專利名稱：低壓參考電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
背景技術(shù)：
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(yīng)具有良好的抗エ藝、電壓、和溫度變化(所謂的PVT變化/變量)的能力。ー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(duì)PVT變化具有穩(wěn)定的行為，但局限于產(chǎn)生輸出電壓約為1.2伏持。已經(jīng)開發(fā)了基于閾值電壓的互補(bǔ)金屬氧 化物半導(dǎo)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エ藝依賴性，這是由于閾值電壓對(duì)エ藝(注入)變化的依賴性導(dǎo)致的。

發(fā)明內(nèi)容
隨著現(xiàn)代電路中的電源電壓被縮減為較低電壓，需要生產(chǎn)以低于ー伏特的電壓エ作的參考電路。因此能夠提供改進(jìn)的集成電路電壓參考電路是理想的。可提供具有一對(duì)半導(dǎo)體器件的參考電路。每個(gè)半導(dǎo)體器件可具有位于金屬柵極和η型半導(dǎo)體區(qū)域之間的η型半導(dǎo)體區(qū)域、η型半導(dǎo)體區(qū)域中的η+區(qū)、金屬柵極、和柵極絕緣體。金屬柵極可以具有的功函數(shù)與P型多晶硅的功函數(shù)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(dǎo)體器件的第一端子，而η+區(qū)可形成半導(dǎo)體器件的第二端子。第二端子可耦合到地。當(dāng)跨第一和第二端子施加電壓時(shí)，電流可隧穿柵極絕緣體，且半導(dǎo)體器件可具有的導(dǎo)通電壓在O. 3和O. 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(dǎo)體器件的第一端子。在工作過程中，偏壓電路可供應(yīng)不同電流到半導(dǎo)體器件，并可在輸出端子提供相應(yīng)參考輸出電壓。參考電壓可具有小于ー伏特的值。本發(fā)明的進(jìn)ー步特性、其本質(zhì)及各種優(yōu)點(diǎn)可從附圖以及下面優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明中更明顯看出。


圖I是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電壓參考電路的示例性圖。圖2是與根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電壓參考電路關(guān)聯(lián)的示例性曲線圖。圖3是比較常規(guī)帶隙參考電路的電壓輸出和根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的低壓參考電路的電壓輸出的不例性曲線。圖4是用于根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電壓參考電路的說明性的金屬柵極漏電ニ極管的示例性截面?zhèn)纫晥D。
圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的各種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的說明性電流對(duì)電壓特性的示例性曲線圖。
