DE3813319C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Abgleicheinrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1, wie sie aus der US-PS 40 16 483 bekannt ist.

Für viele Anwendungen ist es notwendig, daß einige elektrische Werte linearer integrierter Schaltungen sehr genau eingehalten werden. Typische Beispiele solcher Schaltungen sind Spannungsreferenzen, präzise Operations­ verstärker und genaue Stromquellen. Durch geeignete Schaltungslösungen können die Temperaturabhängigkeit und die Einflüsse anderer elektrischer Größen minimiert werden. Die absolute Schwankung und lnhomogenitäten der einzelnen technologischen Vorgänge bei der Herstellung monolithisch integrierter Schaltungen wirken sich auf die Werte der Schaltungskomponenten aus. Die abso­ lute Schwankung und die Differenzen der Werte der Schaltungskomponenten auf einem Chip verursachen dann eine Streuung elektrischer Werte integrierter Schal­ tungen. Wenn diese Streuung durch schaltungstechnische Maßnahmen nicht innerhalb der geforderten Toleranzen ge­ halten werden kann, ist ein Waferabgleich notwendig. D.h., daß die integrierten Schaltungen gemessen und ab­ geglichen werden, bevor der Wafer in einzelne Chips zer­ teilt wird.

Zunächst wird ein Wafertest durchgeführt. Dabei wird der kritische Wert gemessen und wird sein Ist-Wert mit dem Soll-Wert verglichen. Bei einer Abweichung zwischen Soll- und Ist-Wert wird mittels einer Abgleicheinrich­ tung die Dimensionierung der Schaltung so geändert, daß der abzugleichende Wert in das geforderte Toleranzfeld fällt. Die meisten Abgleichmethoden ver­ wenden Widerstände, deren absolute Werte oder deren Verhältnis zueinander geändert werden können. Um diese Änderung zu erreichen, sind die Widerstände so ausge­ legt, daß durch Kurzschließen einiger Widerstände oder durch Unterbrechen einiger Verbindungen zwischen Wider­ ständen die gewünschte Korrektur des abzugleichenden Werts vorgenommen werden kann.

Es wird hauptsächlich eine der drei folgenden Abgleich­ methoden verwendet, wie sie in "BIPOLAR AND MOS ANALOG INTEGRATED CIRCUIT DESIGN" von Alan B. Grebene, erschie­ nen hei John Wiley and Sons, S. 155-158, näher beschrieben sind, nämlich:

1. Zener-Zapping
2. Metal-Fusing
3. Laser-Trimming

Beim Zener-Zapping werden den Widerstandssegmenten Zener-Zapp-Dioden parallelgeschaltet, wobei die Betriebs­ spannung über der Zener-Zapp-Diode im Bereich von deren Sperrspannung liegt, so daß die Zener-Zapp-Diode ge­ sperrt ist. Zum Abgleichen ist es möglich, die Zener- Zapp-Diode durch Anlegen eines definierten Stromimpulses kurzzuschließen. Dazu muß jede Zener-Zapp-Diode mit zwei Abgleichkontaktierungsflächen versehen werden, die zum Anschließen der Diode während des Wafertests not­ wendig sind.

Beim Metal-Fusing werden schmelzbare Metallbrücken ver­ wendet, die einige Widerstandssegmente kurzschließen. Bei dem Abgleichvorgang können dann solche Metall­ brücken durch Anlegen von definierten Stromimpulsen unterbrochen werden. Dazu sind wie bei der Zener-Zapping- Abgleichsmethode für jede Metallbrücke mindestens zwei Abgleichkontaktierungsflächen notwendig.

Aus IEEE Electron Device Letters, Vol. EDL-5, Nr.10, 1984, Seiten 392 bis 394 ist es bekannt, anstatt von schmelzbaren Metallbrücken niederohmige Brücken aus polykristallinem Silizium zu verwenden und daß die Energie zum Unterbrechen einer solchen Brücke dadurch herabgesetzt werden kann, daß man die eine integrierte Halbleiterschaltung üblicherweise abdeckende Passivie­ rungsschicht im Bereich der Brücke aus polykristallinem Silizium mit einem Öffnungsfenster versieht.

