[發明專利]低壓參考電路

有效

• 申請號: 201210070863.7
• 申請日: 2012-03-16
• 公開（公告）號: CN102692942A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: A·萊特奈庫瑪;Q·向;S·曼札特;J·劉
• 申請（專利權）人: 阿爾特拉公司
• 主分類號: G05F1/56
• 分類號: G05F1/56
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙蓉民

本申請要求2011年3月18日提交的美國專利申請No.13/051648的優先權，其全部內容以文獻形式并入本文。

技術領域

背景技術

集成電路通常要求電壓參考電路。參考電路可用于建立已知的電壓水平，以便控制電源和其他電路。理想地，參考電路應具有良好的抗工藝、電壓、和溫度變化(所謂的PVT變化/變量)的能力。

一種流行的參考電路是所謂的帶隙參考電路。帶隙參考電路相對PVT變化具有穩定的行為，但局限于產生輸出電壓約為1.2伏特。已經開發了基于閾值電壓的互補金屬氧化物半導體(CMOS)參考電路，其能夠以較低的輸出電壓工作，但該類型參考電路傾向于具有很大的工藝依賴性，這是由于閾值電壓對工藝(注入)變化的依賴性導致的。

發明內容

隨著現代電路中的電源電壓被縮減為較低電壓，需要生產以低于一伏特的電壓工作的參考電路。因此能夠提供改進的集成電路電壓參考電路是理想的。

可提供具有一對半導體器件的參考電路。每個半導體器件可具有位于金屬柵極和n型半導體區域之間的n型半導體區域、n型半導體區域中的n+區、金屬柵極、和柵極絕緣體。金屬柵極可以具有的功函數與p型多晶硅的功函數匹配。柵極絕緣體具有的厚度可以小于約25埃。金屬柵極可形成半導體器件的第一端子，而n+區可形成半導體器件的第二端子。第二端子可耦合到地。當跨第一和第二端子施加電壓時，電流可隧穿柵極絕緣體，且半導體器件可具有的導通電壓在0.3和0.5伏特之間。

參考電路可具有偏壓或偏置電路，其耦合到半導體器件的第一端子。在工作過程中，偏壓電路可供應不同電流到半導體器件，并可在輸出端子提供相應參考輸出電壓。參考電壓可具有小于一伏特的值。

本發明的進一步特性、其本質及各種優點可從附圖以及下面優選實施例的詳細說明中更明顯看出。

附圖說明

圖1是根據本發明實施例的電壓參考電路的示例性圖。

圖2是與根據本發明實施例的電壓參考電路關聯的示例性曲線圖。

圖3是比較常規帶隙參考電路的電壓輸出和根據本發明實施例的低壓參考電路的電壓輸出的示例性曲線。

圖4是用于根據本發明實施例的電壓參考電路的說明性的金屬柵極漏電二極管的示例性截面側視圖。

圖5是根據本發明實施例的各種半導體結構的說明性電流對電壓特性的示例性曲線圖。

具體實施方式

電壓參考電路通常用于集成電路設計中，在集成電路中要求已知大小的穩定電壓。例如，某些集成電路具有電源電路，其中由電源電路產生的電源電壓的大小是用帶隙參考電路調節的。

根據圖1所示的本發明的一個實施例，參考電路22具有由偏壓或偏置電路32偏置的一對半導體器件，如金屬柵極漏電二極管MGLD1和MGLD2。圖1中低壓參考電路22的偏壓電路32施加偏置信號到二極管MGLD1和MGLD2。電阻器R1’、R2’和R3’的值可選擇從而確保合適的不同的電流I1和I2流經二極管MGLD1和MGLD2。作為例子，電阻器R1’、R2’和R3’可分別具有5千歐姆、6.7千歐姆、和1千歐姆的電阻值。借助另一種合適結構，R1’、R2’和R3’可分別具有28兆歐姆、83兆歐姆、和67.5兆歐姆的電阻值。如果需要也可使用其他電阻值。偏壓電路32的電阻器的這些說明性電阻值僅作為例子給出。

偏壓電路32可具有運算放大器，如運算放大器28。運算放大器28的正輸入端子可耦合到節點24。運算放大器28的負輸入端子可耦合到節點26。工作過程中，運算放大器28在輸出端子30上提供相應的輸出電壓Vout，同時保持節點24和26上電壓為相等值。

二極管MGLD1具有耦合到端子24的正極和耦合到地的負極。二極管MGLD2具有耦合到端子26的正極和耦合到地的負極。在一個實施例中，二極管MGLD1和MGLD2是由具有相對低的導通電壓的金屬柵極漏電二極管結構形成的。二極管MGLD1和MGLD2的導通電壓通常為約0.3到0.5伏特，與和類型為帶隙參考電路中使用的常規p-n結二極管關聯的0.7伏特導通電壓不同。二極管MGLD1和MGLD2的低導通電壓(例如，0.3到0.5伏特，0.4到0.5伏特，小于0.5伏特等等)允許參考電路22在端子30上產生電壓Vout，其約為0.8到0.9伏特。該子-一-伏特參考信號可用于要求低參考電壓的電路，如低壓電源電路和其他電路。