具體實(shí)施例方式電壓參考電路通常用于集成電路設(shè)計(jì)中，在集成電路中要求已知大小的穩(wěn)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(chǎn)生的電源電壓的大小是用帶隙參考電路調(diào)節(jié)的。根據(jù)圖I所示的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，參考電路22具有由偏壓或偏置電路32偏置的一對(duì)半導(dǎo)體器件，如金屬柵極漏電ニ極管MGLDl和MGLD2。圖I中低壓參考電路22的偏壓電路32施加偏置信號(hào)到ニ極管MGLDl和MGLD2。電阻器Rl’、R2’和R3’的值可選擇從而確保合適的不同的電流Il和12流經(jīng)ニ極管MGLDl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I千歐姆的電阻值。借助另ー種合適結(jié)構(gòu)，Rl’、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(yùn)算放大器，如運(yùn)算放大器28。運(yùn)算放大器28的正輸入端子可耦合到節(jié)點(diǎn)24。運(yùn)算放大器28的負(fù)輸入端子可耦合到節(jié)點(diǎn)26。工作過程中，運(yùn)算放大器28在輸出端子30上提供相應(yīng)的輸出電壓Vout，同時(shí)保持節(jié)點(diǎn)24和26上電壓為相等值。ニ極管MGLDl具有耦合到端子24的正極和耦合到地的負(fù)極。ニ極管MGLD2具有耦合到端子26的正極和耦合到地的負(fù)極。在一個(gè)實(shí)施例中，ニ極管MGLDl和MGLD2是由具有相對(duì)低的導(dǎo)通電壓的金屬柵極漏電ニ極管結(jié)構(gòu)形成的。ニ極管MGLDl和MGLD2的導(dǎo)通電壓通常為約O. 3到O. 5伏持，與和類型為帶隙參考電路中使用的常規(guī)p-n結(jié)ニ極管關(guān)聯(lián)的O. 7伏特導(dǎo)通電壓不同。ニ極管MGLDl和MGLD2的低導(dǎo)通電壓(例如，O. 3到O. 5伏特，O. 4到O. 5伏特，小于O. 5伏特等等)允許參考電路22在端子30上產(chǎn)生電壓Vout，其約為O. 8到O. 9伏持。該子-一-伏特參考信號(hào)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。工作過程中，ニ極管MGLDl特性為結(jié)電壓為VGB1，而ニ極管MGLD2特性為結(jié)電壓為VGB2。偏壓電路32和運(yùn)算放大器28保持結(jié)點(diǎn)24和26的電壓約為VGBl。由Rl’、R2’和R3’組成的電阻器網(wǎng)絡(luò)確保電流Il和12具有合適的幅值(且11/12具有合適的非歸ー比(non-unitary ratio))，從而為Λ VGB = VGB1-VGB2設(shè)定ー個(gè)需要的值。Λ VGB值與絕對(duì)溫度(PTAT)成比例，然而VGBl的值與絕對(duì)溫度(CTAT)互補(bǔ)。與Λ VGB關(guān)聯(lián)的PTAT特性(圖2中線34)和與VGBl關(guān)聯(lián)的CTAT特性(圖2中線36)傾向于彼此抵消，如圖2中參考輸出電壓Vout曲線38所示。如圖2所示，曲線38傾向于在寬范圍的溫度變化上是平坦的。使用圖I所示類型的偏壓電路結(jié)構(gòu)，Vout的值由等式I給出。Vout = R2，/R3，(AVGBl)+VGBl (I)如果需要，也可使用其他偏壓電路。用于圖I中的說明性的結(jié)構(gòu)的偏壓電路僅是例子，且不是為了限制本發(fā)明的范圍。圖I中的低壓參考電路22的性能和具有由雙極結(jié)晶體管結(jié)構(gòu)形成的ニ極管的常規(guī)帶隙參考電路的特性可通過模擬進(jìn)行比較，其中雙極結(jié)晶體管結(jié)構(gòu)的端子連接形成P-n結(jié)ニ極管。常規(guī)帶隙參考電路和圖I中所示類型的低壓參考電路的模擬結(jié)果的曲線在圖3中示出。