥＳＤ１を備えている。ＥＳＤ保護回路ＥＳＤ１は、ＰｃｈトランジスタＭＰ８、ＮｃｈトランジスタＭＮ３を備えている。さらに、ダイオード測定回路１０は、基準電流生成回路１の第１の直列回路（ＰｃｈトランジスタＭＰ１、ダイオードＤ１）と等価のダミー回路ＤＭ１を備える。
【００４０】
ダミー回路ＤＭ１は、ＰｃｈトランジスタＭＰ１と等価のＰｃｈトランジスタＭＰ４、ＰｃｈトランジスタＭＰ４とパッドＰＡＤ１（ノードＢ）の間の接続／切断を切り替えるＰｃｈトランジスタＭＰ６、ダイオードＤ１と等価のダイオードＤ４、ダイオードＤ４とパッドＰＡＤ１（ノードＢ）の間の接続／切断を切り替えるＮｃｈトランジスタＭＮ４を備えている。
【００４１】
同様に、ダイオード測定回路１１は、基準電流生成回路１のダイオードＤ２の電圧を測定するための回路であり、抵抗Ｒ１とダイオードＤ２との間のノードＣの電位をパッドＰＡＤ２で測定可能にする。
【００４２】
ダイオード測定回路１１は、ノードＣとパッドＰＡＤ２の間の接続／切断を切り替えるＮｃｈトランジスタＭＮ６、パッドＰＡＤ２からのＥＳＤ保護を行うＥＳＤ保護回路ＥＳＤ２を備えている。ＥＳＤ保護回路ＥＳＤ２は、ＰｃｈトランジスタＭＰ９、ＮｃｈトランジスタＭＮ８を備えている。さらに、ダイオード測定回路１１は、基準電流生成回路１の第２の直列回路（ＰｃｈトランジスタＭＰ２、ダイオードＤ２）と等価のダミー回路ＤＭ２を備える。
【００４３】
ダミー回路ＤＭ２は、ＰｃｈトランジスタＭＰ２と等価のＰｃｈトランジスタＭＰ５、ＰｃｈトランジスタＭＰ５とパッドＰＡＤ２（ノードＤ）の間の接続／切断を切り替えるＰｃｈトランジスタＭＰ７、ダイオードＤ２と等価のダイオードＤ５、ダイオードＤ５とパッドＰＡＤ２（ノードＤ）の間の接続／切断を切り替えるＮｃｈトランジスタＭＮ７を備えている。
【００４４】
まず、基準電流生成回路１及び基準電圧出力回路２（基準電圧回路）の接続を説明する。電源（第１の電源）とＧＮＤ（第２の電源）の間に、第１の直列回路として、ＰｃｈトランジスタＭＰ１、ＮｃｈトランジスタＭＮ１、ダイオードＤ１が直列に接続されている。ＰｃｈトランジスタＭＰ１及びＭＰ２はカレントミラー接続され、ＮｃｈトランジスタＭＮ１及びＭＮ２もカレントミラー接続されている。
【００４５】
ＰｃｈトランジスタＭＰ１のソースが電源に接続され、ＰｃｈトランジスタＭＰ１のゲートがＰｃｈトランジスタＭＰ２のゲート及びドレイン（ノードＮ１とする）に接続されている。ＮｃｈトランジスタＭＮ１のドレイン及びゲート（ノードＮ２とする）がＰｃｈトランジスタＭＰ１のドレイン及びＮｃｈトランジスタＭＮ２のゲートに接続され、ＮｃｈトランジスタＭＮ１のソースがダイオードＤ１のアノード側（ノードＡとする）に接続されている。ダイオードＤ１のカソード側はＧＮＤに接続される。
【００４６】
電源とＧＮＤの間に、第２の直列回路として、ＰｃｈトランジスタＭＰ２、ＮｃｈトランジスタＭＮ２、抵抗Ｒ１、ダイオードＤ２が直列に接続されている。ＰｃｈトランジスタＭＰ２のソースが電源に接続され、ＰｃｈトランジスタＭＰ２のドレインおよびゲート（ノードＮ１）が、ＰｃｈトランジスタＭＰ１のゲートとＮｃｈトランジスタＭＮ２のドレインに接続されている。ＮｃｈトランジスタＭＮ２のゲートがＮｃｈトランジスタＭＮ１のドレイン及びゲート（ノードＮ２）に接続され、ＮｃｈトランジスタＭＮ２のソースが抵抗Ｒ１の一方に接続（ノードＫとする）されている。抵抗Ｒ１の他方がダイオードＤ２のアノード側（ノードＣとする）に接続され、ダイオードＤ２のカソード側はＧＮＤに接続される。
【００４７】
電源とＧＮＤの間に、第３の直列回路として、ＰｃｈトランジスタＭＰ３、抵抗Ｒ２、ダイオードＤ３が直列に接続されている。ＰｃｈトランジスタＭＰ３は、ＰｃｈトランジスタＭＰ１及びＭＰ２とカレントミラー接続されている。
【００４８】
ＰｃｈトランジスタＭＰ３のソースが電源に接続され、ＰｃｈトランジスタＭＰ３のゲートがＰｃｈトランジスタＭＰ２のゲート及びドレイン（ノードＮ１）に接続され、ＰｃｈトランジスタＭＰ３のドレインが基準電圧Ｖｒｅｆの出力端子Ｔｏｕｔと抵抗Ｒ２の一方に接続されている。抵抗Ｒ２の他方がダイオードＤ３のアノード側に接続され、ダイオードＤ３のカソード側はＧＮＤに接続される。
【００４９】
次に、ダイオード測定回路１０の接続を説明する。電源とＧＮＤの間に、ダミー回路ＤＭ１として、ＰｃｈトランジスタＭＰ４、ＭＰ６、ＮｃｈトランジスタＭＮ４、ダイオードＤ４が直列に接続されている。ＰｃｈトランジスタＭＰ４は、ＰｃｈトランジスタＭＰ１及びＭＰ２とカレントミラー接続されている。
【００５０】
ＰｃｈトランジスタＭＰ４のソースが電源に接続され、ＰｃｈトランジスタＭＰ４のゲートがＰｃｈトランジスタＭＰ１のゲート（ノードＮ１）に接続され、ＰｃｈトランジスタＭＰ４のドレインがＰｃｈトランジスタＭＰ６のソースに接続されている。ＰｃｈトランジスタＭＰ６のゲートがモード制御端子であるノードＥに接続され、ＰｃｈトランジスタＭＰ６のドレインがＮｃｈトランジスタＭＮ４のドレイン（ノードＢとする）に接続されている。ノードＢにはパッドＰＡＤ１が接続されている。ＮｃｈトランジスタＭＮ４のゲートはモード制御端子であるノードＩに接続され、ＮｃｈトランジスタＭＮ４のソースはダイオードＤ４のアノード側に接続され、ダイオードＤ４のカソード側はＧＮＤに接続される。
【００５１】
ＮｃｈトランジスタＭＮ５のソースがノードＡに接続され、ＮｃｈトランジスタＭＮ５のゲートがモード制御端子であるノードＧに接続され、ＮｃｈトランジスタＭＮ５のドレインがノードＢに接続されている。
【００５２】
ＥＳＤ保護回路ＥＳＤ１では、電源とＧＮＤの間に、ＰｃｈトランジスタＭＰ８及びＮｃｈトランジスタＭＮ３が直列に接続されている。ＰｃｈトランジスタＭＰ８のソースおよびゲートが電源に接続され、ＰｃｈトランジスタＭＰ８のドレインがノードＢに接続されている。ＮｃｈトランジスタＭＮ３のドレインがノードＢに接続され、ＮｃｈトランジスタＭＮ３のソースおよびゲートがＧＮＤに接続される。
【００５３】
次に、ダイオード測定回路１１の接続を説明する。電源とＧＮＤの間に、ダミー回路ＤＭ２として、ＰｃｈトランジスタＭＰ５、ＭＰ７、ＮｃｈトランジスタＭＮ７、ダイオードＤ５が直列に接続されている。ＰｃｈトランジスタＭＰ５は、ＰｃｈトランジスタＭＰ１及びＭＰ２とカレントミラー接続されている。
【００５４】
