JP4919642B2 - 半導体装置 - Google Patents

Description

本発明は半導体装置に関し、特にレーザビームが照射されて切断又は変質されて抵抗値調整される金属薄膜抵抗体を備え、複数の金属薄膜抵抗体が直列に接続されてなる抵抗回路を備えた半導体装置に関するものである。

アナログ集積回路である定電圧発生回路や電圧検出回路等においては、その発生電圧や検出電圧の高精度化が大変重要である。そこで、そのような回路を備えた半導体装置にあっては、物理的な装置完成後に性能の調整等のために、ヒューズ素子や抵抗体にレーザ光を照射して切断又は変質させるレーザトリミング処理が行なわれる。

抵抗体の中でも金属薄膜からなる抵抗体（金属薄膜抵抗体と称す）がその抵抗値の温度依存性（以下ＴＣＲという）の低さから注目を集めており、材料としては、例えばクロムシリコン（ＣｒＳｉ）やニッケルクロム（ＮｉＣｒ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、クロムシリサイド（ＣｒＳｉ₂）、窒化クロムシリサイド（ＣｒＳｉＮ）、クロムシリコンオキシ（ＣｒＳｉ０）などが用いられる。

また、金属薄膜抵抗体にレーザ光を直接照射することで、金属薄膜抵抗体を切断又は変質させ、抵抗値を調整することができる。さらに、製品の出力を測定しながら、レーザ光を金属薄膜抵抗体上で走査することで抵抗値調整（トリミング）を行なうトリミング処理（オンライントリミングと称す。）が可能となり、高精度な抵抗値調整が可能となる利点もある。

一般に、定電圧発生回路や電圧検出回路等の性能調整は、分割抵抗回路により、抵抗比を調整することで行なわれる。
例えば金属薄膜抵抗体を用いた分割抵抗回路では、図１０に示すようなラダートリミング抵抗体３１とアナログトリミング抵抗体３３を組み合わせた抵抗回路に、レーザ光軌跡３５ａで示すように任意の本数の金属薄膜抵抗体３１ａを切断又は変質させて絶縁させ粗調整を行ない、次にレーザ光軌跡３５ｂで示すように金属薄膜抵抗体３３の任意の領域を切断又は変質させ微調整を行なうことにより、所望の直列抵抗値を高精度に得ることができるものがある（例えば特許文献を参照。）。

図１０に示すようなラダー状に抵抗体を配置した抵抗回路では、図１１（Ａ）に示すようにラダートリミング抵抗体３１のトリミングにより、粗く抵抗値を調整した後、図１１（Ｂ）に示すようにアナログトリミング抵抗体３３のトリミングを行なうことで、局所的に高精度の調整を行なうのが一般的であり、しかしながら、アナログトリミング抵抗体３３のトリミングでは、その抵抗調整範囲が狭いために、ラダー領域にて調整される粗調整間を連続的に高精度に調整できないという問題があった。その問題を解決しようとすれば、ラダートリミング抵抗体３１の金属薄膜抵抗体３１ａの本数を多くする必要があり、レイアウト面積の増大及びトリミング時間の増加という不具合を招く。

また、分割抵抗回路として、例えば、図１２に示すように、抵抗体Ｒbottom、ｍ＋１個（ｍは正の整数）の抵抗体ＲＴ０，ＲＴ１，・・・，ＲＴｍ、抵抗体Ｒtopが直列に接続されており、抵抗体ＲＴ０，ＲＴ１，・・・，ＲＴｍには、各抵抗体に対応してヒューズ素子ＲＬ０，ＲＬ１，・・・，ＲＬｍが並列に接続されているものがある（例えば特許文献を参照。）。
このような分割抵抗回路では、任意のヒューズ素子ＲＬ０，ＲＬ１，…，ＲＬｍをレーザビームで切断することにより、所望の直列抵抗値を得ることができる（デジタルトリミングと称す。）。

図１２に示した分割抵抗回路では、抵抗体の値をＲ，Ｒ／２，Ｒ／４・・・のバイナリー値で構成することにより、広範囲な抵抗値調整が可能である。
図１３はデジタルトリミングの分割抵抗回路におけるトリミングステップ（コード）と抵抗値の関係を示す図であり、（Ａ）はトリミングステップ全体を示し、（Ｂ）は（Ａ）の一部を拡大して示している。ここでは１０ビットで１０２４通りのコードをもつものを用いた。

しかしながら、デジタルトリミングでは、ウエハ完成後の製品出力値を測定し、その測定結果に基づいてヒューズ素子を切断する、いわゆるオフライントリミングで抵抗値調整が行なわれるために、出力精度はプロセス変動による、抵抗体のばらつきの影響を大きく受ける（図１３（Ｂ）を参照。）。したがって、高精度トリミングを行なうことができないという問題があった。

