(57)【要約】【課題】トリミングにより分圧比を変更可能で所望の分圧比を得る精度の良いブリーダ抵抗回路を備える半導体装置を提供する。【解決手段】ブリーダ抵抗回路を２段以上の直列接続した抵抗回路部で構成し、それらの抵抗回路部の抵抗素子として同一材料、同一長さ、同一幅、かつ、同一厚みの基本抵抗配線を少なくとも２本以上接続した形態で形成し、ブリーダ抵抗回路を構成する前基本抵抗配線は半導体装置内の１領域に全て集合して整列配置され、それぞれの抵抗回路部の基本抵抗配線を少なくとも２分割以上されて他の抵抗回路部の基本配線抵抗を挟んで配置されている構成とすることにより、離れて配置された基本抵抗配線の製造ばらつきなどによる抵抗値差を各抵抗回路部に分散させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トリミングにより分圧比を変更可能なブリーダ抵抗回路を備える半導体装置であって、
前記ブリーダ抵抗回路は２段以上の直列接続した抵抗回路部で構成され、
前記抵抗回路部はそれぞれ、同一材料、同一長さ、同一幅、かつ、同一厚みの基本抵抗配線を少なくとも２本以上接続してなる抵抗素子から形成され、
前記ブリーダ抵抗回路を構成する前記基本抵抗配線は前記半導体装置内の１領域に全て集合して整列配置され、
それぞれの前記抵抗回路部を構成する前記基本抵抗配線は少なくとも２分割以上されて他の前記抵抗回路部の前記基本配線抵抗を挟んで配置されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記基本抵抗配線の一部は、基本抵抗配線のｎ段の直列接続と同ｎ段の並列接続により構成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トリミングにより分圧比を変更可能で所望の分圧比を得る精度の良いブリーダ抵抗回路を備える半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、半導体集積回路に用いられるトリミングにより分圧比を変更可能なブリーダ抵抗回路は、高抵抗の配線領域とトリミング用のヒューズ領域から構成される。高抵抗材料を同一の長さと同一の幅をもつ同一形状の配線パターンに形成し複数個並べ、それらの配線を直列や並列に接続することで所望の抵抗値を得ている。この同一形状配線パターンの１本を以降の説明で基本抵抗配線と称する。ブリーダ抵抗は基準となる抵抗分圧比を得るための複数の抵抗回路部の直列接続とトリミング用のヒューズから構成される。抵抗回路もトリミングされない固定抵抗値の固定抵抗回路部とヒューズトリミングにより抵抗を補正できる補正抵抗部に分類できる。補正抵抗部のトリミング補正ビットとしては、１本の基本抵抗配線、２本、４本・・・２のｎ乗本の直列に接続した基本抵抗配線、さらに、２本、４本・・・２のｎ乗本の並列に接続した基本抵抗配線を用いて、２ｎ＋１ビット分の補正回路を形成する方法が一般的に採用されている。この構成の利点は、トリミングするヒューズの本数が少なく、トリミングする所望の抵抗値のレンジ範囲が大きく、かつ基本抵抗配線の２のｎ乗本の並列接続抵抗値単位の高分解能で抵抗補正が可能なことである。さらに２ｎ＋１ビットの補正回路は（２＾（ｎ＋２）−３）本分の基本抵抗配線で作成でき、回路レイアウトの面積が比較的小さく設計できる点もある。直列および並列に接続される各ビットの抵抗回路は隣接した基本抵抗配線同士を接続して形成される。これは基本抵抗配線同士の接続配線のレイアウトの面積最小化と同一ビット内の基本抵抗に掛かる電界や応力に差が生じないようにする配慮からである。
【０００３】
しかしながら、このブリーダ抵抗の回路構成では、同一特性の基本抵抗配線であるはずの抵抗値がばらつくことにより回路定数から算出する狙いのトリミング後の分圧値と実際のトリミング後の分圧値に差が生じる問題点を含む。直列あるいは並列に接続した基本抵抗配線は、それぞれの回路定数から算出する抵抗値と実際の抵抗値に若干ズレが生じる事実が判明している。
【０００４】
そこで、このような問題を解決する方法として、各基本抵抗配線の動作点電位に対し近隣の電位が異なることが所望の抵抗値が得られない主原因と考え、各基本抵抗配線の下層および上層に電極を形成し基本抵抗配線に接続することで近隣電位を抵抗の動作点電位に固定する方法が開示されている。（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