ＰｃｈトランジスタＭＰ５のソースが電源に接続され、ＰｃｈトランジスタＭＰ５のゲートがＰｃｈトランジスタＭＰ２のゲート及びドレイン（ノードＮ１）に接続され、ＰｃｈトランジスタＭＰ５のドレインがＰｃｈトランジスタＭＰ７のソースに接続されている。ＰｃｈトランジスタＭＰ７のゲートがモード制御端子であるノードＦに接続され、ＰｃｈトランジスタＭＰ７のドレインがＮｃｈトランジスタＭＮ７のドレイン（ノードＤとする）に接続されている。ノードＤにはパッドＰＡＤ２が接続されている。ＮｃｈトランジスタＭＮ７のゲートはモード制御端子であるノードＪに接続され、ＮｃｈトランジスタＭＮ７のソースはダイオードＤ５のアノード側に接続され、ダイオードＤ５のカソード側はＧＮＤに接続される。
【００５５】
ＮｃｈトランジスタＭＮ６のソースがノードＣに接続され、ＮｃｈトランジスタＭＮ６のゲートがモード制御端子であるノードＨに接続され、ＮｃｈトランジスタＭＮ６のドレインがノードＤに接続されている。
【００５６】
ＥＳＤ保護回路ＥＳＤ２では、電源とＧＤＮの間に、ＰｃｈトランジスタＭＰ９及びＮｃｈトランジスタＭＮ８が直列に接続されている。ＰｃｈトランジスタＭＰ９のソースおよびゲートが電源に接続され、ＰｃｈトランジスタＭＰ９のドレインがノードＤに接続されている。ＮｃｈトランジスタＭＮ８のドレインがノードＤに接続され、ＮｃｈトランジスタＭＮ８のソースおよびゲートがＧＮＤに接続される。
【００５７】
本実施の形態では、基準電圧回路１００において、ＰｃｈトランジスタＭＰ１とＭＰ２のサイズ比Ｎを調整する。ここでは、ＰｃｈトランジスタＭＰ１のサイズを可変に制御することで、ＰｃｈトランジスタＭＰ１とＭＰ２のサイズ比を調整する。図４及び図５は、ＰｃｈトランジスタＭＰ１の具体的な構成例を示している。図４及び図５のように、ＰｃｈトランジスタＭＰ１を複数の電流源と複数のスイッチとで構成することにより、トリミング信号に応じて精度よくサイズ（電流）の調整が可能である。
【００５８】
図４の例では、ＰｃｈトランジスタＭＰ１は、ＰｃｈトランジスタＭＰ１０１〜ＭＰ１０ｎ、ＭＰ１１１〜ＭＰ１１ｎを含んでいる。ＰｃｈトランジスタＭＰ１０１〜ＭＰ１０ｎは、電流Ｉ＿Ｄ１を生成する電流源であり、各トランジスタの電流の合計が電流Ｉ＿Ｄ１となる。ＰｃｈトランジスタＭＰ１１１〜ＭＰ１１ｎは、トリミング信号（トリミングコード）に応じて、電流源であるＰｃｈトランジスタＭＰ１０１〜ＭＰ１０ｎの動作のオン／オフを制御するＭＯＳスイッチである。
【００５９】
電源とＮｃｈトランジスタＭＮ１の間に、ＰｃｈトランジスタＭＰ１０１〜ＭＰ１０ｎのそれぞれと、ＰｃｈトランジスタＭＰ１１１〜ＭＰ１１ｎのそれぞれとが直列に接続されている。ＰｃｈトランジスタＭＰ１０１〜ＭＰ１０ｎのソースは共通接続されて電源に接続され、ＰｃｈトランジスタＭＰ１０１〜ＭＰ１０ｎのドレインのそれぞれはＰｃｈトランジスタＭＰ１１１〜ＭＰ１１ｎのソースのそれぞれに接続されている。ＰｃｈトランジスタＭＰ１０１〜ＭＰ１０ｎのゲートは共通接続されて、図３のようにＰｃｈトランジスタＭＰ２のゲート及びドレイン（ノードＮ１）に接続されている。ＰｃｈトランジスタＭＰ１１１〜ＭＰ１１ｎのドレインは共通接続されて、図３のようにＮｃｈトランジスタＭＮ１のドレイン及びゲート（ノードＮ２）に接続されている。ＰｃｈトランジスタＭＰ１１１〜ＭＰ１１ｎのゲートはトリミング信号の入力端子に接続されている。
【００６０】
図４のＰｃｈトランジスタＭＰ１では、必要な電流分に相当する電流源のＰｃｈトランジスタＭＰ１０１〜ＭＰ１０ｎを、ＰｃｈトランジスタＭＰ１１１〜ＭＰ１１ｎにてトリミング信号（トリミングコード）で選択し、ダイオードＤ１に流す電流Ｉ＿Ｄ１を調整する。図４の例では、電流源である全てのＰｃｈトランジスタＭＰ１０１〜ＭＰ１０ｎに、スイッチであるＰｃｈトランジスタＭＰ１１１〜ＭＰ１１ｎを接続しているが、調整したい電流量に応じて、電流源の一部のトランジスタにのみスイッチとなるトランジスタを接続してもよい。
【００６１】
図５の例は、一部の電流源にスイッチを設けた例である。図５の例では、ＰｃｈトランジスタＭＰ１は、ＰｃｈトランジスタＭＰ１００１〜ＭＰ１０２９、ＭＰ１１００〜ＭＰ１１１９を含んでいる。ＰｃｈトランジスタＭＰ１００１〜ＭＰ１０２９は、電流Ｉ＿Ｄ１を生成する電流源であり、ＰｃｈトランジスタＭＰ１１００〜ＭＰ１１１９は、トリミング信号（トリミングコード）に応じて、電流源の一部であるＰｃｈトランジスタＭＰ１０１０〜ＭＰ１０２９の動作のオン／オフを制御するＭＯＳスイッチである。
【００６２】
電源とＮｃｈトランジスタＭＮ１の間に、ＰｃｈトランジスタＭＰ１００１〜ＭＰ１００９が接続され、ＰｃｈトランジスタＭＰ１０１０〜ＭＰ１０２９のそれぞれと、ＰｃｈトランジスタＭＰ１１００〜ＭＰ１１１９のそれぞれとが直列に接続されている。ＰｃｈトランジスタＭＰ１００１〜ＭＰ１０２９のソースは共通接続されて電源に接続され、ＰｃｈトランジスタＭＰ１００１〜ＭＰ１０２９のゲートは共通接続されて、図３のようにＰｃｈトランジスタＭＰ２のゲート及びドレイン（ノードＮ１）に接続されている。ＰｃｈトランジスタＭＰ１００１〜ＭＰ１００９のドレインは共通接続されて、図３のようにＮｃｈトランジスタＭＮ１のドレイン及びゲート（ノードＮ２）に接続されている。
【００６３】
ＰｃｈトランジスタＭＰ１０１０〜ＭＰ１０２９のドレインのそれぞれはＰｃｈトランジスタＭＰ１１００〜ＭＰ１１１９のソースのそれぞれに接続されている。ＰｃｈトランジスタＭＰ１１００〜ＭＰ１１１９のドレインは共通接続されて、図３のようにＮｃｈトランジスタＭＮ１のドレイン及びゲート（ノードＮ１）に接続されている。ＰｃｈトランジスタＭＰ１１００〜ＭＰ１１１９のゲートはトリミング信号の入力端子に接続されている。
【００６４】
図５のＰｃｈトランジスタＭＰ１では、必要な電流分に相当する電流源のＰｃｈトランジスタＭＰ１００１〜ＭＰ１０２９のうちＭＰ１０１０〜ＭＰ１０２９をＰｃｈトランジスタＭＰ１１００〜ＭＰ１１１９にてトリミング信号（トリミングコード）で選択し、ダイオードＤ１に流す電流Ｉ＿Ｄ１を調整する。
【００６５】
図６は、本実施の形態に係る基準電圧回路を含む半導体装置の構成と、トリミング方法を行うためのシステム構成を示している。図６に示すように、半導体装置（半導体集積回路）２００は、図３の基準電圧回路１００、ダイオード測定モード制御回路１１０、トリミングコード制御回路１２０を備えている。
