(57)【要約】【課題】ＨＣＩ／ＢＴＩやその他の要因によって生じる被補償用トランジスタの特性変動を補償すること。【解決手段】センス用トランジスタは、被補償用トランジスタと同じトランジスタであり、第１、２電源間に接続され、ゲートに供給される入力信号に応じてオンする。抵抗素子は、センス用トランジスタと第２電源間に接続されている。電圧計は、センス用トランジスタがオンしたときに流れる動作電流により抵抗素子の両端に発生する電圧を測定する。記憶部は、初期動作時に電圧計により測定された電圧を初期電圧として保持する。比較器は、非初期動作時に電圧計により測定された電圧と初期電圧との変化量を出力する。バックバイアス出力部は、非初期動作時の動作電流を初期動作時の動作電流と同一にするための変動バックバイアス電圧を変化量に基づいて決定し、被補償用トランジスタ及びセンス用トランジスタのバックゲートに供給する。【選択図】図１
2012028980.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲートに供給される入力信号に応じてオンする被補償用トランジスタに接続された補償回路であって、
前記被補償用トランジスタと同じトランジスタであり、第１、２電源間に接続され、ゲートに供給される前記入力信号に応じてオンするセンス用トランジスタと、
前記センス用トランジスタと前記第２電源間に接続された抵抗素子と、
前記被補償用トランジスタ及び前記センス用トランジスタのゲートに供給される前記入力信号と同じ信号が供給され、前記入力信号が１回目に供給される初期動作時に第１制御信号を出力し、前記入力信号が２回目以降に供給される非初期動作時に第２制御信号を出力する制御部と、
前記第１、２制御信号に応じて、前記センス用トランジスタがオンしたときに流れる動作電流により前記抵抗素子の両端に発生する電圧を測定する電圧計と、
前記第１制御信号に応じて、前記初期動作時に前記電圧計により測定された電圧を初期電圧として保持する記憶部と、
前記第２制御信号に応じて、前記非初期動作時に前記電圧計により測定された電圧と前記初期電圧との変化量を出力する比較器と、
前記第２制御信号に応じて、前記非初期動作時の前記動作電流を前記初期動作時の前記動作電流と同一にするための変動バックバイアス電圧を前記変化量に基づいて決定し、前記被補償用トランジスタ及び前記センス用トランジスタのバックゲートに供給するバックバイアス出力部と
を具備するトランジスタの補償回路。
【請求項２】
前記バックバイアス出力部は、
前記第１制御信号に応じて、前記初期動作時に前記被補償用トランジスタの動作の基準となる初期バックバイアス電圧を前記被補償用トランジスタ及び前記センス用トランジスタのバックゲートに供給し、
前記第２制御信号に応じて、前記非初期動作時において前記初期バックバイアス電圧を調整し、且つ、前記非初期動作時の前記動作電流を前記初期動作時の前記動作電流と同一にするための前記変動バックバイアス電圧を前記変化量に基づいて決定し、前記被補償用トランジスタ及び前記センス用トランジスタのバックゲートに供給する
請求項１に記載のトランジスタの補償回路。
【請求項３】
前記バックバイアス出力部は、
前記変化量と前記初期バックバイアス電圧とに基づいて前記変動バックバイアス電圧を算出し、
前記変動バックバイアス電圧を前記被補償用トランジスタ及び前記センス用トランジスタのバックゲートに供給する
請求項２に記載のトランジスタの補償回路。
【請求項４】
前記抵抗素子の抵抗値をＲとし、前記変化量をΔＶとし、前記非初期動作時の前記動作電流の値である電流値をＩとし、前記初期動作時の電流値に対する前記非初期動作時の電流値Ｉの変化量をΔＩとし、
比例係数をθとし、前記非初期動作時の電流値Ｉにおけるゲート電圧をＶｇとし、閾値電圧をＶｔｈとし、前記初期動作時の閾値電圧Ｖｔｈに対する前記非初期動作時の閾値電圧Ｖｔｈの変化量をΔＶｔｈとし、
前記初期バックバイアス電圧をＶｂａｃｋｂｉａｓ０とし、トランジスタの固有の定数項をＸとし、前記変動バックバイアス電圧をΔＶｂａｃｋｂｉａｓとしたとき、
変動バックバイアス電圧ΔＶｂａｃｋｂｉａｓは、
【数２１】
2012028980.tif 000023
【数２２】
2012028980.tif 000024
【数２３】
2012028980.tif 000025
により表される
請求項３に記載のトランジスタの補償回路。
【請求項５】
バックバイアス電圧をＶｂａｃｋｂｉａｓとし、トランジスタの固有の定数項をＸ、Ｙとしたとき、閾値電圧Ｖｔｈとバックバイアス電圧Ｖｂａｃｋｂｉａｓとの関係は、
【数２４】
2012028980.tif 000026
により表され、
前記初期動作時、前記非初期動作時の閾値電圧ＶｔｈをそれぞれＶｔｈ０、Ｖｔｈ１とし、前記初期バックバイアス電圧をバックバイアス電圧Ｖｂａｃｋｂｉａｓ０とし、前記非初期動作時のバックバイアス電圧ＶｂａｃｋｂｉａｓをＶｂａｃｋｂｉａｓ１とし、閾値電圧Ｖｔｈ０に対する閾値電圧Ｖｔｈ１の変化量をΔＶｔｈとしたとき、前記数２４は、
【数２５】
2012028980.tif 000027
により表され、これを展開したとき、前記数２５は、
【数２６】
2012028980.tif 000028
により表され、
バックバイアス電圧Ｖｂａｃｋｂｉａｓ０に対するバックバイアス電圧Ｖｂａｃｋｂｉａｓ１の変化量である前記変動バックバイアス電圧をΔＶｂａｃｋｂｉａｓとしたとき、
変動バックバイアス電圧ΔＶｂａｃｋｂｉａｓは、
【数２７】
2012028980.tif 000029
により表され、これを展開したとき、前記数２７は、前記数２３により表される
請求項４に記載のトランジスタの補償回路。
【請求項６】
前記抵抗素子の抵抗値をＲとし、前記変化量をΔＶとし、前記非初期動作時の前記動作電流の値である電流値をＩとし、前記初期動作時の電流値に対する前記非初期動作時の電流値Ｉの変化量をΔＩとし、
比例係数をθとし、前記非初期動作時の電流値Ｉに対するゲート電圧をＶｇとし、閾値電圧をＶｔｈとし、前記初期動作時の閾値電圧Ｖｔｈに対する前記非初期動作時の閾値電圧Ｖｔｈの変化量をΔＶｔｈｂｔとし、
移動度をμとし、前記初期動作時の移動度μに対する前記非初期動作時の移動度μの変化による閾値電圧Ｖｔｈの変化量をΔＶｔｈμとし、ＺＴＣ（Ｚｅｒｏ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）ポイントにおける閾値電圧Ｖｔｈを閾値電圧Ｖｔｈｚｔｃとし、閾値電圧Ｖｔｈｚｔｃの総変動量をΔＶｔｈｚｔｃとし、
