DE102013215818B4

DE102013215818B4 - Integrierter Chip mit Heizelement und Bandabstandsreferenzschaltung, Testschaltung und Verfahren zum Bestimmen eines Temperaturkoeffizienten für eine Referenzschaltung

Info

Publication number: DE102013215818B4
Application number: DE102013215818.1A
Authority: DE
Inventors: Henrik Hassander; Christian Lindholm
Original assignee: Infineon Technologies Austria AG
Current assignee: Infineon Technologies Austria AG
Priority date: 2012-08-09
Filing date: 2013-08-09
Publication date: 2020-06-18
Anticipated expiration: 2033-08-10
Also published as: CN103576736A; US20140043052A1; DE102013215818A1; US9651981B2

Abstract

Integrierter Chip, der aufweist:eine Bandabstandsreferenzschaltung (502), die innerhalb eines ersten Teils des integrierten Chips enthalten ist, wobei der erste Teil benachbart zu einem zweiten Teil des integrierten Chips angeordnet ist, und die dazu ausgebildet ist, eine Referenzspannung (V) auszugeben, die eine Temperaturabhängigkeit aufweist;eines oder mehrere Heizelemente (506a - 506n), die innerhalb des integrierten Chips umfasst sind und die dazu ausgebildet sind, eine Temperatur des ersten Teils in Abhängigkeit eines empfangenen Steuersignals (S) um einen ersten Betrag zu variieren und eine Temperatur des zweiten Teils um einen zweiten Betrag zu variieren der geringer ist als der erste Betrag, wobei das Steuersignal (S) die Temperatur des ersten Teils auf Basis eines Stromwerts des Steuersignals oder einer Anzahl von Heizelementen (506a - 506n) variiert, die vom Steuersignal (S) angetrieben werden;ein Steuerelement (210), das dazu ausgebildet ist, das Steuersignal (S) zu erzeugen;eines oder mehrere Schaltelemente (508a - 508n), die zwischen dem Steuerelement (210) und dem einen oder mehreren Heizelementen (306a - 306b) verschaltet sind; undeinen Schaltregler (510), der dazu ausgebildet ist, ein weiteres Steuersignal (S) zu erzeugen, das selektiv das eine oder die mehreren Schaltelemente (508a - 508n) betätigt, um das Steuerelement (210) mit dem einen oder den mehreren Heizelementen (506a - 506n) zu verbinden, wobei das Heizelement (506a - 506n) beim Verbinden des Steuerelements (210) mit einem Heizelement (506a - 506n) Wärme produziert.

Description

Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung beziehen sich auf einen integrierten Chip, der eine Bandabstandsreferenzschaltung enthält, auf eine Testschaltung und ein Verfahren zum Bestimmen eines Temperaturkoeffizienten einer Referenzschaltung.
Bandabstandsreferenzschaltungen sind Spannungsreferenzschaltungen, die dazu ausgebildet sind, eine im Wesentlichen konstante, temperaturunabhängige Referenzspannung zu erzeugen, und die verbreitet in vielen integrierten Schaltungen verwendet werden, wie zum Beispiel in Analog-Digital- und Digital-Analog-Wandlern. Bandabstandsreferenzschaltungen erzeugen eine temperaturunabhängige Referenzspannung (V_REF ), indem eine interne Spannungsquelle, die einen positiven Temperaturkoeffizienten (c₁) aufweist, und eine andere interne Spannungsquelle, die einen negativen Temperaturkoeffizienten (c₂) aufweist, in Ihnen enthalten sind. Durch Summieren der Ausgänge der positiven und der negativen internen Spannungsquellen (d. h. V_REF = c₁V₁ + c₂V₂) kann die Temperaturabhängigkeit der Bandabstandsreferenzschaltung aufgehoben werden, was zu einer im Wesentlichen konstanten Referenzspannung (V_REF ) über einen Temperaturbereich führt.
Prozessschwankungen in einem Herstellungsprozess zur Herstellung einer Bandabstandsreferenzschaltung können Temperaturänderungen der Referenzspannung verursachen.
Aus der Druckschrift US 2002/0133789 A1 ist ein integrierter Chip mit einer Bandabstandsreferenzschaltung bekannt, die innerhalb eines Teils des integrierten Chips enthalten ist und die dazu ausgebildet ist, eine Referenzspannung auszugeben, die eine Temperaturabhängigkeit aufweist.
Aus der Druckschrift US 2010/0167959 A1 ist ein integrierter Chip bekannt, der eines oder mehrere Heizelemente aufweist, die innerhalb des integrierten Chips umfasst sind und die dazu ausgebildet sind, eine Temperatur des Teils zu variieren.
Aus der Druckschrift US 2010/0301332 A1 ist eine Testschaltung bekannt die einen Prüfling aufweist, der innerhalb eines Teils eines integrierten Chips umfasst ist und eine Temperaturabhängigkeit aufweist, so dass der Betrieb des Prüflings dazu ausgebildet ist, als Funktion der Temperatur zu variieren. Die Testschaltung weist weiterhin eines oder mehrere Dummy-Bauelemente auf, die innerhalb des integrierten Chips umfasst sind und die dazu ausgebildet sind, Wärme zu produzieren, um eine Temperatur des Prüflings über einen Temperaturbereich zu variieren.
Aus der Druckschrift US 2011/0273186 A1 ist ein Verfahren zum Bestimmen eines Temperaturkoeffizienten für eine Referenzschaltung bekannt, das das Bereitstellen eines integrierten Chips, der eine Referenzschaltung umfasst, die dazu ausgebildet ist, eine Referenzspannung auszugeben, die eine Temperaturabhängigkeit aufweist, und das Bereitstellen eines oder mehrerer Steuersignale für eines oder mehrere Heizelemente aufweist, die innerhalb des integrierten Chips umfasst sind, wobei das eine oder die mehreren Heizelemente dazu ausgebildet sind, beim Empfangen eines Steuersignals Wärme zu produzieren, die eine Temperatur der Referenzschaltung erhöht.
Aus der Druckschrift US 8 791 683 B1 ist ebenfalls ein Verfahren zum Bestimmen eines Temperaturkoeffizienten bekannt.
Die Druckschrift US 2011/0121292 A1 offenbart ein oder mehrere Heizelemente die auf einem Halbleitersubstrat in der Nähe einer temperaturempfindlichen Schaltung angeordnet sind, die auf dem Substrat angeordnet ist (z. B. Bandlückenschaltung, Oszillator). Das Heizelement / die Heizelemente können gesteuert werden, um das Substrat zu erhitzen und die Temperatur des Kreislaufs auf einen oder mehrere Temperaturpunkte zu erhöhen. Eine oder mehrere Temperaturmessungen können an jedem der einen oder mehreren Temperaturpunkte zum Kalibrieren eines oder mehrerer Referenzwerte der Schaltung (z. B. Bandlückenspannung) vorgenommen werden.
Das Problem, das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt, ist das Bereitstellen einer integrierten Schaltung mit einer Bandabstandsreferenzschaltung, die hinsichtlich der Temperaturänderungen ihrer Referenzspannung getestet werden kann, einer Testschaltung und eines Verfahrens zum Testen einer Bandabstandsreferenzschaltung über einen Temperaturbereich.
Dieses Problem wird durch einen integrierten Chip nach einem der Ansprüche 1 und 16, durch eine Testschaltung nach Anspruch 10 und durch ein Verfahren nach Anspruch 14 gelöst.
Eine erste Ausführungsform bezieht sich auf eine integrierte Schaltung. Die integrierte Schaltung enthält: eine Bandabstandsreferenzschaltung, die innerhalb eines ersten Teils des integrierten Chip enthalten ist, wobei der erste Teil benachbart zu einem zweiten Teil des integrierten Chips angeordnet ist, und die dazu ausgebildet ist, eine Referenzspannung auszugeben, die eine Temperaturabhängigkeit aufweist; eines oder mehrere Heizelemente, die innerhalb des integrierten Chips umfasst sind und die dazu ausgebildet sind, eine Temperatur des ersten Teils in Abhängigkeit eines empfangenen Steuersignals um einen ersten Betrag zu variieren und eine Temperatur des zweiten Teils um einen zweiten Betrag zu variieren der geringer ist als der erste Betrag, wobei das Steuersignal die Temperatur des ersten Teils auf Basis eines Stromwertes des Steuersignals oder einer Anzahl von Heizelementen variiert, die vom Steuersignal angetrieben werden; ein Steuerelement, das dazu ausgebildet ist, das Steuersignal zu erzeugen; eines oder mehrere Schaltelemente, die zwischen dem Steuerelement und dem einen oder mehreren Heizelementen verschaltet sind; und einen Schaltregler, der dazu ausgebildet ist, ein weiteres Steuersignal zu erzeugen, das selektiv das eine oder die mehreren Schaltelemente betätigt, um das Steuerelement mit dem einen oder den mehreren Heizelementen zu verbinden, wobei das Heizelement beim Verbinden des Steuerelements mit einem Heizelement Wärme produziert.