常規(guī)帶隙參考電路的輸出Vout由線40表示。低壓參考電路22的輸出Vout由線42表示。曲線40和曲線42在典型工作溫度范圍上都是穩(wěn)定的(如從低于-50°C到約150°C )，但當(dāng)和曲線40相比時(shí)，如曲線42的較低幅值所示，低壓參考電路22能夠產(chǎn)生比常規(guī)帶隙參考電路明顯更低的參考輸出電壓。具體地，與常規(guī)帶隙參考電路約I. 19伏特的輸出電壓相比，低壓參考電路22可產(chǎn)生約O. 83伏特的輸出電壓。圖4是可用于實(shí)施圖I中金屬柵極漏電ニ極管MGLDl和MGLD2類型的說明性金屬柵極漏電ニ極管的示例性截面?zhèn)纫晥D。如圖4所示，金屬柵極漏電ニ極管44可以是兩端子半導(dǎo)體器件，其具有正極A和負(fù)極C。正極A可耦合到圖I中電路22的節(jié)點(diǎn)24(如當(dāng)圖4中的金屬柵極漏電ニ極管44的結(jié)構(gòu)用于實(shí)施圖I中的金屬柵極漏電ニ極管MGLDl時(shí))，或圖I中電路22的節(jié)點(diǎn)26 (如當(dāng)金屬柵極漏電ニ極管44的結(jié)構(gòu)用于實(shí)施圖I中的金屬柵極漏電ニ極管MGLD2吋)。負(fù)極C可耦合到電路22中的地。金屬柵極漏電ニ極管44可由半導(dǎo)體襯底，如硅襯底形成。N型摻雜的區(qū)域，如η-阱 50可在硅襯底中形成。一個(gè)或更多重?fù)诫s的η+區(qū)域52可用離子注入或其他合適的摻雜技術(shù)在η-阱50中形成(從而形成具有η-阱的歐姆接觸)。η+區(qū)域電連接到η-講，且因此η-阱和η+區(qū)域形成ニ極管44的端子之一的部件(即，其負(fù)極)。負(fù)極C中η+區(qū)域可具有關(guān)聯(lián)的金屬觸點(diǎn)或其他導(dǎo)電端子結(jié)構(gòu)，其耦合到η+區(qū)域52并也形成負(fù)極C的部件。如圖4所示，η+區(qū)域52可鄰近直接在柵極絕緣體48之下的半導(dǎo)體。柵極絕緣體48可在半導(dǎo)體襯底50的表面上形成。柵極絕緣體48可由介電層，如氧化硅、鉿基氧化物、其他金屬氧化物、氮化物、氧氮化物、或其他絕緣材料形成。量子力學(xué)隧穿可允許在ニ極管44工作過程中電流通過絕緣體48。導(dǎo)電柵極46可用作正極端子Α。導(dǎo)電柵極46優(yōu)選由金屬形成。如果需要，導(dǎo)電柵極46可由摻雜半導(dǎo)體形成。例如，當(dāng)區(qū)域50是η-阱時(shí)，導(dǎo)電柵極46可由ρ+多晶硅層形成。這樣的基于多晶硅的柵極結(jié)構(gòu)通常是用自對(duì)準(zhǔn)半導(dǎo)體制造エ藝形成的，并可陷入不期望的エ藝復(fù)雜度。從金屬形成柵極46通常避免了對(duì)于自對(duì)準(zhǔn)技術(shù)的需求，因此通常是優(yōu)選的。在柵極導(dǎo)體46由金屬形成的結(jié)構(gòu)中，金屬功函數(shù)優(yōu)選選擇為與P型多晶硅的功函數(shù)適當(dāng)匹配。金屬的功函數(shù)可以在，例如P-型多晶硅的功函數(shù)的+/-O. 5eV內(nèi)。該類型金屬在圖4中示為ρ-型金屬柵極pMG。其他類型的金屬(如，功函數(shù)可與η-型多晶硅相比的金屬)和區(qū)域50和52的摻雜類型的各種組合都是可能的，但是與使用“P金屬”柵極的圖4中所示結(jié)構(gòu)相比，通常會(huì)導(dǎo)致次最優(yōu)性能。圖5是比較圖4中所示類型結(jié)構(gòu)的柵極金屬和半導(dǎo)體摻雜類型的不同組合的電流對(duì)電壓(IV)特性的示例性曲線。曲線60對(duì)應(yīng)于正常變?nèi)荪藰O管的IV特性，其中區(qū)域52具有η+型摻雜，區(qū)域50具有η-型摻雜，且柵極46是“η-金屬”柵極(nMG)，其功函數(shù)可與η-型多晶硅的功函數(shù)(如約4. 