特開平８−１２４７２９号公報 特開２００３−０３７１７９号公報

そこで本発明は、複数の金属薄膜抵抗体が直列に接続されている抵抗回路を備えた半導体装置において、広範囲な抵抗値調整範囲を高精度に抵抗値調整することを目的とするものである。

本発明にかかる半導体装置は、レーザビームが照射されて切断又は変質されて抵抗値調整される複数の金属薄膜抵抗体が直列に接続されてなる抵抗回路を備えた半導体装置であって、上記抵抗回路は直列に接続された３個以上の金属薄膜抵抗体を備え、ｎ番目（ｎは２以上の整数）の金属薄膜抵抗体の抵抗値調整範囲ΔＲｎと、（ｎ−１）番目の抵抗値調整精度Ｒ（ｎ−１）_stepの関係が以下の関係を満たすものである。

ΔＲｎ≧Ｒ（ｎ−１）_step

本願特許請求の範囲及び本明細書において、抵抗値調整範囲とは、各金属薄膜抵抗体のトリミング後の抵抗値と初期抵抗値との差をいう。
また、ラダートリミング抵抗体とはレーザ照射される複数の領域がはしご状に並列に設けられている金属薄膜抵抗体をいう。
また、オンライントリミング抵抗体とは電極間の領域にレーザ照射されて切欠き又はスポットが形成されて抵抗値調整される金属薄膜抵抗体をいう。
また、抵抗値調整精度とは、ラダートリミング抵抗体については１本のレーザ照射領域を切断又は変質させるごとの抵抗値変動、オンライントリミング抵抗体については１回のレーザ照射による抵抗値変動をいう。
また、ｎ番目とは、金属薄膜抵抗体の抵抗値調整精度に関して粗いものから順に並べた順番であり、実際に直列に接続されている順番を意味するものではない。

本発明の半導体装置において、上記金属薄膜抵抗体として３個の金属薄膜抵抗体Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃを備え、上記金属薄膜抵抗体Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃの抵抗値調整精度Ｒａ_step，Ｒｂ_step，Ｒｃ_stepと、抵抗値調整範囲ΔＲａ，ΔＲｂ，ΔＲｃの総抵抗値調整範囲ΔＲ０（＝ΔＲａ＋ΔＲｂ＋ΔＲｃ）の関係が以下の関係を満たす請求項１に記載の半導体装置。

Ｒａ_step≦０.１×ΔＲ０
Ｒｂ_step≦０.０１×ΔＲ０＜Ｒａ_step
Ｒｃ_step≦０.００１×ΔＲ０＜Ｒｂ_step

ここでは、Ｒａ_step＞Ｒｂ_step＞Ｒｃ_stepなので、金属薄膜抵抗体Ｒａが１番目、Ｒｂが２番目、Ｒｃが３番目になる。

さらに、上記金属薄膜抵抗体Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃはオンライントリミング抵抗体である例を挙げることができる。
また、上記金属薄膜抵抗体Ｒａはラダートリミング抵抗体であり、上記金属薄膜抵抗体Ｒｂ，Ｒｃはオンライントリミング抵抗体である例を挙げることができる。

本発明の半導体装置が適用される半導体装置の一例として、２個以上の金属薄膜抵抗体による分割によって電圧出力を得、金属薄膜抵抗体へのレーザビーム照射によって電圧出力を調整できる分割抵抗回路を備えた半導体装置を挙げることができ、上記分割抵抗回路は、本発明を構成する抵抗回路を備えている。

本発明の半導体装置が適用される半導体装置の他の例として、入力電圧を分割して分割電圧を供給するための分割抵抗回路と、基準電圧を供給するための基準電圧発生回路と、上記分割抵抗回路からの分割電圧と上記基準電圧発生回路からの基準電圧を比較するための比較回路をもつ電圧検出回路を備えた半導体装置を挙げることができる。そして、上記分割抵抗回路として本発明を構成する抵抗回路が適用された分割抵抗回路を備えている。

本発明の半導体装置が適用される半導体装置のさらに他の例として、入力電圧の出力を制御する出力ドライバと、出力電圧を分割して分割電圧を供給するための分割抵抗回路と、基準電圧を供給するための基準電圧発生回路と、上記分割抵抗回路からの分割電圧と上記基準電圧発生回路からの基準電圧を比較し、比較結果に応じて上記出力ドライバの動作を制御するための比較回路をもつ定電圧発生回路を備えた半導体装置をあげることができる。そして、上記分割抵抗回路として本発明を構成する抵抗回路が適用された分割抵抗回路を備えている。