【００６６】
ダイオード測定モード制御回路１１０は、基準電圧回路１００の動作モードをダイオード測定モードに設定し、また、基準電圧回路１００の動作モードを通常動作モードに設定する。ダイオード測定モード制御回路１１０は、テスタ３００等からの指示に応じて、動作モードを設定するモード制御信号を基準電圧回路１００へ出力する。モード制御信号は、基準電圧回路１００のＰｃｈトランジスタＭＰ６、ＭＰ７、ＮｃｈトランジスタＭＮ４〜ＭＮ７のゲートに与えられる。
【００６７】
トリミングコード制御回路１２０は、トリミングコードに応じたトリミング信号を生成する。トリミングコード制御回路１２０は、レジスタやヒューズ等の不揮発性記憶部を有しており、テスタ３００等からトリミングコードが設定される。トリミングコード制御回路１２０は、設定されるトリミングコードをデコードし、トリミングコードに対応して電流源の電流を制御するトリミング信号を基準電圧回路１００へ出力する。トリミング信号は、図４のＰｃｈトランジスタＭＰ１１１〜ＭＰ１１ｎや図５のＰｃｈトランジスタＭＰ１１００〜ＭＰ１１１９のゲートに与えられる。
【００６８】
テスタ３００は、半導体装置２００のテストを行う装置であり、特に、本実施の形態に係るトリミング方法を実行する装置である。テスタ３００は、測定したダイオードの電圧に応じてトリミングコードを決定するために、予めトリミングコード表３０１を記憶している。トリミングコード表３０１は、ダイオードの電圧（電圧差）とトリミングコードが関連付けて記憶されている。
【００６９】
テスタ３００は、トリミング方法を実行するために必要な機能を有している。例えば、テスタ３００は、ダイオード測定モード制御回路１１０へダイオード測定モードへの切り替えを指示し、パッドＰＡＤ１及びＰＡＤ２にプローブを介して電気的に接続し、パッドＰＡＤ１及びＰＡＤ２を介して基準電圧回路１００のダイオードＤ１及びＤ２の電圧を測定し、トリミングコード表３０１に基づき、測定したダイオード電圧に応じてトリミングコードを決定し、決定したトリミングコードをトリミングコード制御回路１２０へ設定する。
【００７０】
次に、本実施の形態に係るトリミング方法の原理について説明する。本実施の形態では、図３の基準電圧回路１００において、ＰｃｈトランジスタＭＰ１、ＭＰ２、ＭＰ３のサイズ比をＭＰ１：ＭＰ２：ＭＰ３＝Ｎ：１：１とし、それぞれに流れる電流をＮ：１：１とする。またダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３のサイズ比を１：１：１に設定する。
【００７１】
ダイオードＤ１、Ｄ２の電位（ノードＡ、ノードＣの電位）ＶｆＤ１とＶｆＤ２は、それぞれ次の式となる。
ＶｆＤ１＝ｋＴ/ｑ・ｌｎ（Ｉ＿Ｄ１／Ｉｓｏ１）  ・・・（１）
ＶｆＤ２＝ｋＴ/ｑ・ｌｎ（Ｉ＿Ｄ２／Ｉｓｏ２）  ・・・（２）
Ｉ＿Ｄ１＝Ｎ・Ｉ＿Ｄ２  ・・・（３）
ｋＴ／ｑ：熱電圧、常温で約２６ｍＶ
ｋ：ボルツマン定数
Ｔ：絶対温度
ｑ：電子の電荷量
Ｉ＿Ｄ１：ダイオードＤ１の電流
Ｉ＿Ｄ２：ダイオードＤ２の電流
Ｉｓｏ１：ダイオードＤ１の逆飽和電流
Ｉｓｏ２：ダイオードＤ２の逆飽和電流
【００７２】
基準電圧回路１００の回路構成では、ＮｃｈトランジスタＭＮ１のソース電位（ノードＡ）とＮｃｈトランジスタＭＮ２のソース電位（ノードＫ）は同電位となることから、抵抗Ｒ１の両端にかかる電圧ΔＶｆ＝ＶｆＤ１−ＶｆＤ２は、（１）式、（２）式、（３）式より次の式となる。
ΔＶｆ＝ｋＴ／ｑ・ｌｎ（Ｉｓｏ２・Ｉ＿Ｄ１／Ｉｓｏ１・Ｉ＿Ｄ２）＝ｋＴ／ｑ・ｌｎ（Ｎ・Ｉｓｏ２／Ｉｓｏ１）  ・・・（４）
【００７３】
製造バラツキが無視できる場合、Ｉｓｏ１＝Ｉｓｏ２として、電圧ΔＶｆは次の式となる。
ΔＶｆ＝ｋＴ／ｑ・ｌｎＮ  ・・・（５）
【００７４】
ＰｃｈトランジスタＭＰ２とＭＰ３はカレントミラーで同じ電流のため、基準電圧Ｖｒｅｆは次の式で表せる。
Ｖｒｅｆ＝Ｒ２／Ｒ１・ΔＶｆ＋ＶＦ（Ｄ３）・・・（６）
＝Ｒ２／Ｒ１×ｋＴ／ｑ・ｌｎＮ＋ＶＦ（Ｄ３）・・・（７）
ＶＦ（Ｄ３）：ダイオードＤ３のアノード・カソード間の電圧
【００７５】
（７）式より、高精度の基準電圧Ｖｒｅｆを得るためには、抵抗、ダイオード等をトリミング調整させ改善する方法が考えられる。本実施の形態では、トリミング方法の一つとして、ダイオードＤ１、Ｄ２の電流印加電圧測定を行い、ダイオードＤ１に流れる電流をトリミング調整する。（４）式、（７）式より基準電圧Ｖｒｅｆは次の式に書き換えられる。
Ｖｒｅｆ＝Ｒ２／Ｒ１×ｋＴ／ｑ・ｌｎ（Ｎ・Ｉｓｏ２／Ｉｓｏ１）＋ＶＦ（Ｄ３）・・・（８）
【００７６】
すなわち、本実施の形態では、ダイオードの製造バラツキが無視できない場合に、高精度の基準電圧Ｖｒｅｆを得るため、（８）式中のｌｎ（Ｎ・Ｉｓｏ２／Ｉｓｏ１）＝ｌｎＮ＋ｌｎ（Ｉｓｏ２／Ｉｓｏ１）の項を調整する。
【００７７】
図７は、本実施の形態に係る基準電圧回路のトリミング方法を示すフローチャートである。このトリミング方法は、基準電圧回路を含む半導体装置のテスト工程において行われる。
【００７８】
まず、ダイオード測定モードに設定する（Ｓ１０）。すなわち、テスタ３００がダイオードの電圧を測定するため、ダイオード測定モード制御回路１１０へモードの切り替えを指示し、ダイオード測定モード制御回路１１０が、ダイオード測定モードに設定するためのモード制御信号を基準電圧回路１００へ出力し、基準電圧回路１００のダイオードＤ４、Ｄ５に流れる電流を停止させる。
【００７９】
具体的には、図８に示すように、ダイオード測定モード制御回路１１０が、ＰｃｈトランジスタＭＰ６のゲート（ノードＥ）及びＭＰ７（ノードＦ）にＨｉの信号を与え、ＮｃｈトランジスタＭＮ４のゲート（ノードＩ）及びＭＮ７のゲート（ノードＪ）にＬｏｗの信号を与えることで、各トランジスタをオフ動作させる。さらに、ＮｃｈトランジスタＭＮ５のゲート（ノードＧ）及びＭＮ６のゲート（ノードＨ）にＨｉの信号を与えることで、各トランジスタをオン動作させる。これにより、パッドＰＡＤ１とダイオードＤ１（ノードＡ）が接続され、パッドＰＡＤ２とダイオードＤ２（ノードＣ）が接続されて、ダイオードの電圧測定が可能となる。また、電圧測定に影響しないようにＰｃｈトランジスタＭＰ４、ＭＰ５、ダイオードＤ４、Ｄ５が切断される。ＰｃｈトランジスタＭＰ１、ＭＰ２のゲート（ノードＮ１）にＨｉの信号を与える等でダイオードＤ１、Ｄ２に回路電源により流れる電流を停止させる。