前記初期バックバイアス電圧をＶｂａｃｋｂｉａｓ０とし、トランジスタの固有の定数項をＸとし、前記変動バックバイアス電圧をΔＶｂａｃｋｂｉａｓとしたとき、
変動バックバイアス電圧ΔＶｂａｃｋｂｉａｓは、
【数２８】
2012028980.tif 000030
【数２９】
2012028980.tif 000031
【数３０】
2012028980.tif 000032
【数３１】
2012028980.tif 000033
により表される
請求項３に記載のトランジスタの補償回路。
【請求項７】
前記初期動作時の移動度μに対する前記非初期動作時の移動度μをμ’とし、実効垂直電界をεｅｆｆとし、前記初期動作時の実効垂直電界εｅｆｆに対する前記非初期動作時の実効垂直電界εｅｆｆをεｅｆｆ’とし、前記初期動作時の閾値電圧Ｖｔｈに対する前記非初期動作時の閾値電圧ＶｔｈをＶｔｈ’としたとき、
前記移動度μの変動分ΔＶｔｈμは、
【数３２】
2012028980.tif 000034
により表される
請求項６に記載のトランジスタの補償回路。
【請求項８】
定数をａ、ｂとしたとき、移動度μと実効垂直電界εｅｆｆとの関係は、
【数３３】
2012028980.tif 000035
により表される
請求項７に記載のトランジスタの補償回路。
【請求項９】
誘電率をεＳｉとし、単位面積あたりのゲート酸化膜容量をＣｏｘとし、閾値電圧をＶｔｈとし、フラットバンド電圧をＶｆｂとし、フェルミレベルと真性フェルミレベルの差をψＢとしたとき、
実効垂直電界εｅｆｆは、
【数３４】
2012028980.tif 000036
【数３５】
2012028980.tif 000037
【数３６】
2012028980.tif 000038
により表される
請求項８に記載のトランジスタの補償回路。
【請求項１０】
バックバイアス電圧をＶｂａｃｋｂｉａｓとし、トランジスタの固有の定数項をＸ、Ｙとしたとき、閾値電圧Ｖｔｈｚｔｃとバックバイアス電圧Ｖｂａｃｋｂｉａｓとの関係は、
【数３７】
2012028980.tif 000039
により表され、
前記初期動作時、前記非初期動作時の閾値電圧ＶｔｈをそれぞれＶｔｈｚｔｃ０、Ｖｔｈｚｔｃ１とし、前記初期バックバイアス電圧をバックバイアス電圧Ｖｂａｃｋｂｉａｓ０とし、前記非初期動作時のバックバイアス電圧ＶｂａｃｋｂｉａｓをＶｂａｃｋｂｉａｓ１とし、閾値電圧Ｖｔｈｚｔｃ０に対する閾値電圧Ｖｔｈ１の変化量をΔＶｔｈとしたとき、数３７は、
【数３８】
2012028980.tif 000040
により表され、これを展開したとき、前記数３８は、
【数３９】
2012028980.tif 000041
により表され、
バックバイアス電圧Ｖｂａｃｋｂｉａｓ０に対するバックバイアス電圧Ｖｂａｃｋｂｉａｓ１の変化量である前記変動バックバイアス電圧をΔＶｂａｃｋｂｉａｓとしたとき、
変動バックバイアス電圧ΔＶｂａｃｋｂｉａｓは、
【数４０】
2012028980.tif 000042
により表され、これを展開したとき、前記数４０は、前記数３１により表される
請求項６〜９のいずれかに記載のトランジスタの補償回路。
【請求項１１】
前記バックバイアス出力部は、
前記非初期動作時に前記変化量が所定値ではない場合、前記第２制御信号に応じて、前記変化量が前記所定値になるまで複数の設定電圧の各々を順番に選択設定電圧として選択して、前記センス用トランジスタのバックゲートに供給する調整処理を実行し、
前記調整処理を実行した結果、前記変化量が前記所定値であるときの前記選択設定電圧を前記変動バックバイアス電圧として前記被補償用トランジスタ及び前記センス用トランジスタのバックゲートに供給する
請求項１又は２に記載のトランジスタの補償回路。
【請求項１２】
そのゲートに供給される入力信号に応じてオンする被補償用トランジスタと、
前記被補償用トランジスタに接続され、請求項１〜１１のいずれかに記載のトランジスタの補償回路と
を具備する半導体回路装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トランジスタの特性変動を補償する補償回路、及び、半導体回路装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体回路装置の特性は、トランジスタの特性に大きく左右される。トランジスタは、ＨＣＩ（ｈｏｔ  ｃａｒｒｉｅｒ  ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  ；  ホット・キャリア注入）／ＢＴＩ（ｂｉａｓ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ  ；  バイアス温度不安定性）などの要因によって、その特性、即ち、動作点が変動するため、正常に動作しなくなる可能性がある。このようなトランジスタの特性変動は、半導体回路装置の動作によって個々に変わるため、それを補償する必要がある。
【０００３】
特開２００６−３５２７５６号公報には、トランジスタの補償回路として、フィードバックバイアス回路が記載されている。この技術では、制御対象のトランジスタ（被補償用トランジスタ）の初期特性を基準電圧として測定しておく。補償回路は、被補償用トランジスタのコレクタ電流又はドレイン電流に基づく電圧の変化量を第１の変化量として出力する第１の増幅器と、第１の変化量と基準電圧との差を第２の変化量として出力する第２の増幅器と、コレクタ電流又はドレイン電流を一定にするために、第２の変化量をフィードバックして被補償用トランジスタのゲート又はベースに出力する第３の増幅器とを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３５２７５６号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｇ．Ｂａｃｃａｒａｎｉ，Ｇ．Ａ．Ｓａｉ−Ｈａｌａｓｚ．“Ｓｐｒｅａｄｉｎｇ  ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  ｉｎ  ｓｕｂｍｉｃｒｏｎ  ＭＯＳＦＥＴｓ，”ＩＥＥＥ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｄｅｖｉｃｅ  Ｌｅｔｔ．ＥＤＬ−４，ｐ．２７，１９８３．