本発明の半導体装置では、抵抗値調整される複数の金属薄膜抵抗体が直列に接続されてなる抵抗回路を備えた半導体装置において、上記抵抗回路は直列に接続された３個以上の金属薄膜抵抗体を備え、ｎ番目（ｎは２以上の整数）の金属薄膜抵抗体の抵抗値調整範囲ΔＲｎと、（ｎ−１）番目の抵抗値調整精度Ｒ（ｎ−１）_stepの関係が、
ΔＲｎ≧Ｒ（ｎ−１）_step
の関係を満たすようにしたので、抵抗値を連続的に調整することができ、広範囲な抵抗値調整範囲を高精度に抵抗値調整することができる。

さらに、上記金属薄膜抵抗体として３個の金属薄膜抵抗体Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃを備え、金属薄膜抵抗体Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃの抵抗値調整精度Ｒａ_step，Ｒｂ_step，Ｒｃ_stepと、抵抗値調整範囲ΔＲａ，ΔＲｂ，ΔＲｃの総抵抗値調整範囲ΔＲ０（＝ΔＲａ＋ΔＲｂ＋ΔＲｃ）の関係が、
Ｒａ_step≦０.１×ΔＲ０
Ｒｂ_step≦０.０１×ΔＲ０＜Ｒａ_step
Ｒｃ_step≦０.００１×ΔＲ０＜Ｒｂ_step
の関係を満たすようにすれば、金属薄膜抵抗体Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃにおいて、順に、総抵抗値調整範囲ΔＲ０の１０分の１以下、１００分の１以下、１０００分の１以下の抵抗値調整精度で抵抗値調整を行なうことができる。

さらに、上記金属薄膜抵抗体Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃはオンライントリミング抵抗体であるようにすれば、すべての金属薄膜抵抗体において高い抵抗値調整精度をもって抵抗値調整を行なうことができる。

また、上記金属薄膜抵抗体Ｒａはラダートリミング抵抗体であり、上記金属薄膜抵抗体Ｒｂ，Ｒｃはオンライントリミング抵抗体であるようにすれば、ラダートリミング抵抗体で広い抵抗値調整をし、オンライントリミング抵抗体において高い抵抗値調整精度をもって抵抗値調整を行なうことができる。

また、２個以上の金属薄膜抵抗体による分割によって電圧出力を得、金属薄膜抵抗体へのレーザビーム照射によって電圧出力を調整できる分割抵抗回路を備えた半導体装置に本発明を構成する抵抗回路を適用すれば、分割抵抗回路について広範囲な抵抗値調整範囲を高精度に抵抗値調整することができ、分割抵抗回路の出力電圧の精度の向上を図ることができる。
ただし、本発明が適用される半導体装置は分割抵抗回路を備えたものに限定されるものではない。

また、入力電圧を分割して分割電圧を供給するための分割抵抗回路と、基準電圧を供給するための基準電圧発生回路と、上記分割抵抗回路からの分割電圧と上記基準電圧発生回路からの基準電圧を比較するための比較回路をもつ電圧検出回路を備えた半導体装置において、分割抵抗回路として本発明の半導体装置を構成する抵抗回路が適用された分割抵抗回路を備えているようにすれば、本発明が適用された分割抵抗回路では出力電圧の精度の向上を図ることができるので、電圧検出回路の電圧検出能力の精度の向上を図ることができる。

また、入力電圧の出力を制御する出力ドライバと、出力電圧を分割して分割電圧を供給するための分割抵抗回路と、基準電圧を供給するための基準電圧発生回路と、上記分割抵抗回路からの分割電圧と上記基準電圧発生回路からの基準電圧を比較し、比較結果に応じて上記出力ドライバの動作を制御するための比較回路をもつ定電圧発生回路を備えた半導体装置において、分割抵抗回路として本発明の半導体装置を構成する抵抗回路が適用された分割抵抗回路を備えているようにすれば、本発明が適用された分割抵抗回路では出力電圧の精度の向上を図ることができるので、定電圧発生回路の出力電圧の安定化を図ることができる。

図１は一実施例の抵抗回路を説明するための平面図である。以下に説明する実施例では同一基板上にトランジスタ素子や容量素子などが形成されているが、図ではそれらの素子の図示は省略する。

シリコン基板上に絶縁膜を介して例えばＣｒＳｉ膜からなる金属薄膜抵抗体Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３（以下、抵抗体Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３と略記する）が形成されている。例えば、抵抗体Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は、オンライントリミング抵抗体であり、長さ寸法Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３が同じで、幅寸法がＷ１＜Ｗ２＜Ｗ３となっている。
抵抗体Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３には矢印２ａ，２ｂ，２ｃに示すように、レーザが照射される。
抵抗体Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は本発明を構成する抵抗回路の抵抗体Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃに相当する。