Beim Laser-Trimming werden mittels eines Laserstrahls bestimmte Verbindungen, die Widerstandsabschnitte kurz­ schließen, unterbrochen. Diese Methode benötigt keine Abgleichkontaktierungsflächen, weist aber im Vergleich zum Zener-Zapping und zum Metal-Fusing Nachteile auf. Beispielsweise ergeben sich Wärmespannungen in der Ab­ gleichzone und besteht die Notwendigkeit einer genauen Positionierung des Laserstrahls.

Wegen der Nachteile der Laser-Trimming-Methode werden häufig die Zener-Zapping-Methode und die Metal-Fusing- Methode bevorzugt. Allerdings ist bei diesen Methoden pro Abgleichstufe ein Paar Abgleichkontaktierungs­ flächen erforderlich, um individuellen Zugang zu jeder Zener-Zapp-Diode bzw. zu jeder Metallbrücke zu haben. Dies stellt insbesondere bei monolithisch integrierten Schaltungen einen erheblichen Nachteil dar, weil ein beträchtlicher Teil der Chipfläche für die Abgleich­ kontaktierungsflächen verloren geht.

In der Veröffentlichung "A Monolithic P-Channel JFET Quad Op Amp with In-Package Trim and Enhanced Gain-Bandwith Product", veröffentlicht in IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS, Vol. SC-22, No. 6, Dezember 1987, Seiten 1130- 1138, wird bei der Zener-Zapp-Methode bemängelt, daß sie zuviel Chipfläche benötige. Deshalb wurde gemäß dieser Veröffentlichung ein anderer Weg eingeschlagen. Mittels einer Bipolar-Technik wird in die Epitaxial-Schicht einer Silizium-Halbleiterscheibe ein sogenannter "Trimistor" eindiffundiert, ein trimmbares Widerstandselement. Dieses weist zwischen den ohmschen Hauptkontakten an beiden Enden der Trimistor-Diffusionszone parasitäre Aluminium- Kontakte auf. Durch über die Hauptkontakte zugeführte Stromimpulse entstehen im Bereich der parasitären Kon­ takte sich zwischen den parasitären Kontakten in Strom­ flußrichtung erstreckende Al/Si-Fäden, die eine Herab­ setzung des Gesamtwiderstandes des Trimistors bewirken.

Aus der US-PS 40 16 483 ist eine Abgleichmethode bekannt, bei welcher ebenfalls pro Abgleichstufe ein Paar Ab­ gleichkontaktierungsflächen erforderlich ist. Dabei ist jedem Widerstand einer abzugleichenden Widerstandskette eine Reihenschaltung aus einer kurzschließbaren Diode und einer schmelzbaren Brücke zugeordnet, wobei einer jeden derartigen Reihenschaltung ein Paar Abgleichkon­ taktierungsanschlüsse zugeordnet ist. Die kurzschließ­ bare Diode und die schmelzbare Brücke sind derart dimensioniert, daß der zum Kurzschließen der Diode er­ forderliche Kurzschließstrom nicht zum Unterbrechen der schmelzbaren Brücke ausreicht und die Diode im kurzge­ schlossenen Zustand den zum Schmelzen der schmelzbaren Brücke erforderlichen Strom führen kann. Durch die Ver­ wendung einer Reihenschaltung aus kurzschließbarer Diode und schmelzbarer Brücke wird erreicht, daß Widerstände der abzugleichenden Widerstandskette, die durch Kurzschließen der zugehörigen Diode überbrückt und damit deaktiviert worden sind, in einem späteren Abgleich durch Unterbrechen der schmelzbaren Brücke wieder aktiviert werden können. Wie bei der zuvor be­ schriebenen Abgleichmethode läßt sich aber auch bei der Abgleicheinrichtung gemäß US-PS 40 16 483 mit jedem Paar Abgleichkontaktierungsflächen nur eine einzige Abgleichstufe erreichen. D.h., wenn die An­ zahl der erforderlichen Abgleichstufen erhöht werden muß, muß die Anzahl der Abgleichkontaktierungsflächen­ paare entsprechend erhöht werden, was zu einer beträcht­ lichen Erhöhung des für die Abgleichkontaktierungs­ flächen verlorenen Teils der Chipfläche führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abgleich­ methode verfügbar zu machen, die bei im wesentlichen Bei­ behaltung der erforderlichen Chipfläche eine erheblich größere Anzahl von Abgleichstufen erlaubt oder bei gleichbleibender Anzahl von Abgleichstufen zu einer we­ sentlichen Verringerung der Chipfläche führt.