【非特許文献２】Ａｎａｎｔ  Ｇ．Ｓａｂｎｉｓ，Ｊａｍｅｓ  Ｔ．Ｃｌｅｍｅｎｓ．“Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｍｏｂｉｌｉｔｙ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｉｎｖｅｒｔｅｄ  ＜１００＞  ｓｉ  ｓｕｒｆａｃｅ，”ＩＥＤＭ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｄｉｇｅｓｔ，ｐｐ．１８−２１，１９７９．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特開２００６−３５２７５６号公報に記載された技術では、以下のような問題点がある。
【０００７】
特開２００６−３５２７５６号公報に記載された技術では、上述のように、第２の変化量をフィードバックして被補償用トランジスタのゲート又はベースに出力している。しかし、被補償用トランジスタはＨＣＩ／ＢＴＩやその他の要因によって特性変動が生じることがあるため、単純に変化量を被補償用トランジスタにフィードバックするだけでは、被補償用トランジスタの動作点のずれが補償されたとはいえない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下に、発明を実施するための形態で使用される符号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を記載する。この符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための形態の記載との対応を明らかにするために付加されたものであり、特許請求の範囲に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【０００９】
本発明のトランジスタの補償回路は、ゲートに供給される入力信号（Ｓｉｇ“Ｌ”、“Ｈ”）に応じてオンする被補償用トランジスタ（Ｍｐ、Ｍｎ）に接続された補償回路である。この補償回路は、センス用トランジスタ（Ｔｐ、Ｔｎ）と、抵抗素子（Ｒ１、Ｒ２）と、制御部（４１、４２）と、電圧計（Ｖｐ、Ｖｎ）と、記憶部（Ｆ１、Ｆ２）と、比較器（Ａ１、Ａ２）と、バックバイアス出力部（３１、３２）（５１、５２）（６１、６２）とを具備している。センス用トランジスタ（Ｔｐ、Ｔｎ）は、被補償用トランジスタ（Ｍｐ、Ｍｎ）と同じトランジスタであり、第１、２電源間に接続され、ゲートに供給される入力信号（Ｓｉｇ“Ｌ”、“Ｈ”）に応じてオンする。抵抗素子（Ｒ１、Ｒ２）は、センス用トランジスタ（Ｔｐ、Ｔｎ）と第２電源間に接続されている。制御部（４１、４２）は、被補償用トランジスタ（Ｍｐ、Ｍｎ）及びセンス用トランジスタ（Ｔｐ、Ｔｎ）のゲートに供給される入力信号（Ｓｉｇ“Ｌ”、“Ｈ”）と同じ信号が供給され、入力信号（Ｓｉｇ“Ｌ”、“Ｈ”）が１回目に供給される初期動作時に第１制御信号（ＣＴＲ１）を出力し、入力信号（Ｓｉｇ“Ｌ”、“Ｈ”）が２回目以降に供給される非初期動作時に第２制御信号（ＣＴＲ２）を出力する。電圧計（Ｖｐ、Ｖｎ）は、第１、２制御信号（ＣＴＲ１、ＣＴＲ２）に応じて、センス用トランジスタ（Ｔｐ、Ｔｎ）がオンしたときに流れる動作電流により抵抗素子（Ｒ１、Ｒ２）の両端に発生する電圧を測定する。記憶部（Ｆ１、Ｆ２）は、第１制御信号（ＣＴＲ１）に応じて、初期動作時に電圧計（Ｖｐ、Ｖｎ）により測定された電圧を初期電圧として保持する。比較器（Ａ１、Ａ２）は、第２制御信号（ＣＴＲ２）に応じて、非初期動作時に電圧計（Ｖｐ、Ｖｎ）により測定された電圧と初期電圧との変化量（ΔＶ）を出力する。バックバイアス出力部（３１、３２）（５１、５２）（６１、６２）は、第２制御信号（ＣＴＲ２）に応じて、非初期動作時の動作電流を初期動作時の動作電流と同一にするための変動バックバイアス電圧（ΔＶｂａｃｋｂｉａｓ）を変化量（ΔＶ）に基づいて決定し、被補償用トランジスタ（Ｍｐ、Ｍｎ）及びセンス用トランジスタ（Ｔｐ、Ｔｎ）のバックゲートに供給する。
【発明の効果】
【００１０】
以上の説明により、本発明のトランジスタの補償回路では、特開２００６−３５２７５６号公報に記載された技術のように単純に変化量を被補償用トランジスタにフィードバックするものとは異なり、非初期動作時の動作電流を初期動作時の動作電流と同一にするための変動バックバイアス電圧（ΔＶｂａｃｋｂｉａｓ）を変化量（ΔＶ）に基づいて決定し、被補償用トランジスタ（Ｍｐ、Ｍｎ）及びセンス用トランジスタ（Ｔｐ、Ｔｎ）のバックゲートに供給する。これにより、本発明のトランジスタの補償回路によれば、ＨＣＩ／ＢＴＩやその他の要因によって生じる被補償用トランジスタ（Ｍｐ、Ｍｎ）の特性変動、即ち、動作点のずれを補償することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態による半導体回路装置の構成を示している。
【図２】図２は、本発明の第１実施形態による半導体回路装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】図３は、本発明の第２実施形態による半導体回路装置の構成を示している。
【図４】図４は、本発明の第２実施形態による半導体回路装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】図５は、本発明の第３実施形態による半導体回路装置の構成を示している。
【図６】図６は、本発明の第３実施形態による半導体回路装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】図７は、ＺＴＣポイントのＶｔ変動に対する特性を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に添付図面を参照して、本発明の実施形態による半導体回路装置について詳細に説明する。
【００１３】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による半導体回路装置の構成を示している。
【００１４】
本発明の第１実施形態による半導体回路装置は、被補償用トランジスタと、被補償用トランジスタに接続された補償回路とを具備している。
【００１５】
被補償用トランジスタは、例えば、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴであるものとする。この場合、そのＰ型ＭＯＳＦＥＴ、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴをそれぞれ被補償用トランジスタＭｐ、Ｍｎと称する。
