[發明專利]對多晶硅的精細電阻調節

有效

• 申請號: 201010169939.2
• 申請日: 2010-04-23
• 公開（公告）號: CN101924560A
• 公開（公告）日: 2010-12-22
• 發明（設計）人: A·莫塔蒙德
• 申請（專利權）人: 英特賽爾美國股份有限公司
• 主分類號: H03M1/66
• 分類號: H03M1/66;H01L29/06
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 李玲

背景技術

許多電路需要良好匹配的電阻器。然而，由于工藝限制，可獲得的匹配通常有限。需要良好匹配的電路示例包括但不限于模數轉換器(ADC)和數模轉換器(DAC)。DAC是一種采用多個數字位作為輸入并產生相應的模擬輸出的電路。一種DAC設計方法是電阻器串或R-DAC。該電路布局在高基準電壓與低基準電壓之間以串聯方式設置多個電阻器或其他電阻性電路元件。開關陣列由數字輸入位控制。這些開關確定電阻器之間的連接，從而確定輸出電壓。電阻器的數量取決于期望分辨率——在最簡單的概念性方法中，對于16位轉換器，例如，通常需要2¹⁶-1或65,535個電阻器來提供所有可能的輸出電平。

其他DAC設計方法利用更少數量的電阻器實現同一目的。例如，所謂的分段R-DAC通過使用至少部分并聯設置的兩個或多個電阻器串分段減少了所需電阻器的總數量。由最高有效輸入位控制的第一分段提供粗輸出近似。第二和隨后的分段由更低有效位控制，并提供輸出的更精細選擇。

當單調性是主要考慮的問題時，電阻器串DAC是合適的體系結構。然而，該體系結構不適用于高分辨率DAC，因為電阻性元件的數量隨著期望分辨率呈指數增加。因此，對于較高分辨率的DAC，分段R-DAC體系結構通常在單調性與復雜性之間找到良好的折衷。

利用數量減少的電阻提供增大的分辨率的另一方法是R2R體系結構。R2R體系結構主要由以階梯狀配置設置的重復電阻器陣列組成。在R2R階梯實現中，該階梯中的電阻器包括基準電阻值R和兩倍于該值的電阻值2R。該R和2R電阻值使輸入位按照它們對輸出電壓的影響而加權。該體系結構還可實現高精確度和低響應時間。但因為R2R階梯通常還需要外部緩沖器來提供低阻抗連接，所以它們在某些應用中不夠理想。

發明內容

在選定實施例中，提供了一種機制以提供對諸如數模轉換器(DAC)之類的精確電路中的諸如但不限于電阻器之類的電阻性電路元件的精細調節。各個電阻性電路元件的電阻值通過施加一個或多個電場以調節電壓系數而受影響。該電場可在上部處、在下部處、沿上部、沿下部、或在上部內、在下部內施加至電阻性元件，或施加至頂部和底部二者，或以其他方式施加。

在一個示例實施例中，電阻器串中的各個電阻性元件被置于下方的擴散阱和置于上方的金屬板夾置。控制電壓施加至上金屬板，且一組不同的控制電壓施加至下擴散阱。控制電壓用于獨立調節各個電阻性元件的電壓系數，從而精確地控制它們各自的電阻值。

這些控制電壓可在測試校準過程中設定于最優值，該測試校準過程測量該電路的一個或多個響應以確定電阻器的實際電阻值，并將它們與理想電阻值比較。在一個實現中，控制電壓的數字表示存儲在與R-DAC同一芯片上的某些形式的非易失性存儲器中。與開關矩陣連接的輔助DAC將所存儲的數字值轉換成模擬電壓，并將這些電壓施加至各個電阻性元件的擴散阱和金屬板。

在另一實現中，這些控制電壓可在電路工作期間動態地確定。該方法可用于響應于諸如溫度之類的環境工作條件的變化來提供對電阻值的精細控制。

輔助DAC可以是低分辨率DAC，且具有低準確度要求。這是因為輔助DAC的任何不準確均可在校準過程中被解決。

在諸如多段R-DAC之類的優選實施例中，電壓系數校準方案僅需對第一分段進行。DAC的第一分段要求最高精確度的電阻值，且最容易受不準確性影響。

還可能以其他方式提供對電阻性部件的精細調節，只要用于電阻值的電路層具有可用且可調節的電壓系數。

在一個實施例中，多晶硅電阻器可用作該電阻性元件。

然而，MOS晶體管也可用于提供該電阻性元件。在該實施例中，場氧?化物和/或淺槽隔離(STI)區域可用于在MOS柵結構下提供耗盡區。在一種方法中，場氧化物層放置在N阱內形成的NMOS型結構上。在該實現中，該NMOS結構變成在柵氧化物區域下提供電荷溝道的耗盡型器件，從而有效地用作連接源和漏端子的導電板。如果源和漏端子短路，則相對于柵端子施加的電壓將出現在跨越柵(用作電阻性元件)氧化物的溝道上，并允許電阻值的調制。或者，P阱中的NMOS晶體管或N阱中的PMOS的多晶硅柵極可用作電阻器元件，其中主體連接用作調制柵電阻的控制端子。該晶體管柵極可以是自對準多晶硅化物或非自對準多晶硅化物，且均在本發明的范圍內。

附圖說明

如附圖中所示，根據本發明的優選實施例的以下更具體說明，本發明的上述和其它目的、特征以及優點將變得顯而易見，在附圖中的不同圖中相同的附圖標記指示相同部分。這些附圖不一定按比例繪制，而是著重于說明本發明的原理。