Eine zweite Ausführungsform bezieht sich auf eine Testschaltung. Die Testschaltung enthält: einen Prüfling, der innerhalb eines ersten Teils eines integrierten Chip umfasst ist, wobei der erste Teil benachbart zu einem zweiten Teil des integrierten Chips angeordnet ist und eine Temperaturabhängigkeit aufweist, so dass der Betrieb des Prüflings dazu ausgebildet ist, als Funktion der Temperatur zu variieren, und wobei der Prüfling eine Bandabstandsreferenzschaltung aufweist, die dazu ausgebildet ist, eine Referenzspannung auszugeben, die eine Temperaturabhängigkeit aufweist; ein oder mehrere Dummy-Bauelemente, die innerhalb des integrierten Chips umfasst sind und die dazu ausgebildet sind, Wärme zu produzieren, um eine Temperatur des Prüflings um einen ersten Betrag zu variieren um eine Temperatur des zweiten Teils des integrierten Chips um einen zweiten Betrag zu variieren der geringer ist als der erste Betrag, wobei der Prüfling eine Bandabstandsreferenzschaltung aufweist, die dazu ausgebildet ist, eine Referenzspannung auszugeben, die einen Wert aufweist, der temperaturabhängig ist; und ein Messelement das zu Folgendem ausgebildet ist: mehrere Referenzspannungen zu ermitteln, indem es eine Referenzspannung misst, die von der Bandabstandsreferenzschaltung bei mehreren diskreten Temperaturen über den Temperaturbereich ausgegeben wird; einen Temperaturkoeffizienten der Bandabstandsreferenzschaltung anhand der mehreren Referenzspannungen zu bestimmen; und das Trimmen eines oder mehrerer Elemente innerhalb der Bandabstandsreferenzschaltung auszuführen, um den Temperaturkoeffizienten zu reduzieren.
Eine dritte Ausführungsform bezieht sich auf ein Verfahren, einen Temperaturkoeffizienten für eine Referenzschaltung zu bestimmen. Das Verfahren enthält:

Bereitstellen eines integrierten Chips, der eine Bandabstandsreferenzschaltung umfasst, die innerhalb eines ersten Teils eines integrierten Chips umfasst ist, wobei der erste Teil benachbart zu einem zweiten Teil des integrierten Chips angeordnet ist, und die dazu ausgebildet ist, eine Referenzspannung auszugeben, die eine Temperaturabhängigkeit aufweist; Bereitstellen eines oder mehrerer Steuersignale an eines oder mehrere Heizelemente, die innerhalb des integrierten Chips umfasst sind, wobei das eine oder die mehreren Heizelemente dazu ausgebildet sind, beim Empfang eines Steuersignals Wärme zu produzieren, die eine Temperatur der Referenzschaltung um einen ersten Betrag erhöht und die eine Temperatur des zweiten Teils des integrierten Chips um einen zweiten Betrag erhöht der geringer ist als der erste Betrag; Messen mehrerer Referenzspannungen, die von der Bandabstandsreferenzschaltung bei mehreren diskreten, sich schrittweise erhöhenden Temperaturen produziert werden; Bestimmen eines Temperaturkoeffizienten an Hand der mehreren gemessenen Referenzspannungen; Justieren eines Wertes wenigstens eines des einen oder der mehreren Steuersignale, um mehrere diskrete Temperaturen für die Bandabstandsreferenzschaltung zu erzeugen; und Trimmen eines oder mehrerer Elemente der Referenzschaltung, um den Temperaturkoeffizienten zu minimieren.

Die folgende Beschreibung erfolgt mit Bezug auf die Zeichnungen, wobei gleiche Referenznummern im Allgemeinen durchweg genutzt werden, um auf gleiche Elemente Bezug zu nehmen, und wobei die verschiedenen Strukturen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet sind. In der folgenden Beschreibung werden zu Zwecken der Erklärung zahlreiche spezifische Details dargelegt, um das Verständnis zu erleichtern. In anderen Fällen werden bekannte Strukturen und Bauelemente in Form von Blockdiagrammen gezeigt, um das Verständnis zu erleichtern.

1 veranschaulicht eine Grafik, die Referenzspannungen als eine Funktion der Temperatur für unterschiedliche Bandabstandsreferenzschaltungen zeigt.
2 veranschaulicht ein Blockdiagramm einiger Ausführungsformen eines integrierten Chips, der eine Bandabstandsreferenzschaltung und eines oder mehrere, auf dem Chip angeordnete Heizelemente aufweist.
3 veranschaulicht ein Blockdiagramm einiger alternativer Ausführungsformen eines integrierten Chips, der eine Bandabstandsreferenzschaltung und Heizelemente umfasst.
4 veranschaulicht Grafiken, die Verhältnisse zwischen Referenzspannung, Temperatur und einer Anzahl aktiver Heizelemente zeigen.
5 veranschaulicht eine schematische Darstellung einiger Ausführungsformen einer Referenzspannungs-Testschaltung, die eine Bandabstandsreferenzschaltung und Heizelemente umfasst.
6 veranschaulicht ein Blockdiagramm einiger Ausführungsformen eines beispielhaften Layouts einer Spannungsreferenzschaltung und Heizelementen.
7A - 7D veranschaulichen schematische Darstellungen, die verschiedene Ausführungsformen eines integrierten Chips zeigen, der verschiedene Umsetzungsformen von Steuerelementen aufweist.
8 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Bestimmen von Temperaturkoeffizienten für eine Bandabstandsreferenzschaltung unter Verwendung von auf dem Chip angeordneten Heizelementen.

Während Bandabstandsreferenzschaltungen dazu ausgebildet sind, eine im Wesentlichen konstante, temperaturunabhängige Referenzspannung auszugeben, weisen Bandabstandsreferenzschaltungen dennoch eine Temperaturabhängigkeit auf. Zum Beispiel veranschaulicht 1 eine Grafik 100, die eine Temperaturabhängigkeit einer Bandabstandsreferenzschaltung zeigt. Die Trendlinie 102 veranschaulicht eine Referenzspannung, die von einer Bandabstandsreferenzschaltung produziert wird, die in einem Prozess ohne Prozessschwankungen hergestellt wurde (z. B. ohne CD-Schwankung, Versatz, usw.).
Die Trendlinie 102 weist eine Temperaturabhängigkeit mit einer Bogenform auf, die innerhalb eines zulässigen Schwankungsbereichs ΔV variiert. Schlecht zentrierte Prozesse können die Temperatureinflusseffekte auf eine Referenzspannung erhöhen. Zum Beispiel veranschaulicht die Trendlinie 106 eine Referenzspannung, die von einer Bandabstandsreferenzschaltung produziert wird, die in einem Prozess hergestellt wurde, der Prozessschwankungen aufweist. Die Trendlinie 106 weist eine Kurvensteigung auf, die um einen Wert variiert, der sich nicht innerhalb eines zulässigen Schwankungsbereichs ΔV befindet.
Produktionstests können nach der Herstellung eines integrierten Chips ausgeführt werden, um sicherzustellen, dass eine Bandabstandsreferenzschaltung eine Temperaturabhängigkeit aufweist, die innerhalb eines zulässigen Schwankungsbereichs ΔV liegt. Um Prozessschwankungen korrekt zu berücksichtigen, müssen solche Produktionstests die Referenzspannung bei mehr als einer Temperatur messen, da die Messung der Referenzspannung bei einer einzigen Temperatur nicht zwischen Trendlinien, die unterschiedliche Kurvensteigungen aufweisen, differenzieren kann. Zum Beispiel kann die Messung einer Spannung V₁ bei einer Temperatur T_meas entweder einer Trendlinie 104 entsprechen, die innerhalb eines zulässigen Schwankungsbereichs ΔV variiert, oder einer Trendlinie 106, die nicht innerhalb eines zulässigen Schwankungsbereichs ΔV variiert. Allerdings erhöht das Messen einer Referenzspannung bei mehr als einer Temperatur die Produktionszeit eines integrierten Chips (IC). Bei ICs, die eine geringe Verdienstspanne aufweisen, verbieten die Kosten das Testen bei mehr als einer Temperatur, weil das Testen zu viel Zeit in Anspruch nimmt. Häufig kann demzufolge bei solchen ICs die Kurvensteigung einer Spannungsreferenzschaltung nicht getestet werden, um korrekte Leistung sicherzustellen.