【００１６】
被補償用トランジスタＭｐ、Ｍｎのゲートには、入力信号Ｓｉｇが供給される。
【００１７】
入力信号Ｓｉｇの信号レベルがロウレベル（以下、“Ｌ”と表記することもある。）であるとき、被補償用トランジスタＭｐは入力信号Ｓｉｇ“Ｌ”に応じてオンする。
【００１８】
入力信号Ｓｉｇの信号レベルがハイレベル（以下、“Ｈ”と表記することもある。）であるとき、被補償用トランジスタＭｎは入力信号Ｓｉｇ“Ｈ”に応じてオンする。
【００１９】
補償回路は、センス部、変化量検出部、バックバイアス出力部、制御部を具備している。
【００２０】
センス部、変化量検出部、バックバイアス出力部、制御部は、被補償用トランジスタＭｐ、Ｍｎに対して設けられている。
【００２１】
この場合、被補償用トランジスタＭｐに対して設けられたセンス部、変化量検出部、バックバイアス出力部、制御部をそれぞれセンス部１１、変化量検出部２１、バックバイアス出力部３１、制御部４１と称する。
【００２２】
被補償用トランジスタＭｎに対して設けられたセンス部、変化量検出部、バックバイアス出力部、制御部をそれぞれセンス部１２、変化量検出部２２、バックバイアス出力部３２、制御部４２と称する。
【００２３】
まず、センス部１１、１２について説明する。
【００２４】
センス部１１は、センス用トランジスタＴｐと、抵抗素子Ｒ１とを備えている。センス用トランジスタＴｐは、被補償用トランジスタＭｐと同じトランジスタであり、第１、２電源間に接続されている。この場合、第１電源は電源電圧ＶＤＤを供給するものであり、第２電源はノードＮ１である。ノードＮ１と接地間には、容量素子Ｃ１が接続されている。
【００２５】
センス用トランジスタＴｐのゲートには、入力信号Ｓｉｇが供給される。センス用トランジスタＴｐは入力信号Ｓｉｇ“Ｌ”に応じてオンする。
【００２６】
センス部１２は、センス用トランジスタＴｎと、抵抗素子Ｒ２とを備えている。センス用トランジスタＴｎは、被補償用トランジスタＭｎと同じトランジスタであり、第１、２電源間に接続されている。この場合、第１電源はノードＮ１であり、第２電源は接地である。
【００２７】
センス用トランジスタＴｎのゲートには、入力信号Ｓｉｇが供給される。センス用トランジスタＴｎは入力信号Ｓｉｇ“Ｈ”に応じてオンする。
【００２８】
次に、制御部４１、４２について説明する。
【００２９】
制御部４１は、被補償用トランジスタＭｐ及びセンス用トランジスタＴｐのゲートに供給される入力信号Ｓｉｇ“Ｌ”と同じ信号が供給される。制御部４１は、入力信号Ｓｉｇ“Ｌ”が１回目に供給される初期動作時に第１制御信号（以下、制御信号ＣＴＲ１と称する）を出力し、入力信号Ｓｉｇ“Ｌ”が２回目以降に供給される非初期動作時に第２制御信号（以下、制御信号ＣＴＲ２と称する）を出力する。
【００３０】
制御部４２は、被補償用トランジスタＭｎ及びセンス用トランジスタＴｎのゲートに供給される入力信号Ｓｉｇ“Ｈ”と同じ信号が供給される。制御部４２は、入力信号Ｓｉｇ“Ｈ”が１回目に供給される初期動作時に制御信号ＣＴＲ１を出力し、入力信号Ｓｉｇ“Ｈ”が２回目以降に供給される非初期動作時に制御信号ＣＴＲ２を出力する。
【００３１】
例えば、制御部４１、４２は、その内部に格納部（図示しない）を備えている。制御部４１、４２は、入力信号Ｓｉｇ“Ｌ”、“Ｈ”が供給されたときに、内部の格納部にフラグが格納されていない場合、制御信号ＣＴＲ１を出力し、その後にフラグを発生して内部の格納部に格納しておく。制御部４１、４２は、入力信号Ｓｉｇ“Ｈ”が供給されたときに、内部の格納部にフラグが格納されている場合、制御信号ＣＴＲ２を出力する。
【００３２】
次に、変化量検出部２１、２２について説明する。
【００３３】
変化量検出部２１は、電圧計Ｖｐと、記憶部Ｆ１と、比較器Ａ１とを備えている。
【００３４】
電圧計Ｖｐは、センス用トランジスタＴｐのドレインとノードＮ１間に接続され、制御部４１に接続されている。電圧計Ｖｐは、制御部４１からの制御信号ＣＴＲ１、ＣＴＲ２に応じて、センス用トランジスタＴｐがオンしたときにドレイン−ソース間に流れる動作電流（ドレイン電流）により抵抗素子Ｒ１の両端に発生する電圧を測定する。
【００３５】
記憶部Ｆ１は、電圧計Ｖｐと制御部４１とに接続されている。記憶部Ｆ１は、制御部４１からの制御信号ＣＴＲ１に応じて、初期動作時に電圧計Ｖｐにより測定された電圧を初期電圧として格納（保持）する。
【００３６】
比較器Ａ１は、電圧計Ｖｐと記憶部Ｆ１と制御部４１とに接続され、倍率１の差動増幅器である。比較器Ａ１は、制御部４１からの制御信号ＣＴＲ２に応じて、非初期動作時に電圧計Ｖｐにより測定された電圧と初期電圧との変化量ΔＶを出力する。
【００３７】
変化量検出部２２は、電圧計Ｖｎと、記憶部Ｆ２と、比較器Ａ２とを備えている。
【００３８】
電圧計Ｖｎは、センス用トランジスタＴｎのドレインとノードＮ２間に接続され、制御部４２に接続されている。電圧計Ｖｎは、制御部４２からの制御信号ＣＴＲ１、ＣＴＲ２に応じて、センス用トランジスタＴｎがオンしたときにドレイン−ソース間に流れる動作電流により抵抗素子Ｒ２の両端に発生する電圧を測定する。
【００３９】
記憶部Ｆ２は、電圧計Ｖｎと制御部４２とに接続されている。記憶部Ｆ２は、制御部４２からの制御信号ＣＴＲ１に応じて、初期動作時に電圧計Ｖｎにより測定された電圧を初期電圧として格納（保持）する。
【００４０】
比較器Ａ２は、電圧計Ｖｎと記憶部Ｆ２と制御部４２とに接続され、倍率１の差動増幅器である。比較器Ａ２は、制御部４２からの制御信号ＣＴＲ２に応じて、非初期動作時に電圧計Ｖｎにより測定された電圧と初期電圧との変化量ΔＶを出力する。
【００４１】
本発明では、記憶部Ｆ１、Ｆ２に保持された初期電圧を変更させることはないため、記憶部Ｆ１Ｆ２としてはフラッシュメモリのような記憶装置であることが好ましい。
【００４２】
次に、バックバイアス出力部３１、３２について説明する。
【００４３】
バックバイアス出力部３１は、比較器Ａ１と制御部４１と被補償用トランジスタＭｐのバックゲートとセンス用トランジスタＴｐのバックゲートとに接続されている。
【００４４】
バックバイアス出力部３１は、制御部４１からの制御信号ＣＴＲ１に応じて、初期動作時に被補償用トランジスタＭｐの動作の基準となる初期バックバイアス電圧Ｖｂａｃｋｂｉａｓ０を被補償用トランジスタＭｐ及びセンス用トランジスタＴｐのバックゲートに供給する。
【００４５】