抵抗体Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３上を含んで層間絶縁膜が形成されている。その層間絶縁膜に抵抗体Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の長さ方向の端部に対応して接続孔が形成されている。その層間絶縁膜上に接続孔の形成領域を含んで金属配線層（一点鎖線参照。）が形成されている。その金属配線層によって抵抗体Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は直列に接続されている。

抵抗体Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の初期抵抗値をＲ１０，Ｒ２０，Ｒ３０、抵抗値調整範囲をΔＲ１，ΔＲ２，ΔＲ３とすると、総初期抵抗値Ｒ０_totalとトリミング後の総最大抵抗値Ｒtmax_total は、

Ｒ０_total＝Ｒ１０＋Ｒ２０＋Ｒ３０ ・・・（１）
Ｒtmax_total＝(Ｒ１０＋ΔＲ１)＋(Ｒ２０＋ΔＲ２)＋(Ｒ３０＋ΔＲ３)・・・（２）

で表される。
さらに、総抵抗値調整範囲ΔＲ０は、

ΔＲ０＝ΔＲ１＋ΔＲ２＋ΔＲ３ ・・・（３）

と表される。

この時、抵抗体Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の抵抗値調整範囲ΔＲ及び抵抗値調整精度Ｒ_step（レーザ１ショット当たりの抵抗値変化量）をそれぞれ、

Ｒ１_step＝ΔＲ０÷１０ ・・・（４）
ΔＲ１＝９ショット×ΔＲ０÷１０ ・・・（５）
Ｒ２_step＝ΔＲ０÷１００ ・・・（６）
ΔＲ２＝９ショット×ΔＲ０÷１００ ・・・（７）
Ｒ３_step＝ΔＲ０÷１０００ ・・・（８）
ΔＲ３＝１０ショット×ΔＲ０÷１０００ ・・・（９）

となるように配置しておく。

これにより、抵抗体Ｒ１で総抵抗値調整範囲ΔＲ０の１０分の１の調整を、Ｒ２で１００分の１の調整を、Ｒ３で１０００分の１の微調整を行なうことができる。
抵抗体Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３のトリミングによる抵抗値調整は独立して行なえるので、この場合、総抵抗値調整範囲ΔＲ０は、上記（３）、（５）、（７）、（９）式より、

ΔＲ０＝９×ΔＲ０÷１０＋９×ΔＲ０÷１００＋１０×ΔＲ０÷１０００
＝１０００÷１０００×ΔＲ０ ・・・（１０）

となる。すなわち、この抵抗回路では、抵抗体Ｒ３の抵抗値調整精度であるΔＲ０の１０００分の１にて抵抗値調整ができ、高精度かつ広範囲の抵抗調整が実現できる。

図２は、他の実施例の抵抗回路を説明するための平面図である。この実施例では、初期抵抗値がＲ０、最大調整抵抗値が２×Ｒ０、抵抗値調整精度がＲ０の１０２４分の１のデジタルトリミング１０ビット相当の抵抗回路を３個の金属薄膜抵抗体で実現した抵抗回路を説明する。

シリコン基板上に絶縁膜を介して例えばＣｒＳｉ膜からなる金属薄膜抵抗体Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６（以下、抵抗体Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６と略記する）が形成されている。
例えば、抵抗体Ｒ５，Ｒ６はオンライントリミング抵抗体からなり、抵抗体Ｒ５，Ｒ６の長さ寸法Ｌ５，Ｌ６はともに２０μｍ（マイクロメートル）、幅寸法Ｗ５は４０μｍ、Ｗ６は８０μｍである。

抵抗体Ｒ４はラダートリミング抵抗体によって構成されており、１０本のレーザ照射領域Ｒ４ａ，Ｒ４ｂ，・・・，Ｒ４ｊを備えている。レーザ照射領域Ｒ４ａ，Ｒ４ｂ，・・・，Ｒ４ｊの長さ幅寸法（Ｌ）及び幅寸法（Ｗ）（単位はμｍ）並びにシート抵抗を表１に示す。

抵抗体Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６上を含んで層間絶縁膜が形成されている。その層間絶縁膜に抵抗体Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６の長さ方向の端部に対応して接続孔が形成されている。その層間絶縁膜上に接続孔の形成領域を含んで金属配線層（一点鎖線参照。）が形成されている。その金属配線層によって抵抗体Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６は直列に接続されている。
抵抗体Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６には矢印２ｄ，２ｅ，２ｆに示すように、レーザが照射される。
抵抗体Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６は本発明を構成する抵抗回路の抵抗体Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃに相当する。