Dementsprechend stellt die vorliegende Offenbarung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum zweckdienlichen Testen einer Bandabstandsreferenzschaltung über einen Temperaturbereich bereit.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung einen integrierten Chip, der eine Bandabstandsreferenzschaltung und eines oder mehrere Heizelemente aufweist. Die Bandabstandsreferenzschaltung ist dazu ausgebildet, eine Referenzspannung auszugeben, die einen Wert aufweist, der temperaturabhängig ist. Das eine oder die mehreren Heizelemente sind dazu ausgebildet, ein Steuersignal von einem Steuerelement zu empfangen. Das eine oder die mehreren Heizelemente sind dazu ausgebildet, beim Empfang des Steuersignals Wärme zu produzieren, die die Temperatur eines Teils des integrierten Chips, der die Referenzspannungsschaltung umfasst, über einen Temperaturbereich variiert, ohne eine Temperatur anderer Abschnitte des integrierten Chips wesentlich zu beeinflussen. Durch Verwendung von Heizelementen zum Variieren der Temperatur eines Teils des integrierten Chips kann das Teil schnell beheizt werden, wodurch das Testen der Bandabstandsreferenzschaltung über mehrere Temperaturen ermöglicht wird.
2 veranschaulicht ein Blockdiagramm 200 einiger Ausführungsformen eines integrierten Chips 202, der einen Prüfling 204 und eines oder mehrere auf dem Chip angeordnete Heizelemente 206 aufweist.
Der Prüfling 204 umfasst eines oder mehrere Halbleiter-Bauelemente, die innerhalb eines Teils 208 des integrierten Chips 202 liegen. Der Prüfling 204 weist eine Temperaturabhängigkeit auf, so dass das Betätigen des Prüflings 204 als eine Funktion der Temperatur variieren wird. Zum Beispiel umfasst in einigen Ausführungsformen der Prüfling 204 eine Bandabstandsreferenzschaltung, die dazu ausgebildet ist, eine Referenzspannung zu erzeugen. Wenn in solch einer Ausführungsform die Temperatur des Teils 208 ansteigt, wird sich der Wert der von der Bandabstandsreferenzschaltung ausgegebenen Referenzspannung ändern. In anderen Ausführungsformen kann der Prüfling 204 andere Schaltungstypen, wie zum Beispiel andere Referenzspannungsschaltungen umfassen.
Das eine oder die mehreren auf dem Chip angeordneten Heizelemente 206 sind dazu ausgebildet, ein erstes Steuersignal S_CTRL1 von einem Steuerelement 210 zu empfangen, das mit den Heizelementen 206 kommuniziert. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Steuerelement 210 eine Stromquelle, eine Spannungsquelle oder eine Versorgungsspannung umfassen. Das Steuerelement 210 kann ein auf dem Chip angeordnetes Steuerelement oder ein nicht auf dem Chip angeordnetes Steuerelement umfassen.
Die Heizelemente 206 sind dazu ausgebildet, als Reaktion auf das erste Steuersignal S_CTRL1 Wärme innerhalb des Teils 208 in einer gesteuerten, vordefinierten Art und Weise zu erzeugen. In einigen Ausführungsformen variiert die erzeugte Wärme diskret eine Temperatur des Teils 208 auf eine schrittweise Art und Weise, die die Temperatur des Teils 208 auf eine Art und Weise erhöht, die mehrere eindeutige, diskrete Temperaturen über einen Temperaturbereich bereitstellt. Zum Beispiel sind in einigen Ausführungsformen die Heizelemente 206 dazu ausgebildet, zu einem ersten Zeitpunkt ein erstes Steuersignal S_CTRL1 zu empfangen, das einen ersten Wert aufweist, der dazu gewählt wurde, das Teil 208 auf eine erste Temperatur zu bringen, und die Heizelemente 206 sind dazu ausgebildet, zu einem zweiten Zeitpunkt ein erstes Steuersignal S_CTRL1 zu empfangen, das einen zweiten Wert aufweist, der dazu gewählt wurde, das Teil 208 auf eine zweite Temperatur zu bringen.
In einigen Ausführungsformen umfassen die mehreren diskreten Temperaturen zwei diskrete Temperaturen. Zum Beispiel können die mehreren diskreten Temperaturen eine Raumtemperatur/Testumgebungstemperatur und eine zweite, erhöhte Temperatur, die durch die Heizelemente 206 produziert wird, umfassen. In anderen Ausführungsformen umfassen die mehreren diskreten Temperaturen drei oder mehr diskrete Temperaturen. Zum Beispiel können die mehreren diskreten Temperaturen eine Raumtemperatur/Testumgebungstemperatur und zwei oder mehr erhöhte Temperaturen, die durch die Heizelemente 206 produziert werden, umfassen.
In einigen Ausführungsformen umfasst das erste Steuersignal einen Strom. Wenn der Strom durch eines oder mehrere Heizelemente 206 fließt, geben die Heizelemente 206 eine Wärme ab, die proportional dem Quadrat des Stroms multipliziert mit dem elektrischen Widerstandswert der Heizelemente 206 ist. Die abgegebene Wärme erhöht die Temperatur des Teils 208 und des Prüflings 204, ohne Flächen des integrierten Chips 202 außerhalb des Teils 208 wesentlich zu beeinflussen. In einigen Ausführungsformen sind die Heizelemente 206 innerhalb des Teils 208 des integrierten Chips positioniert, wodurch die Heizelemente 206 in der Nähe zum Prüfling 204 platziert sind.
Die Heizelemente 206 können eine Vielzahl von Komponenten, die einen Widerstandswert aufweisen, umfassen. Zum Beispiel können die Heizelemente 206 in verschiedenen Ausführungsformen einen Widerstand, einen Metalldraht, einen Transistor, einen pn-Übergang oder komplexere logische Elemente, wie zum Beispiel einen Regler, einen Verstärker usw, umfassen. In einigen Ausführungsformen umfassen die Heizelemente 206 existierende Schaltungselemente, die im Prüfling 204 vorhanden sind. Indem existierende Schaltungselemente genutzt werden, die innerhalb des Prüflings 204 vorhanden sind, können die Heizelemente 206 eine Temperatur innerhalb des Teils 208 steuern, ohne zusätzliche Fläche des integrierten Chips 202 zu verbrauchen.
In einigen Ausführungsformen umfassen die Heizelemente 206 existierende Dummy-Bauelemente innerhalb des Prüflings 204 (z. B. Dummy-Transistoren, - Widerstände usw.). Dummy-Bauelemente sind Bauelemente, die nicht zur Funktionalität des Prüflings 204 beitragen, sondern stattdessen zum Prüfling 204 hinzugefügt wurden, um die lithografischen Prozessspannen zu verbessern (im Gegensatz zu aktiven Bauelementen, die zur Funktionalität des Prüflings 204 beitragen). Zum Beispiel ermöglichen es Dummy-Bauelemente, dass die lithografischen Belichtungen eine Struktur bilden, die ein regelmäßiges Layout aufweist, was die Strukturdichte optimiert, Schwankungen reduziert und Herstellungsparameter verbessert.
3 veranschaulicht ein Blockdiagramm 300 einiger Ausführungsformen eines integrierten Chips 302, der eine Bandabstandsreferenzschaltung 304 und mehrere, auf dem Chip angeordnete Heizelemente 306 aufweist. Die Bandabstandsreferenzschaltung 304 ist dazu ausgebildet, eine Referenzspannung V_REF auszugeben, die eine Temperaturabhängigkeit aufweist (d. h. eine V_REF , die mit der Änderung der Temperatur der Bandabstandsreferenzschaltung 304 variiert).
Die Heizelemente 306 liegen in der Nähe der Bandabstandsreferenzschaltung 304 (d. h. in einer Nähe, die es den Heizelementen ermöglicht, die Temperatur der Bandabstandsreferenzschaltung 304 zu erhöhen). In einigen Ausführungsformen sind die Heizelemente 306 dazu ausgebildet, die Bandabstandsreferenzschaltung 304 zu umgeben, so dass die Heizelemente 306 gemeinsam betätigt werden, um die Temperatur der Bandabstandsreferenzschaltung 304 zu erhöhen, ohne wesentlich die Temperatur umgebender Flächen des integrierten Chip 302 zu erhöhen. In anderen Ausführungsformen sind die Heizelemente 306 unter Elemente der Bandabstandsreferenzschaltung 304 gemischt (z. B. zwischen ihnen gelegen).