2eV)比擬。曲線58對(duì)應(yīng)于具有η+型區(qū)域52、p-型區(qū)域50、和η-金屬柵極的結(jié)構(gòu)的IV特性。曲線54對(duì)應(yīng)于具有η+區(qū)域52、ρ-型區(qū)域50、和ρ金屬柵極(pMG) (B卩，功函數(shù)可與ρ-型多晶硅的功函數(shù)比擬的柵極金屬，如5. leV，或在4. 9到5. 3eV的范圍內(nèi)，4.5到5. 8eV的范圍內(nèi)，等等)的結(jié)構(gòu)的IV特性。p_金屬柵極pMG的功函數(shù)可以為，例如，約O. 3eV，其低于ρ+多晶硅的功函數(shù)(例如，柵極pMG的功函數(shù)可以為約4. 8eV、4. 6到5. 0eV、4. 5到5. leV、4. 3到5. 3eV等)?？捎糜谛纬搔呀饘贃艠O的材料的例子是鈦和招的合金。如果需要，兀素金屬和其他金屬合金可用于形成P金屬柵極(pMG)46。如圖5所示，對(duì)應(yīng)于曲線60、58、和54的結(jié)構(gòu)不具有高度類似ニ極管的行為。曲線56對(duì)應(yīng)于圖4中標(biāo)記圖示出的結(jié)構(gòu)組合(即，η+結(jié)構(gòu)52、η-阱50、和ρ-金屬柵極46)，其具有在約O. 3到O. 5伏特的尖陡的類ニ極管導(dǎo)通電壓，并具有最小反向偏置電流(即，Ig對(duì)于低于O伏特的偏壓Vg相對(duì)低)。圖4中器件結(jié)構(gòu)因此具有高度類ニ極管工作特性，并適用于參考電路。當(dāng)用η+摻雜的區(qū)域52、η-型摻雜區(qū)域50、和ρ-金屬柵極46形成吋，圖4中的結(jié)構(gòu)形成金屬柵極漏電ニ極管結(jié)構(gòu)，其適于用作圖I中電壓參考電路22的器件MGLDl和 MGLD2。如果需要，柵極絕緣體48的厚度和柵極導(dǎo)體46的功函數(shù)可調(diào)節(jié)，從而調(diào)節(jié)Vout和通過ニ極管MGLDl和MGLD2的電流量(例如，從而產(chǎn)生具有降低的功率消耗的電路配置)。借助ー個(gè)合適結(jié)構(gòu)，絕緣體52的厚度TOX可約為13埃(如，約13到20埃，小于15埃，小于20埃，約13到25埃，小于25埃，等等)。如果需要，柵極絕緣體48可在集成電路上形成作為標(biāo)準(zhǔn)CMOS半導(dǎo)體制造エ藝的一部分(如，當(dāng)為金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管在集成電路其他的地方形成柵極絕緣體時(shí))，因而避免包括額外エ藝步驟的需求(如柵極絕緣體除去步驟)作為形成ニ極管MGLDl和MGLD2的エ藝的一部分。在TOX的值在約25埃以下時(shí)，相信ニ極管MGLDl和MGLD2中的導(dǎo)電機(jī)理是通過ニ極管的η-阱之間的載流子(電子)直接隧穿到他們的P-金屬柵極。在ニ極管工作過程中，隧穿柵極絕緣體的總電流包括導(dǎo)帶和價(jià)帶兩者的貢獻(xiàn)。用于ニ極管MGLDl和MGLD2的結(jié)構(gòu)與具有柵極絕緣體的P-金屬柵極變?nèi)荪藰O管器件的結(jié)構(gòu)相似，該柵極絕緣體薄到足夠允許載流子的量子力學(xué)隧穿，且其中在ニ極管端子之間沒有電流流過是可能的，直到P-金屬柵極上的柵極電壓約等于器件的平帶電壓(即，導(dǎo)通電壓約等于平帶電壓VFB)。借助金屬柵極，平帶電壓VFB的幅值通常小于多晶硅柵極(在0Κ)的電壓，且比硅的帶隙小約O. 3伏特。在約25埃以上的TOX值，導(dǎo)電機(jī)理涉及其他機(jī)理，如福勒-諾德海姆(Fowler-Nordheim)隧穿，且通常不導(dǎo)致圖5中曲線56所示類型的良好的類ニ極管特性。如結(jié)合圖5的描述，相信具有P-金屬柵極和η-阱的器件通常比具有η-金屬柵極的器件和具有P-金屬柵極和P-阱的器件是優(yōu)選的。