この実施例において、抵抗体Ｒ４の初期抵抗値Ｒ４０は、
１／Ｒ４０＝１／Ｒ４ａ＋１／Ｒ４ｂ＋・・・＋１／Ｒ４ｊ
より、Ｒ４０＝１.２５Ω／□である。
そして、矢印２ｄに示すように、レーザ照射領域Ｒ４ａ側からＲ４ｉに順にレーザ光を照射してレーザ照射領域Ｒ４ａから切断していくと、最初にレーザ照射領域Ｒ４ａを切断したときの抵抗体Ｒ４の抵抗値Ｒ４０ａは
１／Ｒ４０ａ＝１／Ｒ４ｂ＋１／Ｒ４ｃ＋・・・＋１／Ｒ４ｊ
より、Ｒ４０ａ＝１.４５Ω／□となる。
同様に、レーザ照射領域Ｒ４ａ側から順にレーザ照射領域Ｒ４ｉまで切断していくと、

Ｒ４０ｂ＝１.６５Ω／□
Ｒ４０ｃ＝１.８５Ω／□
Ｒ４０ｄ＝２.０５Ω／□
Ｒ４０ｅ＝２.２５Ω／□
Ｒ４０ｆ＝２.４５Ω／□
Ｒ４０ｇ＝２.６５Ω／□
Ｒ４０ｈ＝２.８５Ω／□
Ｒ４０ｉ＝３.０５Ω／□
となる。このように、抵抗体Ｒ４は０.２０Ω／□の抵抗値調整精度Ｒ４_stepをもつ。
また、レーザ照射領域Ｒ４ａからＲ４ｉの幅Ｗは１.００〜４.８０μｍと容易に切断できる幅に設定されている。

次に、図３を参照して抵抗体Ｒ５のトリミング特性について説明する。図３は、抵抗体Ｒ５のトリミング特性をシミュレートした結果を示す図であり、横軸はトリミングステップ、縦軸は抵抗値変化量（Ω／□）と抵抗値（Ω／□）を示す。ここではスポット径が６μｍのレーザ光を用い、バイトサイズ（レーザ照射１ステップ当たりのレーザ移動距離）を０.５μｍとした。
図３から、抵抗値変化量は３.１４×１０^-3〜６.５５×１０^-3Ω／□であり、初期抵抗値Ｒ５０を０.５００〜０.７２７Ω／□に調整できることがわかる。

次に、図４を参照して抵抗体Ｒ６のトリミング特性について説明する。図４は、抵抗体Ｒ６のトリミング特性をシミュレートした結果を示す図であり、横軸はトリミングステップ、縦軸は抵抗値変化量（Ω／□）と抵抗値（Ω／□）を示す。ここでもスポット径が６μｍのレーザ光を用い、バイトサイズを０.５μｍとした。
図４から、抵抗値変化量は７.８３×１０^-4〜９.４８×１０^-4Ω／□であり、初期抵抗値Ｒ６０を０.２５０〜０.２７６Ω／□に調整できることがわかる。

以上より、抵抗体Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６の初期抵抗値Ｒ４０，Ｒ５０，Ｒ６０を基準に、抵抗回路の初期抵抗値Ｒ０を

Ｒ０＝Ｒ４０＋Ｒ５０＋Ｒ６０＝２.００（Ω／□）

に設定した。さらに初期抵抗値Ｒ０で規格化した。

図５は、抵抗体Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６のトリミング特性をシミュレートした結果を示す図であり、（Ａ）は抵抗体Ｒ４、（Ｂ）は抵抗体Ｒ５、（Ｃ）は抵抗体Ｒ６のものである。図５において横軸はトリミングステップ、縦軸は抵抗値比（トリミング後／初期抵抗値）を示す。

（Ａ）より、抵抗体Ｒ４では、１×Ｒ０〜１.９×Ｒ０間を０.１×Ｒ０の抵抗値調整精度で調整できるのがわかる。また、（Ｂ）より、抵抗体Ｒ５では１×Ｒ０〜１.１００×Ｒ０を０.００３０５×Ｒ０の抵抗値調整精度にて調整できるのがわかる。さらに、（Ｃ）より、抵抗体Ｒ６では、１×Ｒ０〜１.０１０×Ｒ０を０.０００４５５×Ｒ０の抵抗値調整精度で調整できることが分かる。

抵抗体Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６について、抵抗値調整範囲ΔＲと抵抗値調整精度Ｒ_stepは、初期抵抗値Ｒ０＝総抵抗値調整範囲ΔＲ０であるので、