Die Heizelemente 306 sind dazu ausgebildet, ein erstes Steuersignal S_CTRL1 von einem Steuerelement 210 zu empfangen, was hervorruft, dass die Heizelemente 306 eine Wärme erzeugen, die zur Bandabstandsreferenzschaltung 304 übertragen wird. In einigen Ausführungsformen, in denen das erste Steuersignal S_CTRL1 einen Strom umfasst, geben die Heizelemente 306 eine Wärme ab, die proportional zum Quadrat eines Stromwerts des ersten Steuersignals S_CTRL1 ist. In anderen Ausführungsformen, in denen das erste Steuersignal S_CTRL1 eine Spannung umfasst, geben die Heizelemente 306 eine Wärme ab, die proportional zum Spannungswert des ersten Steuersignals S_CTRL1 ist. Da die Heizelemente 306 die Temperatur eines Teils 208 des integrierten Chips 302 erhöhen, ohne wesentlich die Temperatur des übrigen integrierten Chips 302 zu erhöhen, kann die Temperatur der Bandabstandsreferenzschaltung 304 schnell erhöht werden (z. B. über Mikrosekunden), wodurch das Erreichen mehrerer diskreter Temperaturen innerhalb einer kurzen Zeit ermöglicht wird (z. B. zwei Temperaturen, drei Temperaturen usw.).
In verschiedenen Ausführungsformen kann das Steuerelement 210 ein nicht auf dem Chip angeordnetes Steuerelement 210a oder ein auf dem Chip angeordnetes Steuerelement 210b umfassen. In einigen Ausführungsformen ist das nicht auf dem Chip angeordnete Steuerelement 210a innerhalb eines nicht auf dem Chip angeordneten Testmoduls 308 umfasst, das dazu ausgebildet ist, das Testen der Bandabstandsreferenzschaltung 304 auszuführen. In einigen Ausführungsformen sind die auf dem Chip angeordneten und die nicht auf dem Chip angeordneten Steuerelemente 210a und 210b selektiv mit den Heizelementen 306 über eines oder mehrere Schaltelemente 312 verbunden. In anderen Ausführungsformen sind die nicht auf dem Chip angeordneten Steuerelemente 210a mit den Heizelementen 306 über ein oder mehrere zweckmäßige E/A-Pads 314 verbunden. Zum Beispiel verbindet in einigen Ausführungsformen ein erstes E/A-Pad 314a das Testmodul 308 mit den Heizelementen 306 und ist dazu ausgebildet, dem einen oder den mehreren Heizelementen 306 das erste Steuersignal S_CTRL1 bereitzustellen.
In einigen Ausführungsformen ist ein Messelement 310 dazu ausgebildet, die Referenzspannung V_REF zu messen, die von der Bandabstandsreferenzschaltung 304 ausgegeben wird. Das Messelement 310 kann ein nicht auf dem Chip angeordnetes Messelement 310a oder ein auf dem Chip angeordnetes Messelement 310b umfassen. In einigen Ausführungsformen ist das nicht auf dem Chip angeordnete Messelement 310a innerhalb des nicht auf dem Chip angeordneten Testmoduls 308 umfasst. In solchen Ausführungsformen kann das Testmodul 308 mit dem integrierten Chip 302 über das eine oder die mehreren E/A-Pads 314 kommunizieren. Zum Beispiel verbindet ein zweites E/A-Pad 314b in einigen Ausführungsformen die Bandabstandsreferenzschaltung 304 mit dem nicht auf dem Chip angeordneten Messelement 310a und ist dazu ausgebildet, eine Referenzspannung zum Messelement 310 zu befördern.
Das Messelement 310 ist dazu ausgebildet, die Referenzspannung V_REF während des Betätigens bei mehreren diskreten Temperaturen über einen Temperaturbereich zu messen. Zum Beispiel ist das Messelement 310 in einigen Ausführungsformen dazu ausgebildet, eine erste Messung der Referenzspannung V_REF bei einer ersten Temperatur auszuführen. Das Steuerelement 210 ist dazu ausgebildet, nach der ersten Messung ein Steuersignal S_CTRL1 einzustellen, das den Heizelementen 306 bereitgestellt wird, die die Temperatur der Bandabstandsreferenzschaltung 304 erhöhen und die eine Bewegung der Referenzspannung V_REF gemäß einer durch einen Temperaturkoeffizienten definierten Kurvensteigung verursachen. Das Messelement 310 misst dann die Referenzspannung V_REF bei einer zweiten Temperatur.
In einigen Ausführungsformen kann die Temperatur des Teils 208 auf eine schrittweise Art und Weise über mehrere diskrete Temperaturen erhöht werden, indem der den Heizelementen bereitgestellte Strom stufenweise erhöht wird. In anderen Ausführungsformen kann die Temperatur des Teils 208 alternativ oder zusätzlich auf eine schrittweise Art und Weise über mehrere diskrete Temperaturen erhöht werden, indem die Anzahl der aktivierten Heizelemente 306 erhöht wird. Indem zum Beispiel ein erstes Heizelement 306a aktiviert wird, kann die Bandabstandsreferenzschaltung 304 auf eine erste Temperatur angehoben werden. Indem zusätzlich ein zweites Heizelement 306b aktiviert wird, kann die Bandabstandsreferenzschaltung 304 auf eine zweite Temperatur angehoben werden, die größer als die erste Temperatur ist.
Indem die Referenzspannung V_REF über variierende Temperaturen gemessen wird, kann das Messelement 310 einen Temperaturkoeffizienten der Bandabstandsreferenzschaltung 304 bestimmen (d. h. eine Schwankung der Referenzspannung V_REF als eine Funktion der Temperatur). In einigen Ausführungsformen kann das Messelement 310 auf Basis des bestimmten Temperaturkoeffizienten ein zweites Steuersignal S_CTRL2 erzeugen, das der Bandabstandsreferenzschaltung 304 bereitgestellt wird. Das zweite Steuersignal S_CTRL2 ist dazu ausgebildet, eines oder mehrere Elemente innerhalb der Bandabstandsreferenzschaltung 304 zu trimmen, um so den Temperaturkoeffizienten zu reduzieren. Der Begriff „Trimmen“ kann, so wie er hier verwendet wird, einen breites Spektrum von Trimm-Operationen bezeichnen. Zum Beispiel kann Trimmen Änderungen, die an einer Referenzspannungsschaltung vorgenommen werden, um eine gleiche Gleichspannung bei einer gegebenen Temperatur zu erhalten, oder Änderungen, die an einer Referenzspannungsschaltung vorgenommen werden, um die Kurvensteigung der Referenzspannung zu reduzieren, bezeichnen.
Es versteht sich, dass das veranschaulichte Teil 208 ein nicht einschränkendes Beispiel für ein lokales Gebiet ist, das durch das eine oder die mehreren Heizelemente 306 beheizt werden kann. Das Teil 208 soll die Lokalisierung der Beheizung durch die Heizelemente 306 veranschaulichen, und in anderen Ausführungsformen kann das Teil 208 variierende Größen und/oder Formen umfassen.
4 veranschaulicht Grafiken (400, 404, 408), die Verhältnisse zwischen Referenzspannung, Temperatur und einer Anzahl aktiver Heizelemente zeigen.
Die Grafik 400 veranschaulicht eine Trendlinie 402, die ein Verhältnis zwischen einer von einer Bandabstandsreferenzschaltung ausgegebenen Referenzspannung (y-Achse) und der Temperatur (x-Achse) zeigt. Wie durch die Trendlinie 402 gezeigt wird, folgt die von der Bandabstandsreferenzschaltung ausgegebene Referenzspannung wenn sich die Temperatur erhöht einer Bogenform, die ansteigt und dann abfällt,. Es versteht sich, dass die Bogenform der Trendlinie 402 aufgrund von Prozessschwankungen im Prozess variieren kann, der zur Bildung des integrierten Chips verwendet wurde, der die Bandabstandsreferenzschaltung umfasst.