補(bǔ)充實(shí)施例I.參考電路，包括第一和第二ニ極管，每個(gè)都具有柵極、摻雜的半導(dǎo)體區(qū)域、和位干與其關(guān)聯(lián)的ニ極管的柵極和摻雜的半導(dǎo)體區(qū)域之間的柵極絕緣體層，其中柵極絕緣體可操作以允許載流子在與其關(guān)聯(lián)的ニ極管的摻雜的半導(dǎo)體區(qū)域和柵極之間隧穿；以及耦合到第一和第二ニ極管并具有可操作以供應(yīng)參考電壓的輸出的偏壓電路。補(bǔ)充實(shí)施例2.補(bǔ)充實(shí)施例I中定義的參考電路，其中第一和第二ニ極管的柵極包括金屬。補(bǔ)充實(shí)施例3.補(bǔ)充實(shí)施例I中定義的參考電路，其中第一和第二ニ極管的柵極絕緣體每個(gè)具有的厚度都小于20埃。補(bǔ)充實(shí)施例4.補(bǔ)充實(shí)施例I中定義的參考電路進(jìn)ー步包括接地端子，其耦合到摻雜半導(dǎo)體區(qū)域。補(bǔ)充實(shí)施例5.補(bǔ)充實(shí)施例I中定義的參考電路，其中摻雜半導(dǎo)體區(qū)域包括η-型 硅。
補(bǔ)充實(shí)施例6.補(bǔ)充實(shí)施例5中定義的參考電路進(jìn)ー步包括在η-型硅中的η+區(qū)域，其中第一ニ極管的柵極形成第一ニ極管的正極，其中第二ニ極管的柵極形成第二ニ極管的正極，且其中上述正極耦合到偏壓電路。補(bǔ)充實(shí)施例7.補(bǔ)充實(shí)施例6中定義的參考電路，其中第一和第二ニ極管是響應(yīng)于偏壓電路改變通過正極的電流的量而被不同偏置的。補(bǔ)充實(shí)施例8.補(bǔ)充實(shí)施例7中定義的參考電路，其中第一和第二ニ極管的柵極包括金屬。補(bǔ)充實(shí)施例9.補(bǔ)充實(shí)施例8中定義的參考電路，其中金屬具有的功函數(shù)為4. 3eV到 5. 3eV0補(bǔ)充實(shí)施例10.補(bǔ)充實(shí)施例I中定義的參考電路，其中第一和第二ニ極管的摻雜的半導(dǎo)體區(qū)域包括η-阱，且第一和第二ニ極管的柵極包括金屬，且其中第一和第二ニ極管進(jìn)ー步包括稱合到地的η-講中的η+區(qū)域。 補(bǔ)充實(shí)施例11.補(bǔ)充實(shí)施例I中定義的參考電路，其中第一和第二ニ極管具有小于O. 5伏特的關(guān)聯(lián)的導(dǎo)通電壓，且其中偏壓電路可操作以產(chǎn)生幅值小于I. O伏特的參考輸出電壓。補(bǔ)充實(shí)施例12.補(bǔ)充實(shí)施例I中定義的參考電路，其中每個(gè)ニ極管都包括耦合到偏壓電路的第一端子和耦合到地的第二端子，其中每個(gè)ニ極管的第一端子都由該ニ極管的柵極形成，且其中每個(gè)ニ極管的第二端子都包括該ニ極管摻雜的半導(dǎo)體區(qū)域。補(bǔ)充實(shí)施例13.補(bǔ)充實(shí)施例I中定義的參考電路，其中偏壓電路包括運(yùn)算放大器，其可操作以在輸出端產(chǎn)生參考電壓。補(bǔ)充實(shí)施例14.補(bǔ)充實(shí)施例13中定義的參考電路，其中偏壓電路可操作以通過第一和第二ニ極管的柵極施加不同的電流到第一和第二ニ極管。補(bǔ)充實(shí)施例15.補(bǔ)充實(shí)施例14中定義的參考電路，其中第一和第二ニ極管的摻雜的半導(dǎo)體區(qū)域包括η-型硅，該參考電路進(jìn)ー步包括耦合到摻雜的半導(dǎo)體區(qū)域的接地端子。補(bǔ)充實(shí)施例16.參考電路，包括一對(duì)半導(dǎo)體器件，其中每個(gè)半導(dǎo)體器件具有阱區(qū)域，該阱區(qū)域內(nèi)的摻雜區(qū)域、柵極導(dǎo)體、以及位于阱區(qū)域和柵極導(dǎo)體之間的柵極絕緣體，其中每個(gè)半導(dǎo)體器件可操作以允許載流子在與其關(guān)聯(lián)的半導(dǎo)體器件的阱區(qū)域和柵極導(dǎo)體之間隧穿；以及可操作以供應(yīng)不同偏置電流到該對(duì)半導(dǎo)體器件并產(chǎn)生相應(yīng)的參考輸出電壓的電路。