Eine Lösung dieser Aufgabe ermöglicht eine Abgleichein­ richtung gemäß Anspruch 1, die den Unteransprüchen ge­ mäß vorteilhaft weitergebildet werden kann. Eine vor­ teilhafte Anwendung ergibt sich bei der Verwendung einer abgleichbaren Widerstandskette für eine Bandgap-Referenzspannungsquelle (an sich bekannt aus IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol 24, No. 7A, Dezember 1981, Seiten 3305 und 3306).

Dadurch, daß erfindungsgemäß zwischen ein Paar Ab­ gleichkontaktierungsflächen eine Metallbrücke und eine Zener-Zapp-Diode in Reihe geschaltet sind und mindestens der Zener-Zapp-Diode oder der Metallbrücke eine Ab­ gleichschaltungskomponente, vorzugsweise ein Abgleich­ widerstand, parallel geschaltet ist, wobei die Dimen­ sionierung so vorgenommen ist, daß der zum Kurzschließen der Diodenstrecke führende Kurzschließ­ strom nicht zum Unterbrechen der Metallbrücke ausreicht und der zum Unterbrechen der Metallbrücke erforderliche Schmelzstrom keine wesentliche Veränderung des von der kurzgeschlossenen Diode bewirkten Widerstandes hervor­ ruft, kann man über ein und dasselbe Paar Abgleichkon­ taktierungsflächen selektiv zunächst die Zener-Zapp-Diode und danach auch die Metallbrücke in ihrem Leitfähigkeits­ zustand ändern, so daß man über ein Paar Abgleichkontak­ tierungsflächen mehrere unterschiedliche Abgleichschritte bewirken kann, indem man selektiv auf die der Zener-Zapp- Diode bzw. der Metallbrücke zugeordnete Abgleich­ schaltungskomponente bzw. -komponenten Zugriff nimmt.

Vorzugsweise handelt es sich sowohl bei den Schaltungs­ komponenten des abzugleichenden Netzwerks als auch bei den Abgleichschaltungskomponenten um elektrische Wider­ stände. Dabei sind beispielsweise mehrere Widerstände des abzugleichenden Netzwerks in Reihe geschaltet und zum Teil oder je mit einer Abgleichschaltung über­ brückt, die neben der Abgleicheinrichtung aus Zener­ Zapp-Diode und Metallbrücke einen der Zener-Zapp-Diode und/oder der Metallbrücke parallel geschalteten Ab­ gleichwiderstand aufweist.

Betrachtet man eine bevorzugte Ausführungsform einer Abgleichschaltung, bei der der Metallbrücke ein Widerstand parallel geschaltet ist, ergeben sich drei mögliche Zustände:

• 1. Die Diodenstrecke ist nicht kurzgeschlossen und die Metallbrücke ist intakt. Dann fließt durch die Abgleichschaltung kein Strom und der zugehörige Widerstand des abzugleichenden Widerstandsnetzwerks wird nicht verändert.
• 2. Die Diodenstrecke ist kurzgeschlossen, die Metall­ brücke ist intakt. Die Abgleichschaltung stellt in diesem Fall einen Kurzschluß dar.
• 3. Die Diodenstrecke ist kurzgeschlossen, die Metall­ brücke ist unterbrochen. Die Abgleichschaltung stellt einen Widerstand entsprechend dem der Metall­ brücke parallelgeschalteten Abgleichwiderstand dar.

Es besteht auch die Möglichkeit, den Abgleichwiderstand der Zener-Zapp-Diode parallel zu schalten. In diesem Fall zeigt die Abgleichschaltung zunächst den Widerstandswert des Abgleichwiderstandes. Nach dem Kurzschließen der Diodenstrecke stellt die Ab­ gleichschaltung einen Kurzschluß dar. Wird dannach die Metallbrücke unterbrochen, stellt die Abgleich­ schaltung einen offenen Kreis dar, macht sich also für den abzugleichenden Widerstand nicht bemerkbar.