Die Grafik 404 veranschaulicht eine Trendlinie 406, die ein Verhältnis zwischen einer Temperatur einer Bandabstandsreferenzschaltung (x-Achse) und einem Strom zeigt, der durch ein Heizelement geleitet wird (y-Achse). Wie durch die Trendlinie 406 gezeigt wird, steigt die Temperatur der Bandabstandsreferenzschaltung an, wenn der Strom ansteigt, der durch die Heizelemente hindurch bereitgestellt wird. Dies geschieht, weil die von einem Heizelement abgegebene Leistung gleich dem Widerstandswert des Heizelements multipliziert mit dem Quadrat des Stroms ist (d. h. P = I²R). Indem der durch das Heizelement gesandte Strom erhöht wird, wird demzufolge ebenso die vom Heizelement abgegebene Wärme erhöht.
Es versteht sich, dass ein Stromwert, der angelegt wird, um eine gegebene Temperatur zu erreichen, abhängig von einem Typ des Heizelements variieren kann. Falls zum Beispiel ein Heizelement einen Widerstand umfasst, kann eine gegebene Temperatur erreicht werden, indem ein Strom verwendet wird, der einen ersten Wert aufweist. Falls allerdings das Heizelement einen pn-Übergang umfasst, kann die gegebene Temperatur erreicht werden, indem ein Strom verwendet wird, der einen zweiten Wert aufweist, der größer als der erste Wert ist. Das liegt daran, dass der pn-Übergang einen geringeren Widerstandswert aufweist und demzufolge weniger Wärme produzieren wird, wenn ein Strom durch ihn hindurch geleitet wird. Um dementsprechend eine gleiche Temperatur zu produzieren, muss durch ein Heizelement, das einen geringen Widerstandswert aufweist (z. B. ein pn-Übergang), ein größerer Strom geleitet werden als durch ein Heizelement, das einen hohen Widerstandswert aufweist (z. B. ein Widerstand).
Die Grafik 408 veranschaulicht eine Trendlinie 410, die ein Verhältnis zwischen einer Temperatur einer Bandabstandsreferenzschaltung (x-Achse) und einer Anzahl aktiver Heizelemente (y-Achse) zeigt. Wie durch die Trendlinie 410 gezeigt wird, steigt die Temperatur der Bandabstandsreferenzschaltung an, wenn die Anzahl der aktiven Heizelemente ansteigt (z. B. wenn eine Anzahl von Heizelementen ansteigt, die einen separaten Strom empfangen). Dies geschieht, weil die Gesamtwärme, die von den Heizelementen erzeugt wird, gleich der Summe der von einzelnen Heizelementen erzeugten Wärme ist.
In Anbetracht der Grafiken 404 und 408 versteht es sich, dass die offenbarten Heizelemente in verschiedenen Ausführungsformen die Temperatur des Prüflings (z. B. einer Bandabstandsreferenzschaltung) auf eine Reihe von verschiedenen Wegen erhöhen können. In einigen Ausführungsformen kann zum Beispiel die Temperatur erhöht werden, indem der durch ein Heizelement geleitete Strom erhöht wird, indem die Anzahl der aktivierte Heizelemente, die einen Strom empfangen, erhöht wird oder durch eine Kombination daraus. Der durchschnittliche Fachmann wird ebenso verstehen, dass Möglichkeiten, die Temperatur zu erhöhen, nicht auf die in den Grafiken 404 und 408 beschränkt sind. In anderen Ausführungsformen kann zum Beispiel die Temperatur erhöht werden, indem die an ein Heizelement angelegte Spannung erhöht wird, indem die Anzahl der aktivierte Heizelemente, die eine Spannung empfangen, erhöht wird oder durch eine Kombination daraus.
5 veranschaulicht eine schematische Darstellung einer Referenzspannungs-Testschaltung 500, die eine Bandabstandsreferenzschaltung 502 und mehrere Heizelemente 506 aufweist. Es versteht sich, dass die in 5 veranschaulichte Bandabstandsreferenzschaltung 502 ein nicht einschränkendes Beispiel für eine Referenzschaltung ist, die unter Verwendung der mehreren offenbarten Heizelemente 506 getestet werden kann. In anderen Ausführungsformen können die offenbarten mehreren Heizelemente 506 dazu verwendet werden, die Temperatur von Referenzschaltungen zu erhöhen, die unterschiedliche Schaltungsarchitekturen aufweisen.
Die Bandabstandsreferenzschaltung 502 umfasst einen ersten Pfad, der einen ersten Widerstand R₁ in Reihe mit einem ersten Transistor Q₁ aufweist, der einen als Diode verschalteten Einheitstransistor umfasst. Die Bandabstandsreferenzschaltung 502 umfasst weiterhin einen zweiten Pfad, der einen zweiten Widerstand R₂ in Reihe mit einem dritten Widerstand R₃ und mit einem zweiten Transistor Q₂ aufweist, der n als Dioden verschaltete, parallel geschaltete Einheitstransistoren umfasst. Die Basis-Emitter-Spannung V_BE für jeden Transistor Q₁ und Q₂ weist einen negativen Temperaturkoeffizienten auf (d. h. sie verringert sich, wenn sich die Temperatur erhöht). Allerdings weist die Differenz zwischen den Basis-Emitter-Spannungen V_BE des ersten und zweiten Transistors Q₁ und Q₂ einen positiven Temperaturkoeffizienten auf (d. h. sie erhöht sich, wenn sich die Temperatur erhöht).
Der erste und zweite Widerstand R₁ und R₂ sind parallel mit dem Ausgang eines Operationsverstärkers 504 verbunden. Die Widerstände R₁ und R₂ sowie die Rückkopplungsspannung vom Operationsverstärker 504 stellen gleiche Ströme zu den Basen der Transistoren Q₁ und Q₂ bereit, die unterschiedliche Emitterflächen aufweisen. Indem V₁ gezwungen wird, gleich V₂ zu sein, ist der Spannungsabfall an R₃ gleich der Differenz der V_BE der Transistoren Q₁ und Q₂ . Demzufolge ist die Referenzspannung V_REF , die vom Operationsverstärker 504 ausgegeben wird, die Summe aus der Basis-Emitter-Spannungsdifferenz und einer der Basis-Emitter-Spannungen. Demzufolge ist die resultierende Referenzspannung V_REF , die von der Bandabstandsreferenzschaltung 502 ausgegeben wird, im Wesentlichen konstant.
Die Heizelemente 506 umfassen mehrere Heizelemente 506a - 506n, die mit einem Steuerelement 210 kommunizieren. In verschiedenen Ausführungsformen können die Heizelemente 506 einen Dummy-Transistor (z. B. 506b; verwendet zur Verbesserung der Lithografieprozessparameter der Transistoren Q₁ und/oder Q₂ ), einen Dummy-Widerstand (z. B. 506a; verwendet zur Verbesserung der Lithografieprozessparameter der Widerstände R₁ , R₂ und/oder R₃ ) und/oder andere Dummy-Bauelemente umfassen.
In einigen Ausführungsformen sind die Heizelemente 506 jeweils mit dem Steuerelement 210 über eines oder mehrere Schaltelemente 508a - 508n verbunden. Zum Beispiel ist in einigen Ausführungsformen ein erstes Heizelement 506a mit dem Steuerelement 210 über ein erstes Schaltelement 508a verbunden, während ein zweites Heizelement 506b mit dem Steuerelement 210 über ein zweites Schaltelement 508b verbunden ist usw. In einigen Ausführungsformen sind das eine oder die mehreren Schaltelemente 508 dazu ausgebildet, die Heizelemente 506 während des Testens selektiv mit dem Steuerelement 210 zu verbinden, und die Heizelemente 506 von den Schaltelementen 210 zu trennen, wenn gerade nicht getestet wird.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Steuerelement 210 mehrere Ausgangsknoten out₁, ..., outn, die jeweils dazu ausgebildet sind, den Heizelementen 506 separate Heizströme I_{HEAT_1} , ..., I_{HEAT_n} bereitzustellen (d. h. Heizströme, die unabhängig von den anderen Heizströmen sind). Indem den Heizelementen 506 separate Heizströme bereitgestellt werden, kann die Temperatur der Bandabstandsreferenzschaltung 502 erhöht werden, wenn ein Schaltelement 508 geschlossen wird. Im Gegensatz dazu würde bei einem Steuerelement 210, das einen einzelnen Ausgangsknoten aufweist, der zum Bereitstellen eines einzelnen Heizstroms ausgelegt ist, die von den Heizelementen 506 produzierte Wärme sinken, wenn ein zusätzliches Heizelement 506 aktiviert wird, weil der Strom, der durch parallele Widerstände läuft, umgekehrt proportional zur Anzahl der parallelen Widerstände ist.