補(bǔ)充實(shí)施例17.補(bǔ)充實(shí)施例16中定義的參考電路，其中二極管具有的關(guān)聯(lián)的導(dǎo)通電壓低于O. 5伏特，且其中電路可操作以產(chǎn)生低于I. O伏特的參考輸出電壓。補(bǔ)充實(shí)施例18.補(bǔ)充實(shí)施例16中定義的參考電路，其中每個(gè)半導(dǎo)體器件的阱區(qū)域都包括η-阱。補(bǔ)充實(shí)施例19.補(bǔ)充實(shí)施例18中定義的參考電路，其中每個(gè)半導(dǎo)體器件的摻雜區(qū)域都包括在η-阱中的η+摻雜區(qū)域。補(bǔ)充實(shí)施例20.補(bǔ)充實(shí)施例16中定義的參考電路，其中每個(gè)半導(dǎo)體器件的柵極導(dǎo)體都包括金屬。補(bǔ)充實(shí)施例21.補(bǔ)充實(shí)施例20中定義的參考電路，其中金屬具有的功函數(shù)為4. 3eV 到 5. 3eV0
補(bǔ)充實(shí)施例22.補(bǔ)充實(shí)施例16中定義的參考電路，其中每個(gè)半導(dǎo)體器件都包括耦合到電路的第一端子和耦合到地的第二端子，其中每個(gè)半導(dǎo)體器件的第一端子由該半導(dǎo)體器件的柵極導(dǎo)體形成，且其中每個(gè)半導(dǎo)體器件的第二端子包括該半導(dǎo)體器件的摻雜的區(qū)域和阱區(qū)域。補(bǔ)充實(shí)施例23.電壓參考電路，其包括第一半導(dǎo)體器件，其具有η-型半導(dǎo)體區(qū)域、在η-型半導(dǎo)體區(qū)域中的至少ー個(gè)η+區(qū)域、金屬柵極、以及位于金屬柵極和η-型半導(dǎo)體區(qū)域之間的柵極絕緣體層，其中所述第一半導(dǎo)體器件的柵極絕緣體層可操作以允許載流子在η-型半導(dǎo)體區(qū)域和金屬柵極之間隧穿；還包括第二半導(dǎo)體器件，其具有η-型半導(dǎo)體區(qū)域、在η-型半導(dǎo)體區(qū)域中的至少ー個(gè)η+區(qū)域、金屬柵極、以及位于所述金屬柵極和η-型半導(dǎo)體區(qū)域之間的柵極絕緣體層，其中所述第二半導(dǎo)體器件的柵極絕緣體層可操作以允許載流子在η-型半導(dǎo)體區(qū)域和金屬柵極之間隧穿；以及耦合到所述第一和第二半導(dǎo)體器件并可操作以使用第一和第二半導(dǎo)體器件產(chǎn)生參考輸出電壓的電路。補(bǔ)充實(shí)施例24.補(bǔ)充實(shí)施例23中定義的參考電路，其中所述電路耦合到金屬柵極并可操作以施加不同信號(hào)到所述第一和第二半導(dǎo)體器件。補(bǔ)充實(shí)施例25.補(bǔ)充實(shí)施例23中定義的電壓參考電路，其中所述電路包括具有輸出的運(yùn)算放大器，其可操作以產(chǎn)生參考輸出電壓，且其中所述電路可操作以通過所述金屬柵極施加不同電流到第一和第二半導(dǎo)體器件，所述電壓參考電路進(jìn)一歩包括耦合到η+區(qū)域的接地端子。補(bǔ)充實(shí)施例26.補(bǔ)充實(shí)施例23中定義的電壓參考電路，其中所述第一和第二半導(dǎo)體器件的導(dǎo)通電壓小于O. 5伏特，且其中該電路可操作以產(chǎn)生幅值小于一伏特的參考輸出 電壓。上面僅是本發(fā)明原理的說明，本領(lǐng)域技術(shù)人員可不偏離本發(fā)明的范圍和精神做出各種修改。
權(quán)利要求