Es besteht die weitere Möglichkeit, sowohl der Metall- Brücke als auch der Zener-Zapp-Diode je einen Abgleich­ widerstand parallel zu schalten. Dann sind folgende Zustände möglich:

• 1. Die Diodenstrecke ist nicht kurzgeschlossen, die Metallbrücke ist intakt. Die Abgleichschaltung zeigt dann den Widerstandswert des der Zener-Zapp- Diode parallel geschalteten Abgleichwiderstandes.
• 2. Die Diodenstrecke ist kurzgeschlossen, die Metallbrücke ist intakt. Die Abgleichschaltung stellt dann einen Kurzschluß dar.
• 3. Die Diodenstrecke ist kurzgeschlossen, die Metallbrücke ist unterbrochen. Die Abgleich­ schaltung zeigt in diesem Fall den Wider­ standswert des der Metallbrücke parallel geschal­ teten Abgleichwiderstandes.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsformen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 ein herkömmliches Abgleichsnetzwerk einer Band­ gap-Spannungsreferenzschaltung mit Zener-Zapping- Abgleichsmethode,

Fig. 2 die Layout-Struktur einer Zener-Zapp-Diode, wie sie im Abgleichsnetzwerk nach Fig. 1 verwendet wird;

Fig. 3 einen Querschnitt der in Fig. 2 gezeigten Zener-Zapp-Diode;

Fig. 4 ein Abgleichsnetzwerk einer Bandgap-Spannungs­ referenzschaltung mit einer erfindungsgemäßen Abgleicheinrichtung aus einer Kombination aus Zener-Zapp-Diode und Metallbrücke;

Fig. 5 die Layout-Struktur der Kombination einer Zener-Zapp-Diode mit einer Metallbrücke gemäß Fig. 4; und

Fig. 6 einen Querschnitt der in Fig. 5 gezeigten Kom­ bination aus Zener-Zapp-Diode und Metallbrücke.

Fig. 1 zeigt ein herkömmliches Abgleichsnetzwerk einer Bandgap-Spannungsreferenzschaltung mit Zener-Zapp-Dioden D1 und D2.

Das abzugleichende Netzwerk weist eine Reihenschaltung mit Widerständen R1.1, R1.2, R2.1 und R2.2 auf. Diese Widerstandskette ist zwischen den Emitter eines Tran­ sistors T1 und den Pol E einer Spannungsversorgungs­ quelle geschaltet. An den Verbindungspunkt zwischen den Widerständen R1.2 und R2.2 ist der Emitter eines zweiten Transistors T2 angeschlossen, dessen Basis über einen Widerstand R mit der Basis des ersten Tran­ sistors T1 verbunden ist. Zum Widerstand R1.2 ist eine erste Abgleichschaltung parallel geschaltet, die eine Reihenschaltung aus einem ersten Abgleichwider­ stand R1.3 und einer ersten Zener-Zapp-Diode D1 auf­ weist. Dem Widerstand R2.2 ist eine zweite Abgleich­ schaltung parallel geschaltet, die eine Reihen­ schaltung aus einem zweiten Abgleichwiderstand R2.3 und einer zweiten Zener-Zapp-Diode D2 aufweist. Die beiden Enden der ersten Zener-Zapp-Diode D1 sind mit Abgleich­ kontaktierungsflächen A bzw. B verbunden. Die zweite Zener-Zapp-Diode D2 ist einen Endes mit der Abgleich­ kontaktierungsfläche B und anderen Endes mit einer Ab­ gleichkontaktierungsfläche C verbunden.