【０００５】
また、別の方法として、水素アニール量により抵抗材料の抵抗値が変化することを利用し、基本抵抗配線上に金属電極を配置し基本抵抗配線と金属電極の位置を漸次変化させ調整することで、水素アニール工程での各基本抵抗配線に届く水素量を調整でき所望の抵抗値を得る方法が開示されている。（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−７６２８１号公報
【特許文献２】特開２００３−２３４４０５号公報
【特許文献３】特開２００６−４９５８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の特許文献１、２、３は、製造工程内のばらつきが各基本抵抗配線をばらつかせていることに対しては対応策を開示していない。基本抵抗配線１本１本のばらつきを鑑みると、隣接基本抵抗配線同士の抵抗値の差はほとんどないが、遠く離れるほど基本抵抗同士の抵抗値の差は発生しやすい傾向にある。ばらつき原因として、高抵抗配線材料自身の膜厚ばらつき・不純物導入にインプラを使用する場合はマイクロユニフォミティ効果・フォトリソグラフ工程でのレジスト膜厚差やフォーカスずれから生じる線幅差・ドライエッチング工程でのローディング効果・熱工程の熱および雰囲気の面内ばらつき・製品完成後の応力差等、多種多様な項目が挙げられ、離れた基本抵抗配線同士ほど抵抗値の差は大きくなりやすい。
【０００８】
ブリーダ抵抗回路の各抵抗回路ブロックの構成要素は隣接した基本抵抗配線を使用して回路を構成するため、各回路ブロック間の基本抵抗配線の距離は離れて設置されており、前述の基本抵抗配線の抵抗値差が回路ブロック間の抵抗値差として影響を受けることになる。ある抵抗回路部は抵抗値が高くなり、逆に抵抗値が低くなる抵抗回路部も存在する。その結果、トリミングにより回路定数より算出した所望の分圧値と実際の分圧値にズレが発生しやくなる。
【０００９】
また、２ｎ＋１ビットの補正回路は（２＾（ｎ＋２）−３）本分の基本抵抗配線で作成されるため、高精度が必要な回路、すなわちビット数を大きくするほど基本抵抗配線数は指数的に増加し、各補正ビット抵抗の回路ブロックの距離が大きく離れ、所望の補正ビット抵抗値と実際の補正ビット抵抗値にズレが発生しやすいことになる。高精度の多ビット補正回路を有するほど低精度となる矛盾が生じることが考えられる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そこで、本発明においては、トリミングにより分圧比を変更可能なブリーダ抵抗回路を備える半導体装置において、ブリーダ抵抗回路を２段以上の直列接続した抵抗回路部で構成し、それらの抵抗回路部の抵抗素子として同一材料、同一長さ、同一幅、かつ、同一厚みの基本抵抗配線を少なくとも２本以上接続した形態で形成し、ブリーダ抵抗回路を構成する基本抵抗配線は半導体装置内の１領域に全て集合して整列配置され、それぞれの抵抗回路部の基本抵抗配線は少なくとも２分割以上されて他の抵抗回路部の基本配線抵抗を挟んで配置されていることにより、離れた基本抵抗配線の抵抗値差を各抵抗回路部に分散して影響する構成とした。
【００１１】
基本抵抗配線の接続に必要なレイアウト面積は増加してしまうが、多層配線技術を用いることでレイアウト面積もさほど大きくはならなくなる。
【００１２】
また、数すくない前記基本抵抗配線にて構成されていた抵抗回路部、すなわち1本の基本抵抗での補正ビット抵抗回路や、２本の基本抵抗を並列または直列に接続した補正ビット抵抗回路などに対しては、ｎ段の直列接続と同ｎ段の並列接続を併用することによりｎ＾２倍の本数の基本抵抗配線を使用する回路とすることにより、各抵抗回路部の基本抵抗配線の構成本数を増加させ、前述のように分散して配置するようにした。
【００１３】