【００８０】
次いで、ダイオードの電圧測定を行う（Ｓ１１）。すなわち、テスタ３００は、パッドＰＡＤ１、ＰＡＤ２にプロービングを行い、パッドＰＡＤ１、ＰＡＤ２を介してダイオードＤ１、Ｄ２と電気的に接続し、ダイオードＤ１、Ｄ２に対してそれぞれ電流印加電圧測定を行う。電圧測定は、トランジスタのリーク電流の影響を避けるため、高温ではない室温以下で行うことが好ましい。例えば、２μＡの電流印加の同じ測定条件で、ダイオードＤ１、Ｄ２の電圧（Ｖｆ＿Ｄ１＿ｔｒｉｍ、Ｖｆ＿Ｄ２＿ｔｒｉｍ）をそれぞれ測定する。
【００８１】
テスタ３００は、測定結果より差電圧ΔＶｆ＿ｔｒｉｍ＝Ｖｆ＿Ｄ１＿ｔｒｉｍ−Ｖｆ＿Ｄ２＿ｔｒｉｍを求める。理論的には、差電圧ΔＶｆ＿ｔｒｉｍは次の式となる。
ΔＶｆ＿ｔｒｉｍ＝Ｖｆ＿Ｄ１＿ｔｒｉｍ−Ｖｆ＿Ｄ２＿ｔｒｉｍ＝ｋＴ／ｑ・ｌｎ（Ｉｓｏ２／Ｉｓｏ１）・・・（９）
【００８２】
製造バラツキにより逆飽和電流Ｉｓｏ１≠逆飽和電流Ｉｓｏ２となる場合、差電圧ΔＶｆ＿ｔｒｉｍに誤差が生じる。ダイオードＤ１に流れる電流量をＰｃｈトランジスタＭＰ１とＭＰ２のサイズ比Ｎで調整することで、この誤差分を補正する。
【００８３】
次いで、トリミングコードを決定する（Ｓ１２）。すなわち、テスタ３００は、ダイオード測定の差電圧の結果に基づいて、ＰｃｈトランジスタＭＰ１とＭＰ２のサイズ比Ｎを調整し、高精度の基準電圧となるようにトリミングコードを決定する。測定した差電圧ΔＶｆ＿ｔｒｉｍと高精度の基準電圧となるＰｃｈトランジスタＭＰ１とＭＰ２のサイズ比Ｎとの関係は予めシミュレーションより求め、トリミングコード表３０１をテスタ３００に作成しておく。テスタ３００は、トリミングコード表３０１に基づいて、差電圧ΔＶｆ＿ｔｒｉｍに応じたトリミングコードを決定する。
【００８４】
次いで、トリミングコードをレジスタに書き込む（Ｓ１３）。すなわち、テスタ３００は、決定したトリミングコードを半導体装置２００のレジスタ（トリミングコード制御回路１２０）に書き込む。トリミングコード制御回路１２０は、書き込まれたトリミングコードに応じてトリミング信号を生成し、基準電圧回路１００に出力する。例えば、トリミングコードに応じて、レーザートリミング、ｅＦｕｓｅ等のよく知られているトリミング方法で、ダイオードＤ１に流す電流Ｉ＿Ｄ１を調整する。
【００８５】
例えば、図４に示したように、ＰｃｈトランジスタＭＰ１を、電流源となるＰｃｈトランジスタＭＰ１０１〜ＭＰ１０ｎと、電流源を制御するスイッチとなるＰｃｈトランジスタＭＰ１１１〜ＭＰ１１ｎとで構成する。この場合、トリミングコード制御回路１２０は、トリミングコードに応じたトリミング信号により、ＰｃｈトランジスタＭＰ１１１〜ＭＰ１１ｎのオン／オフを制御し、電流Ｉ＿Ｄ１を調整する。このトリミングにより、ダイオードＤ１とＤ２のリーク電流を含めた製造バラツキ差を補正することができる。
【００８６】
図５に示したようにＰｃｈトランジスタＭＰ１を構成した場合の具体的な調整方法について説明する。図５のように、ＰｃｈトランジスタＭＰ１を、電流源となるＰｃｈトランジスタＭＰ１００１〜ＭＰ１０２９と、電流源のうちＰｃｈトランジスタＭＰ１０１０〜ＭＰ１０２９を制御するスイッチとなるＰｃｈトランジスタＭＰ１１００〜ＭＰ１１１９とで構成する。
【００８７】
例えば、ダイオードＤ１に流す電流Ｉ＿Ｄ１とダイオードＤ２に流す電流Ｉ＿Ｄ２の電流比をＩ＿Ｄ１：Ｉ＿Ｄ２＝１０μＡ：１μＡ（＝１０：１）と設定した場合に、図５のＰｃｈトランジスタＭＰ１で電流Ｉ＿Ｄ１を調整する。一般的にＭＯＳトランジスタの飽和特性での電流Ｉｄｓは次の（１０）式の様に表せる。
Ｉｄｓ＝１／２・μＣｏｘ・Ｗ／Ｌ・（Ｖｇｓ−Ｖｔ）２  ・・・（１０）
Ｉｄｓ：ソース・ドレイン電流
μ：キャリア移動度
Ｃｏｘ：ゲート酸化膜の単位面積当たりの容量
Ｗ：チャネル幅
Ｌ：チャネル長さ
Ｖｇｓ：ゲート・ソース間電圧
Ｖｔ：しきい値電圧
【００８８】
図５のＰｃｈトランジスタＭＰ１で、ＰｃｈトランジスタＭＰ１００１〜ＭＰ１００９の９個のトランジスタをＷ／Ｌ＝１０μｍ／１０μｍと設定し、それぞれのトランジスタの電流が１μＡとなるようなゲート電圧であるＶ＿ｂｉａｓを（１０）式より決める。実際はシミュレーションによりＶ＿ｂｉａｓを微調整する。これらのＰｃｈトランジスタＭＰ１００１〜ＭＰ１００９の９個のトランジスタはダイオードＤ１に流す電流Ｉ＿Ｄ１に９μＡを流す。
【００８９】
次に、ＰｃｈトランジスタＭＰ１０１０〜ＭＰ１０２９の２０個のトランジスタをＷ／Ｌ＝１μｍ／１０μｍと設定し、それぞれのトランジスタの電流を０．１μＡと設定する。ＰｃｈトランジスタＭＰ１０１０〜ＭＰ１０２９の２０個のトランジスタはＭＯＳスイッチに相当する。ＰｃｈトランジスタＭＰ１１００〜ＭＰ１１１９はトリミング信号（トリミングコード）で制御され、０〜２μＡを０．１μＡステップで変更可能となる。これにより、ダイオードＤ１に流す電流Ｉ＿Ｄ１は１０±１μＡを０．１μＡステップで変更可能となる。
【００９０】
必要に応じて、ＰｃｈトランジスタＭＰ１０１０〜ＭＰ１０２９のトランジスタの個数、Ｗ／Ｌを変更することで可変範囲、ステップ幅を適正に変更してもよい。また、ＰｃｈトランジスタＭＰ１０１０〜ＭＰ１０２９のＷ／Ｌは全て一律同じ値である必要はない。例えば、ＰｃｈトランジスタＭＰ１０１０〜ＭＰ１０２９のＬは１０μｍ一定とし、ＷをそれぞれＷ＝１０、９、８、７、６、５、４、３、２、１、０．９、０．８、０．７、０．６、０．５、０．４、０．３、０．２、０．１、０．０５μｍと変えることで、可変範囲、ステップ幅を変更してもよい。
【００９１】
図７のような半導体装置のテスト工程において、基準電圧回路１００のトリミングが行われ、半導体装置２００にトリミングコードが書き込まれた状態となる。その後、半導体装置の製造が完了し、半導体装置に電源投入されると、基準電圧回路１００は通常動作モードで動作する。基準電圧回路１００の通常動作モードにおける動作について説明する。
【００９２】
図３の基準電圧回路１００において、ダイオードＤ４はダイオードＤ１と同じサイズ（構成）、ダイオードＤ５はダイオードＤ２と同じサイズ（構成）とし、ＰｃｈトランジスタＭＰ４はＰｃｈトランジスタＭＰ１と同じサイズ（構成）、ＰｃｈトランジスタＭＰ５はＰｃｈトランジスタＭＰ２と同じサイズ（構成）に設定する。ＮｃｈトランジスタＭＮ１とＭＮ２のサイズ比をＮ：１に設定する。また、ＰｃｈトランジスタＭＰ６、ＭＰ７とＮｃｈトランジスタＭＮ４、ＭＮ５、ＭＮ６、ＭＮ７はオン抵抗が十分小さい値になるようトランジスタ定数を設定する。