バックバイアス出力部３１は、制御部４１からの制御信号ＣＴＲ２に応じて、非初期動作時において初期バックバイアス電圧Ｖｂａｃｋｂｉａｓ０を調整し、且つ、非初期動作時の動作電流を初期動作時の動作電流と同一にするための変動バックバイアス電圧ΔＶｂａｃｋｂｉａｓを変化量ΔＶに基づいて決定する。バックバイアス出力部３１は、その変動バックバイアス電圧ΔＶｂａｃｋｂｉａｓを被補償用トランジスタＭｐ及びセンス用トランジスタＴｐのバックゲートに供給する。
【００４６】
バックバイアス出力部３２は、比較器Ａ２と制御部４２と被補償用トランジスタＭｎのバックゲートとセンス用トランジスタＴｎのバックゲートとに接続されている。
【００４７】
バックバイアス出力部３２は、制御部４２からの制御信号ＣＴＲ１に応じて、初期動作時に被補償用トランジスタＭｎの動作の基準となる初期バックバイアス電圧Ｖｂａｃｋｂｉａｓ０を被補償用トランジスタＭｎ及びセンス用トランジスタＴｎのバックゲートに供給する。
【００４８】
バックバイアス出力部３２は、制御部４２からの制御信号ＣＴＲ２に応じて、非初期動作時において初期バックバイアス電圧Ｖｂａｃｋｂｉａｓ０を調整し、且つ、非初期動作時の動作電流を初期動作時の動作電流と同一にするための変動バックバイアス電圧ΔＶｂａｃｋｂｉａｓを変化量ΔＶに基づいて決定する。バックバイアス出力部３２は、その変動バックバイアス電圧ΔＶｂａｃｋｂｉａｓを被補償用トランジスタＭｎ及びセンス用トランジスタＴｎのバックゲートに供給する。
【００４９】
バックバイアス出力部３１、３２により変動バックバイアス電圧ΔＶｂａｃｋｂｉａｓを決定する方法について説明する。
【００５０】
例えば、バックバイアス出力部３１、３２には、複数の設定電圧が設定されている。又は、バックバイアス出力部３１、３２には、複数の設定電圧が供給される。バックバイアス出力部３１、３２は、非初期動作時に変化量ΔＶが所定値ではない場合、制御信号ＣＴＲ２に応じて、変化量ΔＶが所定値になるまで複数の設定電圧の各々を順番に選択設定電圧として選択して、センス用トランジスタＴｐ、Ｔｎのバックゲートに供給する調整処理を実行する。バックバイアス出力部３１、３２は、この調整処理において、変化量ΔＶが所定値であるときの選択設定電圧を変動バックバイアス電圧ΔＶｂａｃｋｂｉａｓとして被補償用トランジスタＭｐ、Ｍｎ及びセンス用トランジスタＴｐ、Ｔｎのバックゲートに供給する。
【００５１】
図２は、本発明の第１実施形態による半導体回路装置の動作を示すフローチャートである。
【００５２】
まず、入力信号Ｓｉｇ“Ｌ”、“Ｈ”が１回目に供給される初期動作について説明する。
【００５３】
制御部４１、４２と被補償用トランジスタＭｐ、Ｍｎのゲートとセンス用トランジスタＴｐ、Ｔｎのゲートとに入力信号Ｓｉｇ“Ｌ”、“Ｈ”が供給される。被補償用トランジスタＭｐ、Ｍｎとセンス用トランジスタＴｐ、Ｔｎは入力信号Ｓｉｇ“Ｌ”、“Ｈ”に応じてオンする。制御部４１、４２は、入力信号Ｓｉｇ“Ｌ”、“Ｈ”が供給されたときに、内部の格納部にフラグが格納されていないため、制御信号ＣＴＲ１を出力し、その後にフラグを発生して内部の格納部に格納しておく（ステップＳ１）。
【００５４】
抵抗素子Ｒ１、Ｒ２の両端には、センス用トランジスタＴｐ、Ｔｎがオンしたときに流れる動作電流により電圧が発生する（ステップＳ２）。
【００５５】
制御部４１、４２は制御信号ＣＴＲ１を出力しているため、変化量検出部２１、２２の各構成要素は、動作モードとして初期動作を実行する（ステップＳ３−Ｙｅｓ）。
【００５６】
この場合、電圧計Ｖｐ、Ｖｎは、制御信号ＣＴＲ１に応じて、センス用トランジスタＴｐ、Ｔｎがオンしたときに流れる動作電流により抵抗素子Ｒ１、Ｒ２の両端に発生する電圧を測定する。記憶部Ｆ１、Ｆ２は、制御信号ＣＴＲ１に応じて、初期動作時に電圧計Ｖｐ、Ｖｎにより測定された電圧を初期電圧として保持する（ステップＳ４）。
【００５７】
バックバイアス出力部３１、３２は、制御信号ＣＴＲ１に応じて、初期動作時に被補償用トランジスタＭｐ、Ｍｎの動作の基準となる初期バックバイアス電圧Ｖｂａｃｋｂｉａｓ０を被補償用トランジスタＭｐ、Ｍｎ及びセンス用トランジスタＴｐ、Ｔｎのバックゲートに供給する（ステップＳ５）。
【００５８】
次に、入力信号Ｓｉｇ“Ｌ”、“Ｈ”が２回目以降に供給される非初期動作時について説明する。
【００５９】
この場合、ステップＳ１において、制御部４１、４２と被補償用トランジスタＭｐ、Ｍｎのゲートとセンス用トランジスタＴｐ、Ｔｎのゲートとに入力信号Ｓｉｇ“Ｌ”、“Ｈ”が供給される。被補償用トランジスタＭｐ、Ｍｎとセンス用トランジスタＴｐ、Ｔｎは入力信号Ｓｉｇ“Ｌ”、“Ｈ”に応じてオンする。制御部４１、４２は、入力信号Ｓｉｇ“Ｌ”、“Ｈ”が供給されたときに、内部の格納部にフラグが格納されているため、制御信号ＣＴＲ２を出力する。
【００６０】
ステップＳ２において、抵抗素子Ｒ１、Ｒ２の両端には、センス用トランジスタＴｐ、Ｔｎがオンしたときに流れる動作電流により電圧が発生する。
【００６１】
制御部４１、４２は制御信号ＣＴＲ２を出力しているため、変化量検出部２１、２２の各構成要素は、動作モードとして非初期動作を実行する（ステップＳ３−Ｎｏ）。
【００６２】
この場合、電圧計Ｖｐ、Ｖｎは、制御信号ＣＴＲ２に応じて、センス用トランジスタＴｐ、Ｔｎがオンしたときに流れる動作電流により抵抗素子Ｒ１、Ｒ２の両端に発生する電圧を測定する。比較器Ａ１、Ａ２は、制御信号ＣＴＲ２に応じて、非初期動作時に電圧計Ｖｐ、Ｖｎにより測定された電圧と初期電圧との変化量ΔＶを出力する（ステップＳ６）。
【００６３】
バックバイアス出力部３１、３２は、非初期動作時に変化量ΔＶが所定値（例えば、０とする）ではない場合（ステップＳ７−Ｎｏ）、制御信号ＣＴＲ２に応じて、変化量ΔＶが０になるまで複数の設定電圧の各々を順番に選択設定電圧として選択して、センス用トランジスタＴｐ、Ｔｎのバックゲートに供給する調整処理を実行する（ステップＳ８）。
【００６４】
バックバイアス出力部３１、３２は、調整処理を実行した結果、変化量ΔＶが所定値（０）になったものとする（ステップＳ７−Ｙｅｓ）。この場合、バックバイアス出力部３１、３２は、変化量ΔＶが０であるときの選択設定電圧を変動バックバイアス電圧ΔＶｂａｃｋｂｉａｓとして被補償用トランジスタＭｐ、Ｍｎ及びセンス用トランジスタＴｐ、Ｔｎのバックゲートに供給する（ステップＳ９）。
【００６５】