In einigen Ausführungsformen umfassen die Schaltelemente 508 auf dem Chip angeordnete Schalter (z. B. CMOS-Bauelemente). In anderen Ausführungsformen umfassen die Schaltelemente 508 mechanische Schalter, die außerhalb des integrierten Chips liegen. Die Anzahl der Schaltelemente 508 ist proportional zur Temperaturempfindlichkeit. Zum Beispiel kann ein Schaltelement 508 zwei unterschiedliche Temperaturen innerhalb der Bandabstandsreferenzschaltung 502 bereitstellen (z. B. eine erste Temperatur, wenn der Schalter geöffnet ist, eine zweite Temperatur, wenn der Schalter geschlossen ist), zwei Schaltelemente 508 können wenigstens drei Temperaturen innerhalb der Bandabstandsreferenzschaltung 502 bereitstellen usw.
Ein Schaltregler 510 ist dazu ausgebildet, während des Testens ein drittes Steuersignal S_CTRL3 zu erzeugen, das die Schaltelemente 508 betätigt, um selektiv eines oder mehrere Heizelemente 506 zu aktivieren. Wenn ein Heizelement 506 aktiviert wird, produziert es Wärme (z. B. fließt ein Strom vom Steuerelement 210 durch das aktivierte Heizelement 506). Die Temperatur der Bandabstandsreferenzschaltung 502 variiert, wenn der Schaltregler 510 die Schaltelemente 508 betätigt. In einigen Ausführungsformen ist der Schaltregler 510 ein nicht auf dem Chip angeordneter Schaltregler, der innerhalb eines externen Testmoduls umfasst ist. In anderen Ausführungsformen ist der Schaltregler 510 ein auf dem Chip angeordneter Schaltregler, der innerhalb des integrierten Chips 500 umfasst ist.
In einigen Ausführungsformen umfasst der Schaltregler 510 ein Speicherelement 512, das dazu ausgebildet ist, Daten zu speichern (z. B. eine Algorithmus), entsprechend einer vorbestimmten Sequenz, wie die Schaltelemente 508 betätigt werden sollen. In solch einer Ausführungsform ist der Schaltregler 510 dazu ausgebildet, auf das Speicherelement 512 zuzugreifen und die mehreren Schaltelemente 508 gemäß der vorbestimmten Sequenz zu betätigen, um so das stufenweise Erhöhen der Temperatur der Bandabstandsreferenzschaltung 502 über einen vorbestimmten Temperaturbereich auf eine schrittweise Art und Weise zu verursachen (z. B. über einen Bereich von zwischen ungefähr 100° C bis ungefähr 200° C). Das selektive Betätigen der Schaltelemente 508 zur Erhöhung der Temperatur der Bandabstandsreferenzschaltung 502 ermöglicht es einem Messelement 310, die Referenzspannung V_REF , die von der Bandabstandsreferenzschaltung 502 ausgegeben wird, über einen Temperaturbereich zu messen.
In einigen Ausführungsformen ist das Messelement 310 dazu ausgebildet, einen Temperaturkoeffizienten der Bandabstandsreferenzschaltung 502 (d. h. eine Schwankung der Referenzspannung V_REF als eine Funktion der Temperatur zu bestimmen) anhand mehrerer, über einen Temperaturbereich gemessenen Referenzspannungen V_REF zu bestimmen. Auf Basis des bestimmten Temperaturkoeffizienten kann das Messelement 310 ein zweites Steuersignal S_CTRL2 erzeugen, das betätigt wird, um eines oder mehrere Elemente innerhalb der Bandabstandsreferenzschaltung 502 zu trimmen, um den Temperaturkoeffizienten der Bandabstandsreferenzschaltung 502 zu reduzieren.
In einigen Ausführungsformen ist das Messelement 310 dazu ausgebildet, den Temperaturkoeffizienten zu reduzieren, indem es einen oder mehrere der Widerstände der Bandabstandsreferenzschaltung 502 trimmt (z. B. die Widerstände R₁ , R₂ und/oder R₃ ). In anderen Ausführungsformen ist das Messelement dazu ausgebildet, den Temperaturkoeffizienten zu reduzieren, indem es das Verhältnis der Transistoren Q₁ und Q₂ variiert. Zum Beispiel veranschaulicht 6 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform der Bandabstandsreferenzschaltung 600 entsprechend dem integrierten Chip 500.
Die Bandabstandsreferenzschaltung 600 wird durch mehrere Quadrate veranschaulicht. Mit einem B gekennzeichnete Quadrate stellen Transistoren der Bandabstandsreferenzschaltung dar, und mit einem H gekennzeichnete Quadrate stellen Dummy-Bauelemente der Bandabstandsreferenzschaltung dar. Insbesondere umfasst die Bandabstandsreferenzschaltung neun Bandabstandsreferenzschaltungstransistoren B und sechzehn Dummy-Transistoren H. Der Transistor B₁ entspricht einem ersten Bipolartransistor Q₁ , während die Transistoren B₂ - B₉ einem zweiten Bipolartransistor Q₂ entsprechen.
Die Dummy-Transistoren H sind rund um die Bandabstandsreferenzschaltungstransistoren B positioniert. Die Dummy-Transistoren H sind dazu ausgebildet, eine Wärme über einen Temperaturbereich innerhalb der Bandabstandsreferenzschaltungstransistoren B zu produzieren. Zum Beispiel wird eine erste Temperatur erreicht, indem den Dummy-Transistoren H₁ , H₃ , H₅ , H₇ , H₉ , H₁₁ , H₁₃ und H₁₅ während einer ersten Zeit ein Strom bereitgestellt wird, während durch Bereitstellen eines Stroms für die Dummy-Transistoren H₁ - H₁₆ während einer zweiten Zeit eine zweite Temperatur erreicht wird. Anhand der ersten und zweiten Temperatur kann ein Temperaturkoeffizient bestimmt werden. Falls der Temperaturkoeffizient größer als ein zulässiger Wert ist, können einer oder mehrere Transistoren B₂ - B₉ deaktiviert werden, um ein Verhältnis zwischen Q₁ und Q₂ , und dementsprechend den Temperaturkoeffizienten zu justieren.
Es versteht sich, dass das Steuerelement des offenbarten integrierten Chips möglicherweise in einer Reihe unterschiedlicher Wege umgesetzt wird. Die 7A - 7D veranschaulichen schematische Darstellungen verschiedener Ausführungsformen von integrierten Chips, die verschiedene Umsetzungsformen von Steuerelementen aufweisen.
7A veranschaulicht einen integrierten Chip 700, der einen Prüfling 702 und eine Testeinheit 704 aufweist. Die Testeinheit 704 weist ein Steuerelement auf, das eine Stromquelle 706 umfasst, die sich außerhalb des Prüflings 702 befindet. Die Stromquelle 706 ist mit einem Heizelement 710 über einen Schalter 708 verbunden und ist dazu ausgebildet, einen Strom in das Heizelement 710 einzuspeisen. Der eingespeiste Strom verursacht das Erzeugen von Wärme durch das Heizelement 710, wie oben beschrieben wurde. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Stromquelle 706 eine variable oder eine feste Stromquelle umfassen.
7B veranschaulicht einen integrierten Chip 712, der einen Prüfling 714 aufweist. Im integrierten Chip 712 befindet sich die Stromquelle 706 innerhalb des Prüflings (z. B. eine durch den DUT genutzte Stromquelle)(DUT, device under test, Prüfling), so dass die Stromquelle 706 dazu ausgebildet ist, intern innerhalb des Prüflings 714 einen Strom in das Heizelement 710 einzuspeisen. Solch eine interne Stromquelle 706 ermöglicht das Durchführen des Testens ohne ein externes Testmodul.
7C veranschaulicht einen integrierten Chip 716, der einen Prüfling 718 aufweist. Der Prüfling 718 umfasst ein Steuerelement, das eine auf dem Chip angeordnete Versorgungsspannung V_DD umfasst. Die auf dem Chip angeordnete Versorgungsspannung V_DD ist mit einem Heizelement 710 über einen Schalter 708 verbunden und ist dazu ausgebildet, intern innerhalb des Prüflings 718 eine Spannung an die Heizelemente anzulegen. Die angelegte Spannung verursacht das Erzeugen von Wärme durch das Heizelement 710, wie oben beschrieben wurde.