Die Struktur einer Zener-Zapp-Diode ist in den Fig. 2 und 3 dargestellt. Gemäß Fig. 3 weist die Zener-Zapp- Diodenstruktur in der Oberfläche einer Halbleiter­ scheibe eine P-Diffusion P und eine darin gebildete N+ -Diffusion N+ auf. Auf der Oberfläche der Halbleiter­ scheibe befindet sich eine Oxidschicht O, auf die eine Metallschicht aufgebracht ist, die durch Öffnungen der Oxidschicht O hindurch einen Metallkontakt M1 für die P-Diffusion und einen Metallkontakt M2 für die N+-Diffusion bildet. Oberhalb der Metallschicht und dem von der Metallschicht freibleibenden Bereich der Oxidschicht O befindet sich eine Passivierungs­ schicht PA.

Das Widerstandsnetzwerk und die Zener-Zapp-Diode sind so dimensioniert, daß dann, wenn kein Abgleich vorge­ nommen wird, an beiden Zener-Zapp-Dioden D1 und D2 Sperrspannnungen anliegen, bei denen diese Dioden ge­ sperrt sind. In diesem Zustand sind die beiden Abgleich­ schaltungen offen, so daß sich die Abgleichwiderstände R1.3 und R2.3 nicht auswirken.

Wenn eine der Zener-Zapp-Dioden D1 oder D2 kurzge­ schlossen werden soll, wird über das zugehörige Paar Abgleichkontaktierungsflächen A-B bzw. B-C ein Kurz­ schließstromimpuls bestimmter Größe und bestimmter Dauer angelegt. Mit der Verlustleistung, die in der Verbindungszone V zwischen den zwei Metallkontakten M1 und M2 der Diodenstruktur entsteht, werden die Ver­ bindungszone V und die beiden Metallkontakte M1, M2 erhitzt. Durch die Wirkung der hohen Temperatur und der anliegenden Spannung findet in dem Bereich zwischen den beiden Metallkontakten M1 und M2 eine Aluminium- Migration statt, aufgrund welcher Aluminium in die Silizium-Kristallstruktur eindringt und eine nieder­ ohmige Verbindungszone V zwischen den beiden Metall­ kontakten M1 und M2 bildet. Als Folge davon bleibt eine permanente niederohmige Verbindung zwischen den beiden Metallkontakten M1 und M2 bestehen und wird die Verlustleistung der Zener-Zapp-Diode bei Anlegen eines Konstantstromes reduziert. Der beschriebene Effekt spielt sich unter der Oxidschicht ab; die Verbindungs­ zone V liegt in der Silizium-Kristallstruktur und ist stabil.

Nach dem Kurzschließen der Diodenstrecke der Zener- Zapp-Diode D1 oder D2 ist der zugehörige Abgleichwider­ stand R1.3 bzw. R2.3 zu dem entsprechenden Widerstand R1.2 bzw. R2.2 der Widerstandskette parallel geschaltet. Dies reduziert den resultierenden Widerstandswert gegenüber demjenigen des Widerstandes R1.2 bzw. R2.2.

Bei dieser Lösung ist für jeden Abgleichschritt eine Zener-Zapp-Diode erforderlich, der ein Paar Abgleich­ kontaktierungsflächen zugeordnet sein muß.

Wie Fig. 2 entnehmbar ist, sind die Abgleichkontaktie­ rungsflächen A und B im Verhältnis zur Fläche der eigentlichen Zener-Zapp-Diode D1 recht groß und bean­ spruchen viel Chip-Fläche. Mit Zunahme der erforderlichen Abgleichstufen oder Abgleichschritte ergibt sich somit ein erheblicher Bedarf an Chipfläche.

Demgegenüber erreicht man eine beträchtliche Einsparung an Chipfläche für Abgleichkontaktierungsflächen, wenn man die Abgleicheinrichtung in der in Fig. 4 dargestellten Weise aufbaut. In dieser Figur sind Schaltungskomponen­ ten, die mit in Fig. 1 dargestellten Schaltungskompo­ nenten übereinstimmen, mit gleichem Bezugszeichen be­ nannt. Der Unterschied zur Abgleicheinrichtung nach Fig. 1 besteht darin, daß zwischen jedes Paar benachbarter Abgleichkontaktierungsflächen A, B und B, C nicht nur eine Zener-Zapp-Diode D1 bzw. D2 sondern eine Reihen­ schaltung aus einer solchen Zener-Zapp-Diode und einer Metallbrücke F1 bzw. F2 geschaltet ist. Parallel zur Metallbrücke F1 bzw. F2 ist ein zusätzlicher Abgleich­ widerstand R1.4 bzw. R2.4 geschaltet.