なお、ステップＳ８において、バックバイアス出力部３１、３２は、変化量ΔＶが０になるまで調整処理を実行する間も、センス用トランジスタＴｐ、Ｔｎのバックゲートに供給する選択設定電圧と同じ電圧を被補償用トランジスタＭｐ、Ｍｎのバックゲートに供給してもよい。
【００６６】
以上の説明により、本発明の第１実施形態による半導体回路装置では、特開２００６−３５２７５６号公報に記載された技術のように単純に変化量を被補償用トランジスタにフィードバックするものとは異なり、非初期動作時の動作電流を初期動作時の動作電流と同一にするための変動バックバイアス電圧ΔＶｂａｃｋｂｉａｓを変化量ΔＶに基づいて決定し、被補償用トランジスタＭｐ、Ｍｎ及びセンス用トランジスタＴｐ、Ｔｎのバックゲートに供給する。具体的には、変化量ΔＶが所定値になるまで複数の設定電圧の各々を順番に選択設定電圧としてセンス用トランジスタＴｐ、Ｔｎのバックゲートに供給し、変化量ΔＶが所定値であるときの選択設定電圧を変動バックバイアス電圧ΔＶｂａｃｋｂｉａｓとして被補償用トランジスタＭｐ、Ｍｎ及びセンス用トランジスタＴｐ、Ｔｎのバックゲートに供給する。これにより、本発明の第１実施形態による半導体回路装置によれば、第１の効果として、ＨＣＩ／ＢＴＩやその他の要因によって生じる被補償用トランジスタＭｐ、Ｍｎの特性変動、即ち、動作点のずれを補償することができる。
【００６７】
本発明の第１実施形態による半導体回路装置では、補償回路は、センス用トランジスタＴｐ、Ｔｎ、抵抗素子Ｒ１、Ｒ２、電圧計Ｖｐ、Ｖｎ、記憶部Ｆ１、Ｆ２、比較器Ａ１、Ａ２、バックバイアス出力部３１、３２、制御部４１、４２を備えている。即ち、被補償用トランジスタＭｐ、Ｍｎと同じトランジスタであるセンス用トランジスタＴｐ、Ｔｎを備えている。従って、本発明の第１実施形態による半導体回路装置によれば、第２の効果として、被補償用トランジスタＭｐ、Ｍｎが複数存在する場合、特開２００６−３５２７５６号公報に記載された技術のように１つの被補償用トランジスタに対して１つの補償回路を設ける構成とは異なり、複数の被補償用トランジスタＭｐ、Ｍｎに対して１つの補償回路を設けることができる。
【００６８】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による半導体回路装置では、変動バックバイアス電圧ΔＶｂａｃｋｂｉａｓを決定する時間を第１実施形態に比べて短縮できる。これについて詳細に説明する。ここで、第２実施形態では第１実施形態と重複する部分の説明を省略する。
【００６９】
図３は、本発明の第２実施形態による半導体回路装置の構成を示している。
【００７０】
本発明の第２実施形態による半導体回路装置の補償回路は、第１実施形態におけるバックバイアス出力部３１、３２に代えて、バックバイアス出力部５１、５２を具備している。
【００７１】
バックバイアス出力部５１、５２について説明する。ここで、接続関係については、第１実施形態におけるバックバイアス出力部３１、３２をバックバイアス出力部５１、５２に代えればよいため、その説明を省略する。
【００７２】
バックバイアス出力部５１、５２は、制御部４１、４２からの制御信号ＣＴＲ１に応じて、初期動作時に被補償用トランジスタＭｐ、Ｍｎの動作の基準となる初期バックバイアス電圧Ｖｂａｃｋｂｉａｓ０を被補償用トランジスタＭｐ、Ｍｎ及びセンス用トランジスタＴｐ、Ｔｎのバックゲートに供給する。
【００７３】
バックバイアス出力部５１、５２は、制御部４１、４２からの制御信号ＣＴＲ２に応じて、非初期動作時において初期バックバイアス電圧Ｖｂａｃｋｂｉａｓ０を調整し、且つ、非初期動作時の動作電流を初期動作時の動作電流と同一にするための変動バックバイアス電圧ΔＶｂａｃｋｂｉａｓを変化量ΔＶに基づいて決定する。具体的には、バックバイアス出力部５１、５２は、変化量ΔＶと初期バックバイアス電圧Ｖｂａｃｋｂｉａｓ０とに基づいて変動バックバイアス電圧ΔＶｂａｃｋｂｉａｓを算出する。バックバイアス出力部５１、５２は、その変動バックバイアス電圧ΔＶｂａｃｋｂｉａｓを被補償用トランジスタＭｐ、Ｍｎ及びセンス用トランジスタＴｐ、Ｔｎのバックゲートに供給する。
【００７４】
バックバイアス出力部５１、５２により変動バックバイアス電圧ΔＶｂａｃｋｂｉａｓを算出する方法について説明する。
【００７５】
まず、抵抗素子Ｒ１、Ｒ２の抵抗値をＲとし、変化量ΔＶをΔＶとし、非初期動作時の動作電流の値である電流値をＩとし、初期動作時の電流値に対する非初期動作時の電流値Ｉの変化量をΔＩとしたとき、変化量ΔＩは、数１により表される。
【００７６】
【数１】
2012028980.tif 000003
【００７７】
電流値Ｉの変化量ΔＩから閾値電圧Ｖｔｈの変化量ΔＶｔｈへの算出は以下の数２が用いられる。ここで、非初期動作時の電流値Ｉにおけるゲート電圧をＶｇとし、閾値電圧をＶｔｈとし、初期動作時の閾値電圧Ｖｔｈに対する非初期動作時の閾値電圧Ｖｔｈの変化量をΔＶｔｈとしたとき、閾値電圧Ｖｔｈの変化量ΔＶｔｈは、数２により表される。なお、θは比例係数である。
【００７８】
【数２】
2012028980.tif 000004
【００７９】
更に、バックバイアス電圧をＶｂａｃｋｂｉａｓとし、トランジスタの固有の定数項をＸ、Ｙとしたとき、閾値電圧Ｖｔｈとバックバイアス電圧Ｖｂａｃｋｂｉａｓとの関係は、数３により表される。
【００８０】
【数３】
2012028980.tif 000005
【００８１】
ここで、数３は、後述の数７に展開される。
【００８２】
まず、初期動作時、非初期動作時の閾値電圧ＶｔｈをそれぞれＶｔｈ０、Ｖｔｈ１とし、初期バックバイアス電圧をバックバイアス電圧Ｖｂａｃｋｂｉａｓ０とし、非初期動作時のバックバイアス電圧をＶｂａｃｋｂｉａｓ１とし、閾値電圧Ｖｔｈ０に対する閾値電圧Ｖｔｈ１の変化量をΔＶｔｈとしたとき、数３は、数４により表される。
【数４】
2012028980.tif 000006
【００８３】
次に、数４を展開したとき、非初期動作時のバックバイアス電圧Ｖｂａｃｋｂｉａｓ１は、数５により表される。
【数５】
2012028980.tif 000007
【００８４】
また、バックバイアス電圧Ｖｂａｃｋｂｉａｓ０に対するバックバイアス電圧Ｖｂａｃｋｂｉａｓ１の変化量である変動バックバイアス電圧をΔＶｂａｃｋｂｉａｓとしたとき、変動バックバイアス電圧ΔＶｂａｃｋｂｉａｓは、数６により表される。
【００８５】
【数６】
2012028980.tif 000008
【００８６】
次に、数６を展開したとき、変動バックバイアス電圧ΔＶｂａｃｋｂｉａｓは、数７により表される。
【００８７】
【数７】