7D veranschaulicht einen integrierten Chip 720, der einen Prüfling 702 und eine Testeinheit 722 aufweist. Die Testeinheit 722 weist ein Steuerelement auf, das eine Spannungsquelle 724 umfasst, die sich außerhalb des Prüflings 702 befindet. Die Spannungsquelle 724 ist mit einem Heizelement 710 über einen Schalter 708 verbunden und ist dazu ausgebildet, eine Spannung an das Heizelement 710 anzulegen. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Spannungsquelle 724 eine variable oder eine feste Spannungsquelle umfassen. In alternativen Ausführungsformen kann die Spannungsquelle 724 innerhalb des Prüflings 702 umfasst sein, so dass die Spannungsquelle 724 dazu ausgebildet ist, intern innerhalb des Prüflings 702 eine Spannung an das Heizelement 710 anzulegen.
8 ist ein Flussdiagramm einiger Ausführungsformen eines Verfahrens 800 zum Bestimmen von Temperaturkoeffizienten für eine Referenzschaltung unter Verwendung von auf dem Chip angeordneten Heizelementen.
Während das offenbarte Verfahren 800 unten als eine Reihe von Vorgängen oder Ereignissen veranschaulicht und beschrieben wird, versteht es sich, dass die veranschaulichte Reihenfolge solcher Vorgänge oder Ereignisse nicht in einem einschränkenden Sinn interpretiert werden soll. Zum Beispiel können einige Vorgänge in unterschiedlichen Reihenfolgen und/oder gleichzeitig mit anderen Vorgängen oder Ereignissen, außer denjenigen, die hier veranschaulicht und/oder beschrieben worden sind, geschehen. Zusätzlich können nicht alle veranschaulichten Vorgänge erforderlich sein, um einen oder mehrere Aspekte oder Ausführungsformen der Beschreibung hier umzusetzen. Weiterhin können einer oder mehrere der hier aufgezeigten Vorgänge in einem oder mehreren separaten Vorgängen und/oder in einer oder mehreren separaten Phasen ausgeführt werden.
In 802 wird ein integrierter Chip, der eine Referenzschaltung umfasst, bereitgestellt. Die Referenzschaltung ist dazu ausgebildet, eine Referenzspannung zu erzeugen, die einen Wert aufweist, der von einer Temperatur der Referenzschaltung abhängig ist. In einigen Ausführungsformen kann die Referenzschaltung eine Bandabstandsreferenzschaltung umfassen.
In einigen Ausführungsformen wird eine von der Referenzschaltung produzierte Referenzspannung in 804 gemessen. In solch einer Ausführungsform entspricht die Referenzspannung einer Referenzspannung, die von der Referenzschaltung bei Raumtemperatur oder bei einer Testumgebungstemperatur produziert wird (d. h. einer Referenzspannung, die gemessen wird, bevor Heizelemente die Temperatur der Referenzschaltung anheben).
In 806 werden einem oder mehreren Heizelementen eines oder mehrere Steuersignale bereitgestellt. Das eine oder die mehreren Steuersignale verursachen, dass die Heizelemente Wärme erzeugen, was eine Temperatur der Referenzschaltung erhöht.
In 808 wird eine von der Referenzschaltung produzierte Referenzspannung bei der Temperatur gemessen.
In 810 werden ein Wert des Steuersignals und/oder eine Anzahl aktiver Heizelemente eingestellt. Das Einstellen eines Wertes des Steuersignals (z. B. eines Stromwerts) und/oder der Anzahl aktiver Heizelemente justiert die Temperatur der Referenzschaltung.
In 812 werden die Vorgänge 806 - 810 iterativ wiederholt, um eine Temperatur der Referenzspannungsschaltung auf eine schrittweise Art und Weise zu erhöhen. Das Erhöhen der Temperatur einer Referenzspannung stellt mehrere Referenzspannungswerte über einen Temperaturbereich bereit, der mehrere diskrete Temperaturen umfasst (z. B. zwei diskrete Temperaturen, drei diskrete Temperaturen usw.). Zum Beispiel wird einem oder mehreren Heizelementen während einer ersten Iteration ein Steuersignal bereitgestellt, das einen ersten Stromwert aufweist, um die Temperatur der Referenzschaltung auf eine erste Temperatur zu erhöhen, und eine erste Referenzspannung wird gemessen. Während einer zweiten Iteration wird einem oder mehreren Heizelementen ein Steuersignal bereitgestellt, das einen zweiten Stromwert aufweist, um die Temperatur der Referenzschaltung auf eine zweite Temperatur zu erhöhen, und eine zweite Referenzspannung wird gemessen.
In 814 wird anhand der mehreren gemessenen Referenzspannungen ein Temperaturkoeffizient bestimmt. Insbesondere kann die Kurvensteigung der mehreren Referenzspannungen über einen Temperaturbereich verwendet werden, um einen Temperaturkoeffizienten der Referenzschaltung zu bestimmen (d. h. weil der Temperaturkoeffizient proportional zur ersten Ableitung von Referenzspannung und Temperatur ist).
In 816 werden auf Basis des bestimmten Temperaturkoeffizienten eines oder mehrere Elemente der Referenzschaltung getrimmt. In verschiedenen Ausführungsformen umfasst das Trimmen eines oder mehrerer Elemente der Referenzschaltung möglicherweise das Ändern des Widerstandswerts eines oder mehrerer Widerstände innerhalb der Referenzschaltung oder das Ändern eines Verhältnisses zwischen Transistoren einer Referenzschaltung, um die von der Referenzschaltung ausgegebene Referenzspannung zu beeinflussen.
Während ein besonderes Merkmal oder Aspekt möglicherweise in Hinsicht auf nur eine von mehreren Umsetzungsformen offenbart worden ist, kann solch ein Merkmal oder Aspekt mit einem oder mehreren anderen Merkmalen und/oder Aspekten anderer Umsetzungsformen kombiniert werden, wie es erwünscht sein kann. Es versteht sich auch, dass hier aufgezeigt Merkmale, Schichten und/oder Elemente mit besonderen Abmaßen und/oder relativen Ausrichtungen zueinander der Einfachheit halber und zur Erleichterung des Verständnisses veranschaulicht werden und dass eigentliche Abmaße und/oder Ausrichtungen sich wesentlich von den hier veranschaulichten unterscheiden können.

Claims

Integrierter Chip, der aufweist: eine Bandabstandsreferenzschaltung (502), die innerhalb eines ersten Teils des integrierten Chips enthalten ist, wobei der erste Teil benachbart zu einem zweiten Teil des integrierten Chips angeordnet ist, und die dazu ausgebildet ist, eine Referenzspannung (V_REF) auszugeben, die eine Temperaturabhängigkeit aufweist; eines oder mehrere Heizelemente (506a - 506n), die innerhalb des integrierten Chips umfasst sind und die dazu ausgebildet sind, eine Temperatur des ersten Teils in Abhängigkeit eines empfangenen Steuersignals (S_CTRL3) um einen ersten Betrag zu variieren und eine Temperatur des zweiten Teils um einen zweiten Betrag zu variieren der geringer ist als der erste Betrag, wobei das Steuersignal (S_CTRL3) die Temperatur des ersten Teils auf Basis eines Stromwerts des Steuersignals oder einer Anzahl von Heizelementen (506a - 506n) variiert, die vom Steuersignal (S_CTRL3) angetrieben werden; ein Steuerelement (210), das dazu ausgebildet ist, das Steuersignal (S_CTRL3) zu erzeugen; eines oder mehrere Schaltelemente (508a - 508n), die zwischen dem Steuerelement (210) und dem einen oder mehreren Heizelementen (306a - 306b) verschaltet sind; und einen Schaltregler (510), der dazu ausgebildet ist, ein weiteres Steuersignal (S_CTRL3) zu erzeugen, das selektiv das eine oder die mehreren Schaltelemente (508a - 508n) betätigt, um das Steuerelement (210) mit dem einen oder den mehreren Heizelementen (506a - 506n) zu verbinden, wobei das Heizelement (506a - 506n) beim Verbinden des Steuerelements (210) mit einem Heizelement (506a - 506n) Wärme produziert.
Integrierter Chip nach Anspruch 1, wobei das eine oder die mehreren Heizelemente (506a - 506n) dazu ausgebildet sind, die Temperatur des ersten Teils bzw. des zweiten Teils über einen Temperaturbereich auf eine schrittweise Art und Weise zu variieren, die mehrere diskrete Temperaturen bereitstellt.