【００９３】
通常動作モードで通常の基準電圧回路として使用する場合、例えば、ダイオード測定モード制御回路１１０が、ＰｃｈトランジスタＭＰ６、ＭＰ７とＮｃｈトランジスタＭＮ４、ＭＮ５、ＭＮ６、ＭＮ７を制御し通常動作とする。
【００９４】
具体的には、図９に示すように、ダイオード測定モード制御回路１１０が、ＮｃｈトランジスタＭＮ５のゲート（ノードＧ）及びＮｃｈトランジスタＭＮ６のゲート（ノードＨ）にＬｏｗの信号を与えることで、ＮｃｈトランジスタＭＮ５及びＭＮ６をオフ動作とする。さらに、ＮｃｈトランジスタＭＮ４のゲート（ノードＩ）及びＮｃｈトランジスタＭＮ７のゲート（ノードＪ）にＨｉの信号を与え、ＰｃｈトランジスタＭＰ６のゲート（ノードＥ）及びＰｃｈトランジスタＭＰ７のゲート（ノードＦ）にＬｏｗの信号を与えることで、ＮｃｈトランジスタＭＮ４及びＭＮ７、ＰｃｈトランジスタＭＰ６、ＭＰ７の４つのトランジスタをオン動作とする。これにより、パッドＰＡＤ１とダイオードＤ１（ノードＡ）が切断され、パッドＰＡＤ２とダイオードＤ２（ノードＣ）が切断されて、ダイオード測定回路１０及び１１が基準電流生成回路１（基準電圧回路）から切り離される。また、ＰｃｈトランジスタＭＰ４とダイオードＤ４が直列接続され、ＰｃｈトランジスタＭＰ５とダイオードＤ５が直列接続され、基準電流生成回路１（基準電圧回路）のダミー回路として等価に動作可能となる。
【００９５】
そうすると、上記のように、ＰｃｈトランジスタＭＰ４とＭＰ１を同じサイズに設定しているため、ダイオードＤ４に流れる電流はダイオードＤ１に流れる電流と等しくなり、また、ＰｃｈトランジスタＭＰ５とＭＰ２と同じサイズに設定しているため、ダイオードＤ５に流れる電流はダイオードＤ２に流れる電流と等しくなる。さらに、ダイオードＤ４とＤ１を同じサイズに設定しているため、ノードＡとノードＢの電位が等しくなり、また、ダイオードＤ５とＤ２を同じサイズに設定しているため、ノードＣとノードＤの電位が等しくなる。したがって、ＮｃｈトランジスタＭＮ５、ＭＮ６を介してダイオードＤ１、Ｄ２へ流れるリーク電流（Ｉ＿ｌｅａｋ１、Ｉ＿ｌｅａｋ２）を防ぐことができる。
【００９６】
以上のように、本実施の形態では、ダイオードＤ１、Ｄ２のアノード側の電圧、すなわちノードＡ、ノードＣの電圧を測定する測定回路を設け、測定したダイオードの差電圧に応じて、ＰｃｈトランジスタＭＰ１の電流値をトリミング調整することとした。これにより、ダイオードＤ１、Ｄ２で生じるリーク電流による変動を補正し高精度な基準電圧回路を実現できる。さらに、ダイオードＤ１、Ｄ２の逆飽和電流密度Ｉｓｏの製造バラツキも同時に補正することができるため、より高精度な基準電圧回路を実現できる。
【００９７】
また、上記前提例では、ダイオード測定回路を設けることにより、ＥＳＤ保護回路からリーク電流が発生し基準電圧の精度を劣化させていた。これに対し、本実施の形態では、トリミング後の通常動作時において、ノードＡとノードＢの電圧を同電位、ノードＣとノードＤの電圧を同電位にすることで、ＰｃｈトランジスタＭＰ８、ＮｃｈトランジスタＭＮ３およびＰｃｈトランジスタＭＰ９、ＮｃｈトランジスタＭＮ８で構成されるＥＳＤ保護素子からのリーク電流の影響を排除することができる。よって、ダイオード測定のための測定回路１０及び１１を設けても、基準電圧回路の動作に影響を与えることなく、高精度な基準電圧を生成することができる。
【００９８】
（実施の形態２）
以下、図面を参照して実施の形態２について説明する。本実施の形態は、実施の形態１に対し、ダイオード測定回路を１つに共通化した例である。ダイオード測定回路以外の構成及び動作については、実施の形態１と同様であるため、説明を適宜省略する。
【００９９】
図１０は、本実施の形態に係る基準電圧回路の構成を示す回路図である。図１０に示すように、本実施の形態に係る基準電圧回路１００は、基準電流生成回路１、基準電圧出力回路２、ダイオード測定回路１２を備えている。
【０１００】
基準電流生成回路１は、実施の形態１の図３と同様に、ＰｃｈトランジスタＭＰ１１及びＭＰ１２、ＮｃｈトランジスタＭＮ１１及びＭＮ１２、ダイオードＤ１１、Ｄ１２、抵抗Ｒ１１を備えている。ＰｃｈトランジスタＭＰ１１またはＭＰ１２をサイズの調整が可能なトランジスタとする。例えば、実施の形態１と同様に、ＰｃｈトランジスタＭＰ１は、図４や図５のように構成されている。
【０１０１】
基準電流生成回路１では、電源とＧＮＤの間に、第１の直列回路として、ＰｃｈトランジスタＭＰ１１、ＮｃｈトランジスタＭＮ１１、ダイオードＤ１１が直列に接続され、第２の直列回路として、ＰｃｈトランジスタＭＰ１２、ＮｃｈトランジスタＭＮ１２、抵抗Ｒ１１、ダイオードＤ１２が直列に接続されている。ＰｃｈトランジスタＭＰ１１及びＭＰ１２はノードＮ１１を介してカレントミラー接続され、ＮｃｈトランジスタＭＮ１１及びＭＮ１２もノードＮ１２を介してカレントミラー接続されている。なお、ダイオードＤ１１のアノード側をノードＡ１とし、ＮｃｈトランジスタＭＮ１２のソース側をノードＫ１とし、ダイオードＤ１２のアノード側をノードＣ１とする。
【０１０２】
基準電圧出力回路２は、実施の形態１の図３と同様に、ＰｃｈトランジスタＭＰ１３、ダイオードＤ１３、抵抗Ｒ１２を備えている。基準電圧出力回路２では、電源とＧＮＤの間に、第３の直列回路として、ＰｃｈトランジスタＭＰ１３、抵抗Ｒ１２、ダイオードＤ１３が直列に接続されている。ＰｃｈトランジスタＭＰ１３は、ＰｃｈトランジスタＭＰ１１及びＭＰ１２とノードＮ１１を介してカレントミラー接続されている。
【０１０３】
実施の形態１の図３と同様に、ＰｃｈトランジスタＭＰ１１、ＭＰ１２、ＭＰ１３は、カレントミラー比に応じて、ＰｃｈトランジスタＭＰ１１からダイオードＤ１１へ電流Ｉ＿Ｄ１１が流れ、ＰｃｈトランジスタＭＰ１２から抵抗Ｒ１１及びダイオードＤ１２へ電流Ｉ＿Ｄ１２が流れ、ＰｃｈトランジスタＭＰ１３から抵抗Ｒ１２及びダイオードＤ１３へ電流Ｉ＿Ｄ１３が流れ、電流Ｉ＿Ｄ１３が抵抗Ｒ１２及びダイオードＤ１３により電圧に変換されて、出力端子Ｔｏｕｔから基準電圧Ｖｒｅｆが出力される。
【０１０４】