2012028980.tif 000009
【００８８】
これにより、バックバイアス出力部５１、５２は、上述の数１、２、７に基づいて変動バックバイアス電圧ΔＶｂａｃｋｂｉａｓを算出する。
【００８９】
図４は、本発明の第２実施形態による半導体回路装置の動作を示すフローチャートである。
【００９０】
入力信号Ｓｉｇ“Ｌ”、“Ｈ”が１回目に供給される初期動作については、第１実施形態と同じであるため、その説明を省略する。
【００９１】
次に、入力信号Ｓｉｇ“Ｌ”、“Ｈ”が２回目以降に供給される非初期動作時について説明する。この場合でも、ステップＳ６までの動作については第１実施形態と同じであるため、その説明を省略する。
【００９２】
ステップＳ６の後、バックバイアス出力部５１、５２は、上述の数式（数１、２、７）に基づいて変化量ΔＶから変動バックバイアス電圧ΔＶｂａｃｋｂｉａｓを算出する。
【００９３】
以上の説明により、本発明の第２実施形態による半導体回路装置では、第１実施形態における第１、２の効果を実現する上に、以下の効果を実現する。
【００９４】
本発明の第１実施形態による半導体回路装置では、変化量ΔＶが所定値になるまで複数の設定電圧の各々を順番に選択設定電圧としてセンス用トランジスタＴｐ、Ｔｎのバックゲートに供給する調整処理を複数回繰り返し、変化量ΔＶが所定値になるときの選択設定電圧を変動バックバイアス電圧ΔＶｂａｃｋｂｉａｓとしている。即ち、変化量ΔＶが所定値になるまで、センス用トランジスタＴｐ、Ｔｎへのフィードバックを複数回繰り返すことにより、変動バックバイアス電圧ΔＶｂａｃｋｂｉａｓを決定している。このため、変動バックバイアス電圧ΔＶｂａｃｋｂｉａｓが決定するまでに時間がかかる。
【００９５】
一方、本発明の第２実施形態による半導体回路装置では、上述の数式に基づいて変化量ΔＶから変動バックバイアス電圧ΔＶｂａｃｋｂｉａｓを算出する。即ち、１回の算出により変動バックバイアス電圧ΔＶｂａｃｋｂｉａｓを決定している。このため、センス用トランジスタＴｐ、Ｔｎへのフィードバックを複数回繰り返す必要がない。このように、本発明の第２実施形態による半導体回路装置によれば、第３の効果として、変動バックバイアス電圧ΔＶｂａｃｋｂｉａｓを決定する時間を第１実施形態に比べて短縮することができる。
【００９６】
（第３実施形態）
本発明では、被補償用トランジスタＭｐ、Ｍｎに対して温度変化の影響を受け難くするためにＺＴＣ（Ｚｅｒｏ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）ポイントを適用する場合、第２実施形態に代えて、第３実施形態を適用することが好ましい。これについて詳細に説明する。ここで、第３実施形態では第１、２実施形態と重複する部分の説明を省略する。
【００９７】
図５は、本発明の第３実施形態による半導体回路装置の構成を示している。
【００９８】
本発明の第３実施形態による半導体回路装置の補償回路は、第２実施形態におけるバックバイアス出力部５１、５２に代えて、バックバイアス出力部６１、６２を具備している。
【００９９】
バックバイアス出力部６１、６２について説明する。ここで、接続関係については、第２実施形態におけるバックバイアス出力部５１、５２をバックバイアス出力部６１、６２に代えればよいため、その説明を省略する。
【０１００】
バックバイアス出力部６１、６２は、制御部４１、４２からの制御信号ＣＴＲ１に応じて、初期動作時に被補償用トランジスタＭｐ、Ｍｎの動作の基準となる初期バックバイアス電圧Ｖｂａｃｋｂｉａｓ０を被補償用トランジスタＭｐ、Ｍｎ及びセンス用トランジスタＴｐ、Ｔｎのバックゲートに供給する。
【０１０１】
バックバイアス出力部６１、６２は、制御部４１、４２からの制御信号ＣＴＲ２に応じて、非初期動作時において初期バックバイアス電圧Ｖｂａｃｋｂｉａｓ０を調整し、且つ、非初期動作時の動作電流を初期動作時の動作電流と同一にするための変動バックバイアス電圧ΔＶｂａｃｋｂｉａｓを変化量ΔＶに基づいて決定する。具体的には、バックバイアス出力部６１、６２は、変化量ΔＶと初期バックバイアス電圧Ｖｂａｃｋｂｉａｓ０とに基づいて変動バックバイアス電圧ΔＶｂａｃｋｂｉａｓを算出する。バックバイアス出力部６１、６２は、その変動バックバイアス電圧ΔＶｂａｃｋｂｉａｓを被補償用トランジスタＭｐ、Ｍｎ及びセンス用トランジスタＴｐ、Ｔｎのバックゲートに供給する。
【０１０２】
バックバイアス出力部６１、６２により変動バックバイアス電圧ΔＶｂａｃｋｂｉａｓを算出する方法について説明する。
【０１０３】
まず、抵抗素子Ｒ１、Ｒ２の抵抗値をＲとし、変化量ΔＶをΔＶとし、非初期動作時の動作電流の値である電流値をＩとし、初期動作時の電流値に対する非初期動作時の電流値Ｉの変化量をΔＩとしたとき、変化量ΔＩは、数１と同様に、数８により表される。
【０１０４】
【数８】
2012028980.tif 000010
【０１０５】
第３実施形態では、第２実施形態における数２の閾値電圧の変化量ΔＶｔｈをそのまま数７に代入するのではなく、ＺＴＣポイント用の変動分として、移動度μにおける変動分を導入する。ＺＴＣポイントは温度に応じた閾値電圧Ｖｔｈの変化によって誘起される動作電流の変化と、温度に応じた移動度の変化による動作電流との合成で決定される。そのため、ＨＣＩ／ＢＴＩなどによって生じる閾値電圧Ｖｔｈの変動でＺＴＣポイントは変動することになるが、より細かく検討すると、図７に示されるようにＨＣＩ／ＢＴＩなどによって生じる閾値電圧Ｖｔｈの変動だけではＺＴＣポイントの変動を完全には説明できない。後述するように、ＺＴＣポイントの変動は閾値電圧Ｖｔｈの変動の他に移動度μにおける変動を考慮すると更に精度よくＺＴＣポイントの変動を抑制することができる。
【０１０６】
そこで、第２実施形態における数２などから計算されるＨＣＩ／ＢＴＩの劣化による閾値電圧の変動量ΔＶｔｈをΔＶｔｈｂｔとした場合、変化量ΔＶｔｈｂｔは、数９により表される。なお、非初期動作時の電流値Ｉに対するゲート電圧をＶｇとし、閾値電圧をＶｔｈとし、初期動作時の閾値電圧Ｖｔｈに対する非初期動作時の閾値電圧Ｖｔｈの変化量をΔＶｔｈｂｔとしている。また、θは比例係数である。
【０１０７】
【数９】
2012028980.tif 000011
【０１０８】