Wie im Fall der Fig. 1 ist auch bei der Ausführungsform nach Fig. 4 die Schaltung so dimensioniert, daß die Zener-Zapp-Dioden dann, wenn kein Abgleich vorgenommen wird, in ihrem Sperrbereich betrieben werden, daß aber deren Diodenstrecken durch Anlegen eines Stromimpulses vorbestimmter Größe und Dauer in einen dauerhaften Kurz­ schlußzustand bringbar sind. Die Metallbrücken sind so dimensioniert, daß zu ihrer Unterbrechung ein Schmelz­ stromimpuls erforderlich ist, der höher als der Kurz­ schließstrom für das Kurzschließen der Diodenstrecke ist. Die kurzgeschlossenen Zener-Zapp-Dioden können einen we­ sentlich höheren Strom als den zum Schmelzen der Metall­ brücken erforderlichen Schmelzstrom ohne Beschädigung führen.

Die in Fig. 4 gezeigte Kombination von Zener-Zapp-Dioden D1, D2 und Metallbrücken F1, F2 ermöglicht neben dem Zustand ohne Abgleich, in welchem die Zener-Zapp- Diode sperrt und somit kein Strom durch die jeweilige Abgleichschaltung fließt, folgende zwei verschiedene Abgleichzustände, wobei beispielsweise die Abgleich­ schaltung mit F1 und D1 betrachtet wird:

• 1. Zener-Zapp-Diode D1 und Metallbrücke F1 sind leitend, wodurch zum abzugleichenden Widerstand R1.2 der erste Abgleichwiderstand R1.3 parallel geschaltet wird; oder
• 2. Die Zener-Zapp-Diode D1 leitet und die Metallbrücke F1 ist unterbrochen, wodurch dem abzugleichenden Wider­ stand R1.2 die beiden Abgleichwiderstände R1.3 und R1.4 parallel geschaltet sind.

Durch geeignete Dimensionierung der Widerstände R1.2, R1.3, R1.4 und der Widerstände R2.2, R2.3, R2.4, macht man mit der Abgleichmethode vier Ab­ gleichschritte oder Abgleichstufen verfügbar, im Ver­ gleich zu zwei Abgleichstufen oder Abgleichschritten bei der Abgleichmethode gemäß Fig. 1.

In den Fig. 5 und 6 ist in Draufsicht bzw. Querschnitt die Struktur einer Kombination aus Zener-Zapp-Diode und Metallbrücke dargestellt. Dabei sind Komponenten, die mit denen der in Fig. 2 und 3 dargestellten Struktur übereinstimmen, mit gleichen Be­ zugszeichen wie in den Fig. 2 und 3 bezeichnet.

Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß die Fig. 3 und 6 einen Querschnitt durch die je zugehörige Draufsicht in Fig. 2 bzw. Fig. 5 zeigen, wenn man sich die Draufsicht um 90° im Uhrzeigersinn gedreht vor­ stellt, wobei die Querschnittsdarstellungen in den Fig. 3 und 6 einen gegenüber den Darstellungen in Fig. 2 und 5 vergrößerten Maßstab aufweisen.

Im Unterschied zu der in den Fig. 2 und 3 gezeigten Struktur weist die in den Fig. 5 und 6 gezeigte Struktur in der Passivierungsschicht PA ein Öffnungsfenster FE auf, unter welchem sich eine Metallbrücke F befindet.

Wie bereits erwähnt, ist die Metallbrücke F so dimen­ sioniert, daß sie den Strom, der für das Kurzschließen der Zener-Zapp-Diode benötigt wird, sicher führen kann. Das gewährleistet, daß die Zener-Zapp-Diode durch An­ legen eines Stromimpulses geschlossen werden kann. Da­ bei ist die Metallbrücke F für einen Schmelzstrom aus­ gelegt, der höher ist als der im ungünstigsten Fall er­ forderliche Kurzschließstrom zum Kurzschließen der Diodenstrecke. Dies stellt sicher, daß die Metall­ brücke F durch den zum Kurzschließen der Diodenstrecke erforderlichen Kurzschließstrom auf keinen Fall beein­ flußt wird. Dies garantiert, daß bei einem ersten Ab­ gleichschritt nur die Diode kurzgeschlossen wird, die Metallbrücke jedoch leitend bleibt.

