[发明专利]低压参考电路

说明书

本申请要求2011年3月18日提交的美国专利申请No.13/051648的优先权，其全部内容以文献形式并入本文。

技术领域

背景技术

集成电路通常要求电压参考电路。参考电路可用于建立已知的电压水平，以便控制电源和其他电路。理想地，参考电路应具有良好的抗工艺、电压、和温度变化(所谓的PVT变化/变量)的能力。

一种流行的参考电路是所谓的带隙参考电路。带隙参考电路相对PVT变化具有稳定的行为，但局限于产生输出电压约为1.2伏特。已经开发了基于阈值电压的互补金属氧化物半导体(CMOS)参考电路，其能够以较低的输出电压工作，但该类型参考电路倾向于具有很大的工艺依赖性，这是由于阈值电压对工艺(注入)变化的依赖性导致的。

发明内容

随着现代电路中的电源电压被缩减为较低电压，需要生产以低于一伏特的电压工作的参考电路。因此能够提供改进的集成电路电压参考电路是理想的。

可提供具有一对半导体器件的参考电路。每个半导体器件可具有位于金属栅极和n型半导体区域之间的n型半导体区域、n型半导体区域中的n+区、金属栅极、和栅极绝缘体。金属栅极可以具有的功函数与p型多晶硅的功函数匹配。栅极绝缘体具有的厚度可以小于约25埃。金属栅极可形成半导体器件的第一端子，而n+区可形成半导体器件的第二端子。第二端子可耦合到地。当跨第一和第二端子施加电压时，电流可隧穿栅极绝缘体，且半导体器件可具有的导通电压在0.3和0.5伏特之间。

参考电路可具有偏压或偏置电路，其耦合到半导体器件的第一端子。在工作过程中，偏压电路可供应不同电流到半导体器件，并可在输出端子提供相应参考输出电压。参考电压可具有小于一伏特的值。

本发明的进一步特性、其本质及各种优点可从附图以及下面优选实施例的详细说明中更明显看出。

附图说明

图1是根据本发明实施例的电压参考电路的示例性图。

图2是与根据本发明实施例的电压参考电路关联的示例性曲线图。

图3是比较常规带隙参考电路的电压输出和根据本发明实施例的低压参考电路的电压输出的示例性曲线。

图4是用于根据本发明实施例的电压参考电路的说明性的金属栅极漏电二极管的示例性截面侧视图。

图5是根据本发明实施例的各种半导体结构的说明性电流对电压特性的示例性曲线图。

具体实施方式

电压参考电路通常用于集成电路设计中，在集成电路中要求已知大小的稳定电压。例如，某些集成电路具有电源电路，其中由电源电路产生的电源电压的大小是用带隙参考电路调节的。

根据图1所示的本发明的一个实施例，参考电路22具有由偏压或偏置电路32偏置的一对半导体器件，如金属栅极漏电二极管MGLD1和MGLD2。图1中低压参考电路22的偏压电路32施加偏置信号到二极管MGLD1和MGLD2。电阻器R1’、R2’和R3’的值可选择从而确保合适的不同的电流I1和I2流经二极管MGLD1和MGLD2。作为例子，电阻器R1’、R2’和R3’可分别具有5千欧姆、6.7千欧姆、和1千欧姆的电阻值。借助另一种合适结构，R1’、R2’和R3’可分别具有28兆欧姆、83兆欧姆、和67.5兆欧姆的电阻值。如果需要也可使用其他电阻值。偏压电路32的电阻器的这些说明性电阻值仅作为例子给出。

偏压电路32可具有运算放大器，如运算放大器28。运算放大器28的正输入端子可耦合到节点24。运算放大器28的负输入端子可耦合到节点26。工作过程中，运算放大器28在输出端子30上提供相应的输出电压Vout，同时保持节点24和26上电压为相等值。

二极管MGLD1具有耦合到端子24的正极和耦合到地的负极。二极管MGLD2具有耦合到端子26的正极和耦合到地的负极。在一个实施例中，二极管MGLD1和MGLD2是由具有相对低的导通电压的金属栅极漏电二极管结构形成的。二极管MGLD1和MGLD2的导通电压通常为约0.3到0.5伏特，与和类型为带隙参考电路中使用的常规p-n结二极管关联的0.7伏特导通电压不同。二极管MGLD1和MGLD2的低导通电压(例如，0.3到0.5伏特，0.4到0.5伏特，小于0.5伏特等等)允许参考电路22在端子30上产生电压Vout，其约为0.8到0.9伏特。该子-一-伏特参考信号可用于要求低参考电压的电路，如低压电源电路和其他电路。