Ｒ４_step＝０.１×ΔＲ０ ・・・（１０）
ΔＲ４＝０.９×ΔＲ０ ・・・（１１）
Ｒ５_step＝０.００３０５×ΔＲ０ ・・・（１２）
ΔＲ５＝０.１１×ΔＲ０ ・・・（１３）
Ｒ６_step＝０.０００４５５×ΔＲ０ ・・・（１４）
ΔＲ６＝０.０１１×ΔＲ０ ・・・（１５）

となる。

したがって、抵抗体Ｒ４で総抵抗値調整範囲ΔＲ０の１０分の１の粗調整を、抵抗体Ｒ５で総抵抗値調整範囲ΔＲ０の１００分の０.３５（すなわち１００分の１以下）の調整を、抵抗体Ｒ６で総抵抗値調整範囲ΔＲ０の１０００分の０.４５５（すなわち１０００分の１以下）の微調整を行なうことができ、広範囲の総抵抗値調整範囲ΔＲ０において抵抗値を連続的に、かつ高精度に調整することができる。

なお、抵抗体Ｒ５，Ｒ６の抵抗値調整精度Ｒ_stepはトリミングステップの増加にともなって抵抗値の増加幅が大きくなる傾向にあるので、抵抗値調整精度が最大値となる値（増加幅が均一な部分）を用いた（図５（Ｂ），（Ｃ）を参照。）。

ここで、本発明の抵抗回路の関係式を確認すると、上記式（１０），（１１），（１２），（１３），（１５）から、
ΔＲ６＝０.０１１×ΔＲ０＞Ｒ５_step＝０.００３０５×ΔＲ０
ΔＲ５＝０.１１×ΔＲ０＞Ｒ４_step＝０.１×ΔＲ０
であり、
ΔＲｎ≧Ｒ（ｎ−１）_step
の関係を満たしている。

さらに、上記式（１０），（１２），（１４）から、
Ｒ４_step＝０.１×ΔＲ０ ・・・（１０）
Ｒ５_step＝０.００３０５×ΔＲ０ ・・・（１２）
Ｒ６_step＝０.０００４５５×ΔＲ０ ・・・（１４）
であり、
Ｒａ_step≦０.１×ΔＲ０
Ｒｂ_step≦０.０１×ΔＲ０＜Ｒａ_step
Ｒｃ_step≦０.００１×ΔＲ０＜Ｒｂ_step
の関係も満たしている。

このように、３つの抵抗体Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６を直列に接続した抵抗回路をレーザトリミングによって抵抗値調整することにより、１×Ｒ０〜２×Ｒ０間をＲ０の１０００分の０.４５５の抵抗値調整精度で任意の値に調整可能である。そしてオンライントリミングを行なうことで、高精度かつ広範囲は調整が可能となる。

また、図２の実施例では、抵抗回路の面積は８０００μｍ²程度であり、従来のデジタルトリミング（例えば特許文献２を参照。）の１０ビットに比べて、ヒューズ素子が不要となる効果を合わせて、８０％程度の小面積化も可能である。

図１に示した実施例では粗い抵抗値調整を行なう抵抗体Ｒ１として１本の直線状にレーザ照射するアナログトリミング抵抗体を用い、図２に示した実施例では粗い抵抗値調整を行なう抵抗体Ｒ４としてラダートリミング抵抗体を用いているが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、抵抗回路のうち最も粗い抵抗値調整を行なう金属薄膜抵抗体として、アナログトリミング抵抗体を用い、図６（Ａ）に示すダブルプランジ、（Ｂ）に示すサーペンタイン、（Ｃ）に示すＬカットと称されるレーザ照射を行なうものを用いてもよい。これらの態様によれば、より大きい抵抗値範囲で抵抗値調整を行なうことができる。

また、上記の実施例では３個の抵抗体Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３又はＲ４，Ｒ５，Ｒ６を直列に接続したものを用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ΔＲｎ≧Ｒ（ｎ−１）_stepの関係を満たす４個以上の抵抗体が直列に接続されているものであってもよい。
また、上記の実施例では、抵抗値調整精度が粗いものから順に抵抗体Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３又はＲ４，Ｒ５，Ｒ６を直列に接続しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、金属薄膜抵抗体を直列に接続する順番は任意である。

本発明の半導体装置を構成する金属薄膜抵抗体は、例えばアナログ回路を備えた半導体装置に適用することができる。以下に、本発明にかかる金属薄膜抵抗体を備えたアナログ回路を備えた半導体装置の実施例について説明する。