本実施の形態のダイオード測定回路１２は、実施の形態１の図３ではダイオードごとに測定回路を設けていたのに対し、１つの測定回路に共通化している。すなわち、ダイオード測定回路１２は、基準電流生成回路１のダイオードＤ１１及びＤ１２の電圧を測定するための回路であり、ＮｃｈトランジスタＭＮ１１とダイオードＤ１１との間のノードＡ１の電位をパッドＰＡＤ１１で測定可能にし、また、抵抗Ｒ１１とダイオードＤ１２との間のノードＣ１の電位をパッドＰＡＤ１１で測定可能にする。
【０１０５】
ダイオード測定回路１２は、ノードＡ１とパッドＰＡＤ１１の間の接続／切断を切り替えるＮｃｈトランジスタＭＮ１５、ノードＣ１とパッドＰＡＤ１１の間の接続／切断を切り替えるＮｃｈトランジスタＭＮ１６、パッドＰＡＤ１１からのＥＳＤ保護を行うＥＳＤ保護回路ＥＳＤ１１を備えている。ＥＳＤ保護回路ＥＳＤ１１は、ＰｃｈトランジスタＭＰ１９、ＮｃｈトランジスタＭＮ１８を備えている。さらに、ダイオード測定回路１０は、基準電流生成回路１の第１の直列回路（ＰｃｈトランジスタＭＰ１１、ダイオードＤ１１）及び第２の直列回路（ＰｃｈトランジスタＭＰ１２、ダイオードＤ１２）に対応したダミー回路ＤＭ１１を備える。
【０１０６】
ダミー回路ＤＭ１１は、ＰｃｈトランジスタＭＰ１１及びＭＰ１２に対応したＰｃｈトランジスタＭＰ１５、ＰｃｈトランジスタＭＰ１５とパッドＰＡＤ１１（ノードＤ９）の間の接続／切断を切り替えるＰｃｈトランジスタＭＰ１７、ダイオードＤ１１及びＤ１２に対応したダイオードＤ１５、ダイオードＤ１５とパッドＰＡＤ１１（ノードＤ９）の間の接続／切断を切り替えるＮｃｈトランジスタＭＮ１７を備えている。
【０１０７】
ダイオード測定回路１２では、電源とＧＮＤの間に、ダミー回路ＤＭ１１として、ＰｃｈトランジスタＭＰ１５、ＭＰ１７、ＮｃｈトランジスタＭＮ１７、ダイオードＤ１５が直列に接続されている。ＰｃｈトランジスタＭＰ１５は、ＰｃｈトランジスタＭＰ１１及びＭＰ１２とカレントミラー接続されている。
【０１０８】
ＰｃｈトランジスタＭＰ１５のソースが電源に接続され、ＰｃｈトランジスタＭＰ１５のゲートがＰｃｈトランジスタＭＰ１２のゲート及びドレイン（ノードＮ１１）に接続され、ＰｃｈトランジスタＭＰ１５のドレインがＰｃｈトランジスタＭＰ１７のソースに接続されている。
ＰｃｈトランジスタＭＰ１７のゲートがモード制御端子であるノードＦ１に接続され、ＰｃｈトランジスタＭＰ１７のドレインがＮｃｈトランジスタＭＮ１６のドレイン（ノードＤ９とする）に接続されている。ノードＤ９にはパッドＰＡＤ１１が接続されている。ＮｃｈトランジスタＭＮ１７のゲートはモード制御端子であるノードＪ１に接続され、ＮｃｈトランジスタＭＮ１７のソースはダイオードＤ１５のアノード側に接続され、ダイオードＤ１５のカソード側はＧＮＤに接続される。
【０１０９】
ＮｃｈトランジスタＭＮ１６のソースがノードＣ１に接続され、ＮｃｈトランジスタＭＮ１６のゲートがモード制御端子であるノードＨ１に接続され、ＮｃｈトランジスタＭＮ１６のドレインがノードＤ９に接続されている。ＮｃｈトランジスタＭＮ１５のソースがノードＡ１に接続され、ＮｃｈトランジスタＭＮ１５のゲートがモード制御端子であるノードＧ１に接続され、ＮｃｈトランジスタＭＮ１５のドレインがノードＤ９に接続されている。
【０１１０】
ＥＳＤ保護回路ＥＳＤ１１では、電源とＧＮＤの間に、ＰｃｈトランジスタＭＰ１９及びＮｃｈトランジスタＭＮ１８が直列に接続されている。ＰｃｈトランジスタＭＰ１９のソースおよびゲートが電源に接続され、ＰｃｈトランジスタＭＰ１９のドレインがノードＤ９に接続されている。ＮｃｈトランジスタＭＮ１８のドレインがノードＤ９に接続され、ＮｃｈトランジスタＭＮ１８のソースおよびゲートがＧＮＤに接続される。
【０１１１】
図１１は、本実施の形態に係る基準電圧回路を含む半導体装置の構成と、トリミング方法を行うためのシステム構成を示している。図１１に示すように、半導体装置（半導体集積回路）２００は、図１０の基準電圧回路１００、ダイオード測定モード制御回路１１０、トリミングコード制御回路１２０を備えている。図１１では、実施の形態１の図６に対し、１つのパッドＰＡＤ１１を介して基準電圧回路とテスタが接続される。
【０１１２】
ダイオード測定モード制御回路１１０は、基準電圧回路１００の動作モードをダイオード測定モードに設定し、また、基準電圧回路１００の動作モードを通常動作モードに設定する。ダイオード測定モード制御回路１１０は、動作モードを設定するモード制御信号を、基準電圧回路１００のＰｃｈトランジスタＭＰ１７、ＮｃｈトランジスタＭＮ１５〜ＭＮ１７のゲートに与える。
【０１１３】
トリミングコード制御回路１２０は、テスタ３００から設定されるトリミングコードに応じてトリミング信号を生成し、基準電圧回路１００へ出力する。
【０１１４】
テスタ３００は、パッドＰＡＤ１１にプローブを介して電気的に接続し、パッドＰＡＤ１１を介して基準電圧回路１００のダイオードＤ１及びＤ２の電圧を測定し、トリミングコード表３０１に基づき、測定したダイオード電圧に応じてトリミングコードを決定する。
【０１１５】
次に、本実施の形態に係るトリミング方法の原理について説明する。本実施の形態では、図１０の基準電圧回路１００において、ＰｃｈトランジスタＭＰ１１、ＭＰ１２、ＭＰ１３のサイズ比をＮ：１：１とし、それぞれに流れる電流をＮ：１：１とする。またダイオードＤ１１、Ｄ１２、Ｄ１３のサイズ比を１：１：１に設定する。
【０１１６】
ダイオードＤ１１、Ｄ１２の電位（ノードＡ１、ノードＣ１の電位）ＶｆＤ１１とＶｆＤ１２は、それぞれ次の式となる。
ＶｆＤ１１＝ｋＴ/ｑ・ｌｎ（Ｉ＿Ｄ１１／Ｉｓｏ１１）  ・・・（１１）
ＶｆＤ１２＝ｋＴ/ｑ・ｌｎ（Ｉ＿Ｄ１２／Ｉｓｏ１２）  ・・・（１２）
Ｉ＿Ｄ１１＝Ｎ・Ｉ＿Ｄ１２  ・・・（１３）
ｋＴ／ｑ：熱電圧、常温で約２６ｍＶ
ｋ：ボルツマン定数
Ｔ：絶対温度
ｑ：電子の電荷量
Ｉ＿Ｄ１１：ダイオードＤ１１の電流
Ｉ＿Ｄ１２：ダイオードＤ１２の電流
Ｉｓｏ１１：ダイオードＤ１１の逆飽和電流
Ｉｓｏ１２：ダイオードＤ１２の逆飽和電流
【０１１７】
基準電圧回路１００の回路構成では、ＮｃｈトランジスタＭＮ１１のソース電位（ノードＡ１）とＮｃｈトランジスタＭＮ１２のソース電位（ノードＫ１）は同電位となることから、抵抗Ｒ１１の両端にかかる電圧ΔＶｆ＝ＶｆＤ１１−ＶｆＤ１２は、（１１）式、（１２）式、（１３）式より次の式となる。
ΔＶｆ＝ｋＴ／ｑ・ｌｎ（Ｉｓｏ２・Ｉ＿Ｄ１／Ｉｓｏ１・Ｉ＿Ｄ２）＝ｋＴ／ｑ・ｌｎ（Ｎ・Ｉｓｏ２／Ｉｓｏ１）  ・・・（１４）