Integrierter Chip nach Anspruch 1 oder 2, wobei das eine oder die mehreren Heizelemente (506a - 506n) Dummy-Bauelemente umfassen, die dazu ausgebildet sind, die Lithografieprozessparameter innerhalb des integrierten Chips für eines oder mehrere Elemente zu verbessern.
Integrierter Chip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das eine oder die mehreren Heizelemente (506a - 506n) eines oder mehrere der folgenden Elemente umfassen: einen Widerstand, einen Transistor, einen pn-Übergang oder einen Metalldraht.
Integrierter Chip nach einem der vorhergehenden Ansprüche , der weiterhin aufweist: ein Speicherelement (512), das dazu ausgebildet ist, Daten entsprechend einer vorbestimmten Operationssequenz für eines oder mehrere Schaltelemente (508a - 508n) zu speichern, wobei der Schaltregler (510) dazu ausgebildet ist, eines oder mehrere Schaltelemente (508a - 508n) gemäß der vorbestimmten Sequenz zu betätigen, um einen Wert des weiteren Steuersignals (S_CTRL3) zu justieren, um so mehrere diskrete Temperaturen in dem ersten Teil bzw. in dem zweiten Teil zu erreichen.
Integrierter Chip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steuerelement (210) eine auf dem Chip angeordnete Stromquelle umfasst.
Integrierter Chip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Heizelemente (506a - 506n) so positioniert sind, dass sie die Bandabstandsreferenzschaltung (502) umgeben.
Integrierter Chip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der weiterhin aufweist: ein Messelement (310), das dazu ausgebildet ist, mehrere Referenzspannungen zu ermitteln, indem es eine Referenzspannung, die von der Bandabstandsreferenzschaltung (502) ausgegeben wird, bei einer Vielzahl von diskreten Temperaturen über einen Temperaturbereich misst, und dazu, einen Temperaturkoeffizienten der Bandabstandsreferenzschaltung (502) anhand der Vielzahl von Referenzspannungen zu bestimmen.
Integrierter Chip nach Anspruch 8, wobei das Messelement (310) des Weiteren dazu ausgebildet ist, ein Steuersignal (S_CTRL2) zu erzeugen, das dazu betätigt wird, eines oder mehrere Elemente innerhalb der Bandabstandsreferenzschaltung (502) zu trimmen, um eine Abweichung des Temperaturkoeffizienten zu reduzieren.
Testschaltung, die aufweist: einen Prüfling, der innerhalb eines ersten Teils eines integrierten Chips umfasst ist, wobei der erste Teil benachbart zu einem zweiten Teil des integrierten Chips angeordnet ist und eine Temperaturabhängigkeit aufweist, so dass der Betrieb des Prüflings dazu ausgebildet ist, als Funktion der Temperatur zu variieren, und wobei der Prüfling eine Bandabstandsreferenzschaltung (502) aufweist die dazu ausgebildet ist, eine Referenzspannung (V_REF) auszugeben, die eine Temperaturabhängigkeit aufweist; eines oder mehrere Dummy-Bauelemente (506a - 506n), die innerhalb des integrierten Chips umfasst sind und die dazu ausgebildet sind, Wärme zu produzieren, um eine Temperatur des Prüflings um einen ersten Betrag zu variieren und um eine Temperatur des zweiten Teils des integrierten Chips um einen zweiten Betrag zu variieren der geringer ist als der erste Betrag; wobei der Prüfling eine Bandabstandsreferenzschaltung (502) aufweist, die dazu ausgebildet ist, eine Referenzspannung (V_REF) auszugeben, die einen Wert aufweist, der temperaturabhängig ist; und ein Messelement (310), das zu Folgendem ausgebildet ist: mehrere Referenzspannungen zu ermitteln, indem es eine Referenzspannung misst, die von der Bandabstandsreferenzschaltung (502) bei mehreren diskreten Temperaturen über den Temperaturbereich ausgegeben wird; einen Temperaturkoeffizienten der Bandabstandsreferenzschaltung anhand der mehreren Referenzspannungen zu bestimmen; und das Trimmen eines oder mehrerer Elemente innerhalb der Bandabstandsreferenzschaltung (502) auszuführen, um den Temperaturkoeffizienten zu reduzieren.
Testschaltung nach Anspruch 10, wobei das eine oder die mehreren Dummy-Bauelemente (506a - 506n) eines oder mehrere der folgenden Elemente umfassen: einen Widerstand, einen Transistor oder einen Metalldraht.
Testschaltung nach einem der Ansprüche 10 bis 11, die weiterhin aufweist: ein Steuerelement (201), das dazu ausgebildet ist, ein Steuersignal zu erzeugen und das Steuersignal dem einen oder den mehreren Dummy-Bauelementen (506a - 506n) bereitzustellen, wobei das eine oder die mehreren Dummy-Bauelemente (506a - 506n) dazu ausgebildet sind, Wärme als Reaktion auf das Steuersignal zu produzieren; eines oder mehrere Schaltelemente (508a - 508n), die zwischen dem Steuerelement (210) und dem einen oder den mehreren Dummy-Bauelementen (506a - 506n) verschaltet sind; und ein Schaltregler (510), der dazu ausgebildet ist, selektiv das eine oder die mehreren Schaltelemente (508a - 508n) zu betätigen, um das Steuerelement (210) mit dem einen oder den mehreren Dummy-Bauelementen (506a - 506n) zu verbinden, wobei beim Verbinden des Steuerelements (210) mit einem Dummy-Bauelement das Dummy-Bauelement Wärme produziert.
Testschaltung nach Anspruch 12, wobei das Steuerelement (210) eine Stromquelle aufweist, die mehrere Ausgangsknoten aufweist; wobei entsprechende Ausgangsknoten dazu ausgebildet sind, ein Steuersignal zu erzeugen, das einen Stromwert aufweist, der unabhängig von einem Stromwert der Steuersignale ist, die von anderen Ausgangsknoten ausgegeben werden.
Verfahren zum Bestimmen eines Temperaturkoeffizienten für eine Referenzschaltung, das aufweist: Bereitstellen eines integrierten Chips, der eine Bandabstandsreferenzschaltung umfasst die innerhalb eines ersten Teils eines integrierten Chips umfasst ist, wobei der erste Teil benachbart zu einem zweiten Teil des integrierten Chips angeordnet ist, und die dazu ausgebildet ist, eine Referenzspannung (V_REF) auszugeben, die eine Temperaturabhängigkeit aufweist; Bereitstellen eines oder mehrerer Steuersignale für eines oder mehrere Heizelemente (506a - 506n), die innerhalb des integrierten Chips umfasst sind, wobei das eine oder die mehreren Heizelemente (506a - 506n) dazu ausgebildet sind, beim Empfangen eines Steuersignals Wärme zu produzieren, die eine Temperatur der Referenzschaltung um einen ersten Betrag erhöht und die eine Temperatur des zweiten Teils des integrierten Chips um einen zweiten Betrag erhöht der geringer ist als der erste Betrag; Messen mehrerer Referenzspannungen, die von der Bandabstandsreferenzschaltung bei mehreren diskreten, sich schrittweise erhöhenden Temperaturen produziert werden; Bestimmen eines Temperaturkoeffizienten an Hand der mehreren gemessenen Referenzspannungen Justieren eines Wertes wenigstens eines des einen oder der mehreren Steuersignale, um mehrere diskrete Temperaturen für die Bandabstandsreferenzschaltung zu erzeugen; und Trimmen eines oder mehrerer Elemente der Referenzschaltung, um den Temperaturkoeffizienten zu minimieren.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Heizelemente (506a - 506n) Dummy-Bauelemente umfassen, die dazu ausgebildet sind, die Lithografieprozessparameter für eines oder mehrere Elemente innerhalb des integrierten Chips zu verbessern.
Integrierter Chip, der aufweist: eine Bandabstandsreferenzschaltung (502), die innerhalb eines ersten Teils des integrierten Chips enthalten ist, wobei der erste Teil benachbart zu einem zweiten Teil des integrierten Chips angeordnet ist, und die dazu ausgebildet ist, eine Referenzspannung (V_REF) auszugeben, die eine Temperaturabhängigkeit aufweist; und eines oder mehrere Heizelemente (506a - 506n), die innerhalb des integrierten Chips umfasst sind und die dazu ausgebildet sind, eine Temperatur des ersten Teils um einen ersten Betrag zu variieren und eine Temperatur des zweiten Teils um einen zweiten Betrag zu variieren, der geringer ist als der erste Betrag, wobei die Heizelemente (506a - 506n) so positioniert sind, dass sie die Bandabstandsreferenzschaltung (502) umgeben.