図７はアナログ回路である定電圧発生回路を備えた半導体装置の一実施例を示す回路図である。
直流電源１からの電源を負荷３に安定して供給すべく、定電圧発生回路５が設けられている。定電圧発生回路５は、直流電源１が接続される入力端子（Ｖbat）７、基準電圧発生回路（Ｖref）９、演算増幅器（比較回路）１１、出力ドライバを構成するＰチャネルＭＯＳトランジスタ（以下、ＰＭＯＳと略記する）１３、分割抵抗回路１５，１７及び出力端子（Ｖout）１９を備えている。

定電圧発生回路５の演算増幅器１１では、出力端子がＰＭＯＳ１３のゲート電極に接続され、反転入力端子（−）に基準電圧発生回路９から基準電圧Ｖrefが印加され、非反転入力端子（＋）に出力電圧Ｖoutを分割抵抗回路１５と１７で分割した電圧が印加され、分割抵抗回路１５，１７の分割電圧が基準電圧Ｖrefに等しくなるように制御される。

図８は、アナログ回路である電圧検出回路を備えた半導体装置の一実施例を示す回路図である。
電圧検出回路２１において、符号１１は演算増幅器で、その反転入力端子（−）に基準電圧発生回路９が接続され、基準電圧Ｖrefが印加される。入力端子（Ｖsens）２３から入力される測定すべき端子の電圧が分割抵抗回路１５と１７によって分割されて演算増幅器１１の非反転入力端子（＋）に入力される。演算増幅器１１の出力は出力端子（Ｖout）２５を介して外部に出力される。

電圧検出回路２１では、測定すべき端子の電圧が高く、分割抵抗回路１５と１７により分割された電圧が基準電圧Ｖrefよりも高いときは演算増幅器１１の出力がＨレベルを維持し、測定すべき端子の電圧が降下してきて分割抵抗回路１５と１７により分割された電圧が基準電圧Ｖref以下になってくると演算増幅器１１の出力がＬレベルになる。

一般に、図７に示した定電圧発生回路や図８に示した電圧検出回路では、製造プロセスのバラツキに起因して基準電圧発生回路からの基準電圧Ｖrefが変動するので、その変動に対応すべく、分割抵抗回路として抵抗体へのレーザビーム照射によって抵抗値を調整可能な抵抗回路を用いて、分割抵抗回路の抵抗値を調整している。

図９は、本発明の抵抗回路が適用される分割抵抗回路の一例を示す回路図である。
抵抗体Ｒbottom、例えば図１に示した３つの抵抗体Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３からなる抵抗回路２７、抵抗体Ｒtopが直列に接続されている。
このような分割抵抗回路では、例えば抵抗体Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３に対してレーザビームを照射することにより、所望の直列抵抗値を得ることができる（図１も参照。）。

図９に示した分割抵抗回路を図７に示した定電圧発生回路の分割抵抗回路１５，１７に適用する場合、例えば抵抗体Ｒbottom端を接地し、抵抗体Ｒtop端をＰＭＯＳ１３のドレインに接続する。さらに、抵抗体Ｒbottom、抵抗体Ｒ３間の端子ＮｏｄｅＬ、又は抵抗体Ｒtop、抵抗体Ｒ１間の端子ＮｏｄｅＭを演算増幅器１１の非反転入力端子に接続する。

また、図９に示した分割抵抗回路を図８に示した電圧検出回路の分割抵抗回路１５，１７に適用する場合、例えば抵抗体Ｒbottom端を接地し、抵抗体Ｒtop端を入力端子２３に接続する。さらに、抵抗体Ｒbottom、抵抗体Ｒ３間の端子ＮｏｄｅＬ、又は抵抗体Ｒtop、抵抗体Ｒ１間の端子ＮｏｄｅＭを演算増幅器１１の非反転入力端子に接続する。

図７から図９を参照して、本発明を構成する抵抗回路を適用した分割抵抗回路が適用される半導体装置の例を説明したが、このような分割抵抗回路が適用される半導体装置は定電圧発生回路を備えた半導体装置及び電圧検出回路を備えた半導体装置に限定されるものではなく、本発明を構成する抵抗回路は分割抵抗回路を備えた半導体装置であれば適用することができる。
また、本発明を構成する抵抗回路が適用される半導体装置は分割抵抗回路を備えた半導体装置に限定されるものではなく、金属薄膜抵抗体を備えた半導体装置であれば、本発明を適用することができる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、形状、材料、配置、個数などは一例であり、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内で種々の変更が可能である。