【０１１８】
製造バラツキが無視できる場合、Ｉｓｏ１１＝Ｉｓｏ１２として電圧ΔＶｆは次の式となる。
ΔＶｆ＝ｋＴ／ｑ・ｌｎＮ  ・・・（１５）
【０１１９】
ＰｃｈトランジスタＭＰ１２とＭＰ１３はカレントミラーで同じ電流のためＶｒｅｆは次の式で表せる。
Ｖｒｅｆ＝Ｒ１２／Ｒ１１・ΔＶｆ＋ＶＦ（Ｄ１３）・・・（１６）
＝Ｒ１２／Ｒ１１×ｋＴ／ｑ・ｌｎＮ＋ＶＦ（Ｄ１３）・・・（１７）
ＶＦ（Ｄ１３）：ダイオードＤ１３のアノード・カソード間の電圧
【０１２０】
（１７）式より、高精度の基準電圧Ｖｒｅｆを得るためには、抵抗、ダイオード等をトリミング調整させ改善する方法が考えられる。本実施の形態では、実施の形態１と同様に、トリミング方法の一つとして、ダイオードＤ１１、Ｄ１２の電流印加電圧測定を行い、ダイオードＤ１１に流れる電流をトリミング調整する。（１４）式、（１７）式より基準電圧Ｖｒｅｆは次の式に書き換えられる。
Ｖｒｅｆ＝Ｒ１２／Ｒ１１×ｋＴ／ｑ・ｌｎ（Ｎ・Ｉｓｏ１２／Ｉｓｏ１１）＋ＶＦ（Ｄ１３）・・・（１８）
【０１２１】
すなわち、本実施の形態では、ダイオード製造バラツキが無視できない場合に、高精度の基準電圧Ｖｒｅｆを得るため、（１８）式中のｌｎ（Ｎ・Ｉｓｏ１２／Ｉｓｏ１１）＝ｌｎＮ＋ｌｎ（Ｉｓｏ１２／Ｉｓｏ１１）の項を調整する。
【０１２２】
図１２は、本実施の形態に係る基準電圧回路のトリミング方法を示すフローチャートである。このトリミング方法は、実施の形態１の図７と同様、基準電圧回路を含む半導体装置のテスト工程において行われる。
【０１２３】
まず、ダイオードＤ１１測定モードに設定し（Ｓ２０）、ダイオードＤ１１の電圧を測定する（Ｓ２１）。すなわち、テスタ３００からの指示に応じて、ダイオード測定モード制御回路１１０が、ダイオードＤ１１測定モードに設定するためのモード制御信号を基準電圧回路１００へ出力する。
【０１２４】
具体的には、図１３に示すように、ダイオード測定モード制御回路１１０が、ＰｃｈトランジスタＭＰ１７（ノードＦ１）にＨｉの信号を与え、ＮｃｈトランジスタＭＮ１６のゲート（ノードＨ１）及びＭＮ１７のゲート（ノードＪ１）にＬｏｗの信号を与えることで、各トランジスタをオフ動作させる。さらに、ＮｃｈトランジスタＭＮ１５のゲート（ノードＧ１）にＨｉの信号を与えることで、トランジスタをオン動作させる。これにより、パッドＰＡＤ１１とダイオードＤ１１（ノードＡ１）が接続され、ダイオードＤ１１の電圧測定が可能となる。また、ダイオードＤ１１の電圧測定に影響しないようにＰｃｈトランジスタＭＰ１５、ダイオードＤ１５、Ｄ１２が切断される。
【０１２５】
さらに、テスタ３００は、パッドＰＡＤ１１にプロービングを行い、パッドＰＡＤ１１を介してダイオードＤ１１と電気的に接続し、ダイオードＤ１１の電圧（Ｖｆ＿Ｄ１１＿ｔｒｉｍ）を測定する。
【０１２６】
次いで、ダイオードＤ１２測定モードに設定し（Ｓ２２）、ダイオードＤ１２の電圧を測定する（Ｓ２３）。すなわち、テスタ３００からの指示に応じて、ダイオード測定モード制御回路１１０が、ダイオードＤ１２測定モードに設定するためのモード制御信号を基準電圧回路１００へ出力する。
【０１２７】
具体的には、図１４に示すように、ダイオード測定モード制御回路１１０が、ＰｃｈトランジスタＭＰ１７（ノードＦ１）にＨｉの信号を与え、ＮｃｈトランジスタＭＮ１５のゲート（ノードＧ１）及びＭＮ１７のゲート（ノードＪ１）にＬｏｗの信号を与えることで、トランジスタをオフ動作させる。さらにＮｃｈトランジスタＭＮ１６のゲート（ノードＨ１）にＨｉの信号を与えることで、トランジスタをオン動作させる。これにより、パッドＰＡＤ１１とダイオードＤ１２（ノードＣ１）が接続され、ダイオードＤ１２の電圧測定が可能となる。また、ダイオードＤ１２の電圧測定に影響しないようにＰｃｈトランジスタＭＰ１５、ダイオードＤ１５、Ｄ１１が切断される。ＰｃｈトランジスタＭＰ１１、ＭＰ１２のゲート（ノードＮ１１）にＨｉの信号を与える等でダイオードＤ１１、Ｄ１２に回路電源により流れる電流を停止させる。
【０１２８】
さらに、テスタ３００は、パッドＰＡＤ１１を介してダイオードＤ１２と電気的に接続し、ダイオードＤ１２の電圧（Ｖｆ＿Ｄ１２＿ｔｒｉｍ）を測定する。
【０１２９】
次いで、トリミングコードを決定し（Ｓ２４）、トリミングコードをレジスタに書き込む（Ｓ２５）。実施の形態１の図７のＳ１２及びＳ１３と同様に、テスタ３００は、差電圧ΔＶｆ＿ｔｒｉｍ＝Ｖｆ＿Ｄ１１＿ｔｒｉｍ−Ｖｆ＿Ｄ１２＿ｔｒｉｍを求め、トリミングコード表３０１に基づいて、差電圧ΔＶｆ＿ｔｒｉｍに応じたトリミングコードを決定する。テスタ３００は、決定したトリミングコードを半導体装置２００のレジスタ（トリミングコード制御回路１２０）に書き込む。トリミングコード制御回路１２０は、トリミングコードに応じたトリミング信号を基準電圧回路１００に出力し、ＰｃｈトランジスタＭＰ１を制御してダイオードＤ１１に流れる電流Ｉ＿Ｄ１１を調整する。このトリミングにより、ダイオードＤ１１とＤ１２のリーク電流を含めた製造バラツキ差を補正することができる。
【０１３０】
図１２のような半導体装置のテスト工程において、基準電圧回路のトリミングが行われ、半導体装置２００にトリミングコードが書き込まれた状態となる。その後、半導体装置の製造が完了し、半導体装置に電源投入されると、基準電圧回路１００は通常動作モードで動作する。基準電圧回路１００の通常動作モードにおける動作について説明する。
【０１３１】
図１０の基準電圧回路１００において、ダイオードＤ１１はダイオードＤ１２、Ｄ１３と同じサイズ（構成）とし、ＰｃｈトランジスタＭＰ１１、ＭＰ１２のサイズ比をＮ：１に設定し、ＰｃｈトランジスタＭＰ１２、ＭＰ１３のサイズ比を１：１に設定し、ＰｃｈトランジスタＭＰ１２、ＭＰ１５のサイズ比を１：Ｍに設定する。ＮｃｈトランジスタＭＮ１１とＭＮ１２のサイズ比をＮ：１に設定する。また、ＰｃｈトランジスタＭＰ１７とＮｃｈトランジスタＭＮ１５、ＭＮ１６、ＭＮ１７はオン抵抗が十分小さい値になるようトランジスタ定数を設定する。
【０１３２】
通常動作モードで通常の基準電圧回路として使用する場合、例えば、ダイオード測定モード制御回路１１０が、ＰｃｈトランジスタＭＰ１７とＮｃｈトランジスタＭＮ１５、ＭＮ１６、ＭＮ１７を制御し通常動作とする。
【０１３３】