1.一種參考電路,包括 第一和第二ニ極管，每個(gè)ニ極管都具有柵極、摻雜的半導(dǎo)體區(qū)域、和位干與其關(guān)聯(lián)的ニ極管的柵極和摻雜的半導(dǎo)體區(qū)域之間的柵極絕緣體層，其中所述柵極絕緣體可操作以允許載流子在與其關(guān)聯(lián)的ニ極管的摻雜的半導(dǎo)體區(qū)域和柵極之間隧穿；以及 偏壓電路，其耦合到所述第一和第二ニ極管，并具有可操作以供應(yīng)參考電壓的輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的參考電路，其中所述第一和第二ニ極管的柵極包括金屬。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的參考電路，其中所述第一和第二ニ極管的柵極絕緣體中的每個(gè)具有的厚度都小于20埃。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的參考電路，進(jìn)一歩包括耦合到所述摻雜的半導(dǎo)體區(qū)域的接地端子。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的參考電路，其中所述摻雜的半導(dǎo)體區(qū)域包括η-型硅。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的參考電路，進(jìn)ー步包括在η-型硅中的η+區(qū)域，其中所述第一二極管的柵極形成第一ニ極管的正極，其中所述第二ニ極管的柵極形成第二ニ極管的正極，且其中上述正極都耦合到偏壓電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的參考電路，其中所述第一和第二ニ極管響應(yīng)于偏壓電路改變通過正極的電流的量而被不同偏置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的參考電路，其中所述第一和第二ニ極管的柵極包括金屬。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的參考電路，其中所述第一和第二ニ極管的摻雜的半導(dǎo)體區(qū)域包括η阱，且第一和第二ニ極管的柵極包括金屬，且其中所述第一和第二ニ極管進(jìn)一歩包括在耦合到地的η-阱中的η+區(qū)域。
10.一種參考電路，包括 一對(duì)半導(dǎo)體器件，其中每個(gè)半導(dǎo)體器件具有阱區(qū)域、所述阱區(qū)域內(nèi)的摻雜區(qū)域、柵極導(dǎo)體、和位于所述阱區(qū)域和柵極導(dǎo)體之間的柵極絕緣體、其中每個(gè)半導(dǎo)體器件可操作以允許載流子在與其關(guān)聯(lián)的所述半導(dǎo)體器件的阱區(qū)域和柵極導(dǎo)體之間隧穿；以及 電路，其可操作以供應(yīng)不同的偏置電流到該對(duì)半導(dǎo)體器件I并產(chǎn)生相應(yīng)的參考輸出電壓。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的參考電路，其中所述ニ極管關(guān)聯(lián)的導(dǎo)通電壓小于O.5伏持，且其中所述電路可操作以產(chǎn)生小于I. O伏特的參考輸出電壓。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的參考電路，其中每個(gè)半導(dǎo)體器件的阱區(qū)域包括η-阱。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的參考電路，其中每個(gè)半導(dǎo)體器件的摻雜區(qū)域包括η-阱中η+摻雜區(qū)域。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的參考電路，其中每個(gè)半導(dǎo)體器件的柵極導(dǎo)體包括金屬。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的參考電路，其中所述金屬的功函數(shù)為4.3eV到5. 3eV。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的參考電路，其中每個(gè)半導(dǎo)體器件包括耦合到所述電路的第一端子和耦合到地的第二端子，其中每個(gè)半導(dǎo)體器件的第一端子是由所述半導(dǎo)體器件的柵極導(dǎo)體形成的，且其中每個(gè)半導(dǎo)體器件的第二端子包括該半導(dǎo)體器件的摻雜區(qū)域和阱區(qū)域。