図１は一実施例の抵抗回路を説明するための平面図である。 他の実施例の抵抗回路を説明するための平面図である。 同実施例の抵抗体Ｒ５のトリミング特性をシミュレートした結果を示す図であり、横軸はトリミングステップ、縦軸は抵抗値変化量（Ω／□）と抵抗値（Ω／□）を示す。 同実施例の抵抗体Ｒ６のトリミング特性をシミュレートした結果を示す図であり、横軸はトリミングステップ、縦軸は抵抗値変化量（Ω／□）と抵抗値（Ω／□）を示す。 同実施例の抵抗体Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６のトリミング特性をシミュレートした結果を示す図であり、（Ａ）は抵抗体Ｒ４、（Ｂ）は抵抗体Ｒ５、（Ｃ）は抵抗体Ｒ６のものであり、横軸はトリミングステップ、縦軸は抵抗値比（トリミング後／初期抵抗値）を示す。 抵抗回路のうち最も粗い抵抗値調整を行なう金属薄膜抵抗体の他の例を示す図であり、（Ａ）はダブルプランジ、（Ｂ）はサーペンタイン、（Ｃ）はＬカットを示す。 アナログ回路である定電圧発生回路を備えた半導体装置の一実施例を示す回路図である。 アナログ回路である電圧検出回路を備えた半導体装置の一実施例を示す回路図である。 アナログ回路である分割抵抗回路を備えた半導体装置の一実施例を示す回路図である。 従来の抵抗回路を示す平面図である。 図１０の従来技術の抵抗体のトリミング特性を示す図であり、（Ａ）はラダートリミング抵抗体、（Ｂ）はアナログトリミング抵抗体を示す。 従来技術としてのデジタルトリミングの分割抵抗回路の例を示す回路である。 デジタルトリミングの分割抵抗回路におけるトリミングステップ（コード）と抵抗値の関係を示す図であり、（Ａ）はトリミングステップ全体を示し、（Ｂ）は（Ａ）の一部を拡大して示している。

符号の説明

Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６ 金属薄膜抵抗体

Claims (6)

1. レーザビームが照射されて切断又は変質されて抵抗値調整される複数の金属薄膜抵抗体が直列に接続されてなる抵抗回路を備えた半導体装置において、
   前記抵抗回路は直列に接続された３個以上の金属薄膜抵抗体を備え、
   ｎ番目（ｎは２以上の整数）の金属薄膜抵抗体の抵抗値調整範囲ΔＲｎと、（ｎ−１）番目の抵抗値調整精度Ｒ（ｎ−１）_stepの関係が以下の関係を満たし、
   かつ、前記金属薄膜抵抗体として３個の金属薄膜抵抗体Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃを備え、前記金属薄膜抵抗体Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃの抵抗値調整精度Ｒａ_step，Ｒｂ_step，Ｒｃ_stepと、抵抗値調整範囲ΔＲａ，ΔＲｂ，ΔＲｃの総抵抗値調整範囲ΔＲ０（＝ΔＲａ＋ΔＲｂ＋ΔＲｃ）の関係が以下の関係を満たすことを特徴とする半導体装置。
   
   ΔＲｎ≧Ｒ（ｎ−１）_step
   Ｒａ_step≦０.１×ΔＲ０
   Ｒｂ_step≦０.０１×ΔＲ０＜Ｒａ_step
   Ｒｃ_step≦０.００１×ΔＲ０＜Ｒｂ_step
   
2. 前記金属薄膜抵抗体Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃはオンライントリミング抵抗体である請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記金属薄膜抵抗体Ｒａはラダートリミング抵抗体であり、前記金属薄膜抵抗体Ｒｂ，Ｒｃはオンライントリミング抵抗体である請求項１に記載の半導体装置。
4. ２個以上の金属薄膜抵抗体による分割によって電圧出力を得、金属薄膜抵抗体へのレーザビーム照射によって電圧出力を調整できる分割抵抗回路を備えた半導体装置において、
   前記分割抵抗回路は、請求項１から３のいずれかに記載の抵抗回路を備えていることを特徴とする半導体装置。
5. 入力電圧を分割して分割電圧を供給するための分割抵抗回路と、基準電圧を供給するための基準電圧発生回路と、前記分割抵抗回路からの分割電圧と前記基準電圧発生回路からの基準電圧を比較するための比較回路をもつ電圧検出回路を備えた半導体装置において、
   前記分割抵抗回路として請求項４に記載の分割抵抗回路を備えていることを特徴とする半導体装置。
6. 入力電圧の出力を制御する出力ドライバと、出力電圧を分割して分割電圧を供給するための分割抵抗回路と、基準電圧を供給するための基準電圧発生回路と、前記分割抵抗回路からの分割電圧と前記基準電圧発生回路からの基準電圧を比較し、比較結果に応じて前記出力ドライバの動作を制御するための比較回路をもつ定電圧発生回路を備えた半導体装置において、
   前記分割抵抗回路として請求項４に記載の分割抵抗回路を備えていることを特徴とする半導体装置。

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