具体的には、図１５示すように、ダイオード測定モード制御回路１１０が、ＮｃｈトランジスタＭＮ１５のゲート（ノードＧ１）及びＮｃｈトランジスタＭＮ１６のゲート（ノードＨ１）にＬｏｗの信号を与えることで、ＮｃｈトランジスタＭＮ１５及びＭＮ１６をオフ動作とする。さらに、ダイオード測定モード制御回路１１０が、ＮｃｈトランジスタＭＮ１７のゲート（ノードＪ１）にＨｉの信号を与え、ＰｃｈトランジスタＭＰ１７のゲート（ノードＦ１）にＬｏｗの信号を与えることで、ＮｃｈトランジスタＭＮ１７、ＰｃｈトランジスタＭＰ１７の２つのトランジスタをオン動作とする。これにより、パッドＰＡＤ１とダイオードＤ１（ノードＡ）及びダイオードＤ２（ノードＣ）が切断されて、ダイオード測定回路１０及び１１が基準電流生成回路１（基準電圧回路）から切り離される。また、ＰｃｈトランジスタＭＰ１５とダイオードＤ１５が直列接続され、基準電流生成回路１（基準電圧回路）のダミー回路として動作可能となる。
【０１３４】
また、本実施の形態では、ＰｃｈトランジスタＭＰ１１、ＭＰ１２、ＭＰ１５のサイズ比及びダイオードＤ１１、Ｄ１２、Ｄ１５のサイズにより、ノードＤ９の電位をノードＡ１とノードＣ１の中間電位に設定する。例えば、ノードＡ１とノードＣ１との電位差は６０ｍＶとすると、ノードＤ９とノードＡ１との電位差の絶対値及びノードＤ９とノードＣ１との電位差の絶対値は３０ｍＶとなる。一方、ゲート・ソース間電圧が０のときのソース・ドレイン間のリーク電流（Ｉｏｆｆリーク電流）は次の（１９）式の様に表せる。
Ｉｄｓ＝Ｉｓｏ（１−ｅｘｐ（−ｑ・Ｖｄｓ／ｋＴ））      ・・・（１９）
Ｉｄｓ：ソース・ドレイン電流
ｋＴ／ｑ：熱電圧、常温で約２６ｍＶ
ｋ：ボルツマン定数
Ｔ：絶対温度
ｑ：電子の電荷量
Ｖｄｓ：ソース・ドレイン間電圧
Ｉｓｏ：Ｗ／Ｌに比例する係数
【０１３５】
（１９）式より、Ｉｏｆｆリーク電流はＷ／Ｌ及びＶｄｓ、温度、に依存し、特にＶｄｓ、温度は指数関数として依存し、温度が高いほどＩｏｆｆリーク電流は増加する。実際に、ＭＯＳスイッチとして使用するＮｃｈトランジスタＭＮ１５及びＭＮ１６（Ｇ１、Ｈ１）について、Ｖｄｓ＝３０ｍＶ、温度：２７℃で測定を行ったところ、Ｉｏｆｆリーク電流は約３．５ｆＡであった。（１９）式より、温度が１５０℃の場合でも、トランジスタＭＮ１５及びＭＮ１６（Ｇ１、Ｈ１）のＩｏｆｆリーク電流は、５ｆＡ程度となり、ダイオードＤ１１、Ｄ１２に流れる電流は１〜１０μＡ程度であり、無視できるくらい小さい値であるため、図１０の構成でも問題なく使用できる。
【０１３６】
以上のように、本実施の形態では、実施の形態１の構成に対し、ＮｃｈトランジスタＭＮ１５、１６のドレインを共通接続し、ダイオード測定回路を共通化することとした。これにより、回路を簡略化し、回路規模を小さくすることができるとともに、テスト用のパッド数を減らすことができる。
【０１３７】
また、ダイオードＤ１１、Ｄ１２のアノード側の電圧、すなわちノードＡ１、ノードＣ１の電圧を測定し、その差電圧を求めＰｃｈトランジスタＭＰ１１の電流値をトリミング調整することで、リーク電流による変動を補正し、また、ダイオードＤ１、Ｄ２の逆飽和電流密度Ｉｓｏの製造バラツキも同時に補正することができるため、実施の形態１と同様に、高精度な基準電圧回路を実現できる。
【０１３８】
さらに、トリミング調整後の通常動作時では、ノードＤ９の電位をノードＡ１とノードＣ１の中間電位とすることで、ＰｃｈトランジスタＭＰ１９、ＮｃｈトランジスタＭＮ１８で構成されるＥＳＤ保護素子からのリーク電流を、前提例に比べて抑えることができる。よって、本実施の形態では、ダイオード測定のための測定回路を簡略化しつつ、基準電圧回路の動作に影響を与えることなく、高精度な基準電圧を生成することができる。
【０１３９】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で 種々変更可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【０１４０】
１        基準電流生成回路
２        基準電圧出力回路
３、４、１０、１１、１２  ダイオード測定回路
１００、１００ａ    基準電圧回路
１０１、１０２  電流源
１０３、１０４  ダイオード
１０５    測定回路
１０６    基準電圧出力回路
１１０    ダイオード測定モード制御回路
１２０    トリミングコード制御回路
２００    半導体装置
３００    テスタ
３０１    トリミングコード表
ＭＮ１〜ＭＮ８  Ｎｃｈトランジスタ
ＭＮ１１、ＭＮ１２、ＭＮ１５〜ＭＮ１８  Ｎｃｈトランジスタ
ＭＰ１ａ、ＭＰ２ａ  Ｐｃｈトランジスタ
ＭＰ１〜ＭＰ９  Ｐｃｈトランジスタ
ＭＰ１１〜ＭＰ１３、ＭＰ１５、ＭＰ１７、ＭＰ１９  Ｐｃｈトランジスタ
ＭＰ１０１〜ＭＰ１０ｎ  Ｐｃｈトランジスタ
ＭＰ１１１〜ＭＰ１１ｎ  Ｐｃｈトランジスタ
ＭＰ１００１〜ＭＰ１０２９  Ｐｃｈトランジスタ
ＭＰ１１００〜ＭＰ１１１９  Ｐｃｈトランジスタ
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ１１、Ｒ１２  抵抗
Ｄ１〜Ｄ５  ダイオード
Ｄ１１、Ｄ１２、Ｄ１３、Ｄ１５  ダイオード
ＤＭ１、ＤＭ２、ＤＭ１１  ダミー回路
ＥＳＤ１、ＥＳＤ２、ＥＳＤ１１  保護回路
ＰＡＤ１、ＰＡＤ２、ＰＡＤ１１  パッド
Ｔｏｕｔ  出力端子
【図１】
2014106572.tif 000003
【図２】
2014106572.tif 000004
【図３】
2014106572.tif 000005
【図４】
2014106572.tif 000006
【図５】
2014106572.tif 000007
【図６】
2014106572.tif 000008
【図７】
2014106572.tif 000009
【図８】
2014106572.tif 000010
【図９】
2014106572.tif 000011
【図１０】
2014106572.tif 000012
【図１１】
2014106572.tif 000013
【図１２】
2014106572.tif 000014
【図１３】
2014106572.tif 000015
【図１４】
2014106572.tif 000016
【図１５】
2014106572.tif 000017
【図１６】
2014106572.tif 000018