17.—種電壓參考電路,其包括 第一半導(dǎo)體器件，其具有η-型半導(dǎo)體區(qū)域，所述η-型半導(dǎo)體區(qū)域中的至少ー個(gè)η+區(qū)域、金屬柵極、和位于所述金屬柵極和所述η-型半導(dǎo)體區(qū)域之間的柵極絕緣體層，其中所述第一半導(dǎo)體器件的柵極絕緣體層可操作以允許載流子在所述η-型半導(dǎo)體區(qū)域和所述金屬柵極之間隧穿；以及 第二半導(dǎo)體器件，其具有η-型半導(dǎo)體區(qū)域、所述η-型半導(dǎo)體區(qū)域中的至少ー個(gè)η+區(qū)域、金屬柵極、以及位于所述金屬柵極和所述η-型半導(dǎo)體區(qū)域之間的柵極絕緣體層，其中所述第二半導(dǎo)體器件的柵極絕緣體層可操作以允許載流子在所述η-型半導(dǎo)體區(qū)域和所述金屬柵極之間隧穿；以及 電路，其耦合到所述第一和第二半導(dǎo)體器件，并可操作以使用所述第一和第二半導(dǎo)體器件產(chǎn)生參考輸出電壓。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電壓參考電路，其中所述電路耦合到所述金屬柵極，并可操作以施加不同信號(hào)到第一和第二半導(dǎo)體器件。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電壓參考電路，其中所述電路包括具有輸出的運(yùn)算放大器，其可操作以產(chǎn)生參考輸出電壓，且其中所述電路可操作以通過所述金屬柵極施加不同電流到所述第一和第二半導(dǎo)體器件，所述電壓參考電路進(jìn)一歩包括耦合到η+區(qū)域的接地端子。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電壓參考電路，其中所述第一和第二半導(dǎo)體器件具有的導(dǎo)通電壓小于O. 5伏特，且其中所述電路可操作以產(chǎn)生幅值小于一伏特的參考輸出電壓。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種低壓參考電路，其可具有一對(duì)半導(dǎo)體器件。每個(gè)半導(dǎo)體器件可具有n-型半導(dǎo)體區(qū)域、n-型半導(dǎo)體區(qū)域中的n+區(qū)域、金屬柵極、和位于所述金屬柵極和n-型半導(dǎo)體區(qū)域之間的柵極絕緣體，載流子在所述金屬柵極和n-型半導(dǎo)體區(qū)域之間隧穿。金屬柵極可具有的功函數(shù)與p-多晶硅的功函數(shù)匹配。柵極絕緣體具有的厚度可小于約25埃。金屬柵極可形成半導(dǎo)體器件的第一端子，而n+區(qū)域和n-型半導(dǎo)體區(qū)域可形成半導(dǎo)體器件的第二端子。第二端子可耦合到地。偏壓電路可使用第一端子供應(yīng)不同電流到半導(dǎo)體器件，并可提供數(shù)值小于一伏特的相應(yīng)參考輸出電壓。
文檔編號(hào)G05F1/56GK102692942SQ20121007086
公開日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2012年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月18日
發(fā)明者A·萊特奈庫(kù)瑪, J·劉, Q·向, S·曼札特 申請(qǐng)人:阿爾特拉公司