この手法により離れた基本抵抗の抵抗値差を全抵抗回路部に対し分散させることができるようになる。その結果、離れあった基本抵抗配線の抵抗値に差があっても、それぞれの抵抗回路部は同様な影響を受け、所望のブリーダ分圧比を正確に得ることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、安定して精度の良い分圧比にトリミング可能なブリーダ抵抗回路を備える半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明におけるブリーダ抵抗回路の１例を示す抵抗レイアウト略図である。
【図２】本発明におけるブリーダ抵抗回路の１例を示す回路図である。
【図３】従来のブリーダ抵抗回路の抵抗レイアウト略図である。
【図４】従来のブリーダ抵抗回路の回路図である
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。
【実施例】
【００１７】
以下、半導体装置に関する実施形態を、簡単な５ビットのトリミング補正回路を持つブリーダ回路を例にとって説明する。
【００１８】
図１は、本発明におけるブリーダ抵抗回路の１例を示す抵抗レイアウト略図である。図２は、図１の抵抗レイアウト略図の回路図となる。同一高抵抗材料を同一の長さと同一の幅をもつ同一形状の配線パターンを形成し２０個並べ、この同一形状配線パターンを基本抵抗配線と称する。２０個並んだ基本抵抗配線は理想的には同じ抵抗値を持ち、各抵抗を直列や並列に接続して５ビットのトリミング補正回路を持つブリーダ抵抗回路を形成している。基本抵抗配線１０１，１０２，１０３，１０４の４本の基本抵抗配線を直列接続した抵抗とトリミングヒューズ１０５が並列接続される補正第１ビット抵抗回路部１００と、基本抵抗配線２０１，２０２の２本の基本抵抗配線を直列接続した抵抗とトリミングヒューズ２０５が並列接続される補正第２ビット抵抗回路部２００と、基本抵抗配線３０１，３０２、３０３，３０４の４本の基本抵抗配線で２本並列接続しさらに２段直列接続した抵抗とトリミングヒューズ３０５が並列接続される補正第３ビット抵抗回路部３００と、基本抵抗配線４０１，４０２の２本の基本抵抗配線を並列接続した抵抗をトリミングヒューズ４０５が並列接続される補正第４ビット抵抗回路部４００と、基本抵抗配線５０１，５０２，５０３，５０４の４本の基本抵抗配線を並列接続した抵抗とトリミングヒューズ５０５が並列接続される補正第５ビット抵抗回路部５００と、基本抵抗配線６０１，６０２，６０３，６０４の４本の基本抵抗配線で２本並列接続しさらに２段直列接続した抵抗の固定抵抗回路部６００の、６つ抵抗回路部からなる。一方の電圧入力端子１００１は補正第１ビット抵抗回路部１００に接続され、以下順に補正第２ビット抵抗回路部２００、補正第３ビット抵抗回路部３００、補正第４ビット抵抗部４００、補正第５ビット抵抗部５００、電圧出力端子１００２、固定抵抗回路部６００、他方の電圧入力端子１００３と直列に接続される。
【００１９】
図１、図２の本発明の１例を示すブリーダ抵抗回路では、トリミングヒューズをカットすることにより、カットされた回路ブロックの抵抗が回路上に追加される構成となる。ヒューズのカット方法は５ビット、すなわち３２通り存在し、電圧入力端子１００１と電圧入力端子１００３間にかかる電圧に対して、電圧出力端子１００２と電圧入力端子１００３間には１１．４２８６％〜１００％の出力電圧を得られる。
【００２０】
図３は従来のブリーダ抵抗回路の抵抗レイアウト略図であり、図４は、図３の従来の抵抗レイアウト略図の回路図である。本発明の実施例図１、図２では基本抵抗配線の本数は２０本で構成されているのに対し、図３、図４の従来方法では１４本で構成されている。補正第３ビット抵抗回路部３００、および、固定抵抗回路部６００は、図３、図４の従来方法では１本の基本抵抗配線からなり、おのおの基本抵抗配線３０１および基本抵抗配線６０１で構成されている。一方、本発明の実施例図１、図２では４本数の基本抵抗を用いて構成されている。また、図１のレイアウト略図によれば、各６抵抗回路部の構成要素の基本抵抗は、異なる抵抗回路部の基本抵抗配線に隣接配置され、それぞれの抵抗回路部が入り乱れて分散配置されている。従来の図３のレイアウト略図では同一抵抗回路部内の基本抵抗配線が抵抗回路部毎に隣接配置されている。
【００２１】