このＨＣＩ／ＢＴＩ劣化による閾値電圧の変動量ΔＶｔｈｂｔを用い、更に、初期動作時の移動度μに対する非初期動作時の移動度μの変化による閾値電圧Ｖｔｈの変化量をΔＶｔｈμとし、ＺＴＣ（Ｚｅｒｏ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）ポイントにおける閾値電圧Ｖｔｈを閾値電圧Ｖｔｈｚｔｃとすると、閾値電圧Ｖｔｈｚｔｃの総変動量ΔＶｔｈｚｔｃは、数１０により表される。
【数１０】
2012028980.tif 000012
【０１０９】
更に、バックバイアス電圧をＶｂａｃｋｂｉａｓとし、トランジスタの固有の定数項をＸ、Ｙとしたとき、閾値電圧Ｖｔｈｚｔｃとバックバイアス電圧Ｖｂａｃｋｂｉａｓとの関係は、数１１により表される。
【０１１０】
【数１１】
2012028980.tif 000013
【０１１１】
ここで、上述の数１０における移動度μによる閾値電圧の変動分ΔＶｔｈμは、後述の数１２〜１６により表される。
【０１１２】
まず、初期動作時の移動度μに対する非初期動作時の移動度μをμ’とし、実効垂直電界をεｅｆｆとし、初期動作時の実効垂直電界εｅｆｆに対する非初期動作時の実効垂直電界εｅｆｆをεｅｆｆ’とし、初期動作時の閾値電圧Ｖｔｈに対する非初期動作時の閾値電圧ＶｔｈをＶｔｈ’としたとき、移動度μの変動分ΔＶｔｈμは、数１２により表される。
【０１１３】
【数１２】
2012028980.tif 000014
【０１１４】
移動度μは実効垂直電界εｅｆｆにより表される（非特許文献１）。この場合、定数をａ、ｂとしたとき、移動度μと実効垂直電界εｅｆｆとの関係は、数１３により表される。
【０１１５】
【数１３】
2012028980.tif 000015
【０１１６】
また、例えばシリコン（Ｓｉ）の誘電率をεＳｉとし、単位面積あたりのゲート酸化膜容量をＣｏｘとし、閾値電圧をＶｔｈとし、フラットバンド電圧をＶｆｂとし、フェルミレベルと真性フェルミレベルの差をψＢとしたとき、実効垂直電界εｅｆｆは、数１３〜１５により表される。
【０１１７】
【数１４】
2012028980.tif 000016
【数１５】
2012028980.tif 000017
【数１６】
2012028980.tif 000018
【０１１８】
数１２、１３における実効垂直電界εｅｆｆはガウスの法則を用いると数１４のように表され（非特許文献２）、数１５、１６に示されるように、閾値電圧Ｖｔｈの依存性を持っている。そのため、ＨＣＩ／ＢＴＩなどによって閾値電圧Ｖｔｈが変動することにより実効垂直電界εｅｆｆの値が変化する。初期動作における移動度μをあらかじめ求めておけば、非初期動作時の閾値電圧Ｖｔｈの値から、これらの式（数１３〜数１６）より移動度μ’を求め、数１２から移動度μによる閾値電圧Ｖｔｈの変動量ΔＶｔｈμを求めることができる。
【０１１９】
この変動量ΔＶｔｈμと、数９による変動量ΔＶｔｈｂｔとから数１０を用いることで、総変動量ΔＶｔｈｚｔｃを得ることができる。
【０１２０】
上述の数１１は、後述の数２０に展開される。
【０１２１】
まず、初期動作時、非初期動作時の閾値電圧ＶｔｈをそれぞれＶｔｈｚｔｃ０、Ｖｔｈｚｔｃ１とし、初期バックバイアス電圧をバックバイアス電圧Ｖｂａｃｋｂｉａｓ０とし、非初期動作時のバックバイアス電圧をＶｂａｃｋｂｉａｓ１とし、閾値電圧Ｖｔｈｚｔｃ０に対する閾値電圧Ｖｔｈ１の変化量をΔＶｔｈｚｔｃとしたとき、数１１は、数１７により表される。
【０１２２】
【数１７】
2012028980.tif 000019
【０１２３】
次に、数１７を展開したとき、非初期動作時のバックバイアス電圧Ｖｂａｃｋｂｉａｓ１は、数１８により表される。
【数１８】
2012028980.tif 000020
【０１２４】
また、バックバイアス電圧Ｖｂａｃｋｂｉａｓ０に対するバックバイアス電圧Ｖｂａｃｋｂｉａｓ１の変化量である変動バックバイアス電圧をΔＶｂａｃｋｂｉａｓとしたとき、変動バックバイアス電圧ΔＶｂａｃｋｂｉａｓは、数１９により表される。
【０１２５】
【数１９】
2012028980.tif 000021
【０１２６】
次に、数１９を展開したとき、変動バックバイアス電圧ΔＶｂａｃｋｂｉａｓは、数２０により表される。
【０１２７】
【数２０】
2012028980.tif 000022
【０１２８】
これにより、バックバイアス出力部６１、６２は、上述の数８、９、１０、１２〜１６、２０に基づいて変化量ΔＶから変動バックバイアス電圧ΔＶｂａｃｋｂｉａｓを算出することができる。
【０１２９】
図６は、本発明の第３実施形態による半導体回路装置の動作を示すフローチャートである。
【０１３０】
入力信号Ｓｉｇ“Ｌ”、“Ｈ”が１回目に供給される初期動作については、第１実施形態と同じであるため、その説明を省略する。
【０１３１】
次に、入力信号Ｓｉｇ“Ｌ”、“Ｈ”が２回目以降に供給される非初期動作時について説明する。この場合でも、ステップＳ６までの動作については第１実施形態と同じであるため、その説明を省略する。
【０１３２】
ステップＳ６の後、バックバイアス出力部６１、６２は、上述の数式（数８、９、１０、１２〜１６、２０）に基づいて変化量ΔＶから変動バックバイアス電圧ΔＶｂａｃｋｂｉａｓを算出する。
【０１３３】
以上の説明により、本発明の第３実施形態による半導体回路装置では、第１実施形態における第１、２の効果と、第２実施形態における第３の効果とを実現する上に、以下の効果を実現する。
【０１３４】
本発明の第３実施形態による半導体回路装置は、被補償用トランジスタＭｐ、Ｍｎに対して温度変化の影響を受け難くするためにＺＴＣポイントを適用する場合に特に有効である。ＨＣＩ／ＢＴＩにおけるＺＴＣポイントの変動は単純な閾値電圧Ｖｔｈの変動だけではなく、移動度μの変動も考慮されているため、正確にＺＴＣポイントの変動を補正することができる。
【符号の説明】
【０１３５】
１１、１２    センス部、
２１、２２    変化量検出部、
３１、３２    バックバイアス出力部、
４１、４２    制御部、
５１、５２    バックバイアス出力部、
６１、６２    バックバイアス出力部、
Ａ１、Ａ２    比較器、
Ｃ１    容量素子、
Ｆ１、Ｆ２    記憶部、
Ｍｐ、Ｍｎ    被補償用トランジスタ、
Ｎ１    ノード、
Ｒ１、Ｒ２    抵抗素子、
Ｓｉｇ    入力信号、
ＶＤＤ    電源電圧、
Ｔｐ、Ｔｎ    センス用トランジスタ、
Ｖｐ、Ｖｎ    電圧計
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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