基本抵抗配線１本１本のばらつきを鑑みると、隣接基本抵抗配線同士の抵抗値の差はほとんどないが、遠く離れるほど基本抵抗配線同士の抵抗値の差は発生しやすい傾向にあるのは既に述べたとおりである。面内ばらつきが存在すれば、距離が離れた基本抵抗配線の抵抗値に差が生じやすい。ばらつき原因として、高抵抗配線材料自身の膜厚ばらつき・不純物導入にインプラを使用する場合はマイクロユニフォミティ効果・フォトリソグラフ工程でのレジスト膜厚差やフォーカス差から生じる線幅差・ドライエッチング工程でのローディング効果・熱工程の熱および雰囲気の面内ばらつき・製品完成後の応力差等多種多様な項目が挙げられる。
【００２２】
図３、図４の従来のブリーダ抵抗回路の各回路ブロックでは、各々の抵抗回路部毎に配置され、各抵抗回路部間の基本抵抗配線は距離が離れており、基本抵抗の抵抗値差が抵抗回路部間の抵抗値差として影響を受けやすい。ある抵抗回路部は抵抗値が高くなり、逆に抵抗値が低くなる抵抗回路部も存在するであろう。その結果、回路定数より算出した所望の分圧値とトリミング後の実際の分圧値にズレが発生しやくなる。一方、図１、図２の本発明の１例を示すブリーダ抵抗回路では、抵抗回路部の構成要素の基本抵抗配線が、全抵抗回路部が入り乱れて分散して配置されており、全抵抗回路部が同じ程度のばらつき影響を受けることになる。
【００２３】
仮に図１の最上端の配置された基本抵抗配線１０１が１０００Ωの抵抗値であり、隣接する基本抵抗配線が下に１つ移行するにつれ、基本抵抗配線２０２が１００１Ω、基本抵抗配線３０１が１００２Ω・・・最下端の基本抵抗配線６０２が１０１９Ωとして、ほぼ抵抗値の０．１％である１Ωずつ隣接した抵抗値が上昇する製造ばらつきを持っていた場合、トリミング後の出力電圧と全基本抵抗配線の抵抗値ばらつきのない理想出力電圧とのズレは、３２通りのトリミングをして、ズレの最大値は０．４０％となる。また、図３の従来方法についても同様なばらつきとして、基本抵抗配線１０１が１０００Ω、基本抵抗配線１０２が１００１Ω・・・最下端の基本抵抗配線６０１が１０１３Ωとして計算すると、３２通りのトリミングを行ったときのズレ最大値は０．９２％となる。レイアウトが大きくなり基本抵抗配線間のばらつきレンジが大きくなっても、本発明の手法を取ることで製造ばらつきによる悪影響を小さくでき、精度良いブリーダ抵抗を提供できる。実際の製造ばらつきは、上述のような規則的に上昇する値を示すとは限らないが、距離が離れるほど基本抵抗の抵抗値の差が大きくなる傾向を持ち、この傾向がある限り本発明の手法を取ることで精度良いブリーダ抵抗を提供できる。
【００２４】
また、図１のように抵抗回路部を規則正しく順番に並べたりしなくとも、ブリーダ抵抗の全抵抗回路部の構成要素である基本抵抗配線を各々の抵抗回路部毎に偏らせず分散させて配置することでこの効果を得ることができる。
【００２５】
抵抗回路部によっては基本抵抗配線の本数が少ないため、分散配置ができないこともありえよう。そのような場合にはｎ段の直列接続とｎ段の並列接続とを併用することにより、ｎ＾２倍の本数からなる基本抵抗配線を使用する回路とする構成に変更することで、全体の本数を増やして分散させて配置させることが可能となる。図１、図２の例では基本抵抗配線３０１、３０２，３０３，３０４および６０１，６０２，６０３，６０４は、図３、図４において各１本からなる基本抵抗配線３０１、６０１を、この手法を用いて４本ずつに増加させた例である。
【符号の説明】
【００２６】
１００  補正第１ビット抵抗回路部
１０１、１０２、１０３、１０４  基本抵抗配線
１０５  トリミングヒューズ
２００  補正第２ビット抵抗回路部
２０１、２０２  基本抵抗配線
２０５  トリミングヒューズ
３００  補正第３ビット抵抗回路部
３０１、３０２、３０３、３０４  基本抵抗配線
３０５  トリミングヒューズ
４００  補正第４ビット抵抗回路部
４０１、４０２  基本抵抗配線
４０５  トリミングヒューズ
５００  補正第５ビット抵抗回路部
５０１、５０２、５０３、５０４  基本抵抗配線
５０５  トリミングヒューズ
６００  固定抵抗回路部
６０１、６０２、６０３、６０４  基本抵抗配線
１００１  電圧入力端子
１００２  電圧出力端子
１００３  電圧入力端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2011204925.tif 000006