Andererseits ist die kurzgeschlossene Zener-Zapp-Diode dazu in der Lage, einen Strom zu führen, der höher ist als der Kurzschließstrom. Dies ermöglicht den zweiten Abgleichschritt, nämlich nach dem Kurzschließen der Zener-Zapp-Diode die Metallbrücke mit einem über dem Kurzschließstrom liegenden Schmelzstrom zu öffnen.

Bei einer praktischen Ausführungsform der erfindungsge­ mäßen kombinierten Struktur von Zener-Zapp-Diode und Metallbrücke ergeben sich folgende Werte.

Wenn kein Abgleichvorgang erforderlich ist, liegt über der Zener-Zapp-Diode eine Spannung im Bereich von etwa 100 mV und die Diode sperrt. Zum Kurzschließen der Diodenstrecke wird ein Kurzschließstromimpuls mit einer Stromstärke von typischerweise etwa 200 mA bis 400 mA und einer Dauer von etwa 100 ms bis 200 ms angelegt. Aufgrund dieses Stromimpulses steigt der Spannungsab­ fall in der Zener-Zapp-Diode auf mehr als 10 V an und entsteht eine entsprechend hohe Verlustleistung, die auf die Zone zwischen den Metallkontakten der Zener- Zapp-Diode konzentriert ist. Zum Schmelzen der Metall­ brücke wird ein höherer Stromimpuls im Bereich von typischerweise 1 A bis 1,5 A mit einer Dauer im Bereich von einigen 10 µs angelegt. Die Dauer des Schmelz­ stromimpulses ist also viel kürzer als die des Kurz­ schließstromimpulses.

Die kurzschließende Verbindungszone V der Zener-Zapp- Diode liegt in Silizium mit relativ hoher Wärmekapazität und guter Wärmeleitfähigkeit. Die Metallbrücke liegt auf­ grund des Öffnungsfensters FE in der Passivierungsschicht PA frei auf der Siliziumoxidschicht 0, die eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweist. Aus diesem Grund schmilzt die Metallbrücke schneller als die kurzschließende Ver­ bindungszone der Zener-Zapp-Diode beeinflußt werden könnte. Durch das Unterbrechen der Metallbrücke bleibt somit die Kurzschlußverbindung zwischen den Metallkontakten M1 und M2 der Zener-Zapp-Diode be­ stehen.

Der Flächenaufwand für die Metallbrücke ist sehr ge­ ring und die Metallbrücke kann problemlos in der in den Fig. 2 und 3 gezeigten Struktur für eine Zener-Zapp- Diode einer herkömmlichen Abgleicheinrichtung unterge­ bracht werden. Die Summe der benötigten Widerstands­ werte ist für beide Abgleichmethoden etwa gleich. Legt man die erfindungsgemäße Schaltung gemäß Fig. 4 gleich aus wie die Abgleichschaltung nach Fig. 1, weisen die beiden Abgleichwiderstände R1.3 und R1.4 bei der er­ findungsgemäßen Schaltung in Summe den gleichen Wider­ standswert auf wie der Abgleichwiderstand R1.3 der in Fig. 1 gezeigten Schaltung. In einer monolithisch integrierten Schaltung nehmen daher die Abgleichwider­ stände R1.3 und R1.4 der erfindungsgemäßen Schaltung nicht mehr Chipfläche ein als der Abgleichwiderstand R1.3 der in Fig. 1 gezeigten Schaltung. Es ist lediglich ein zusätzlicher Mittenabgriff erforderlich.

Das bedeutet, daß mit der Abgleich­ methode die Anzahl der möglichen Abgleichschritte pro Chipfläche um einen Faktor von etwa 2 erhöht werden kann.

Von großem Vorteil ist, daß für die Abgleichmethode nur einige Masken des kompletten Maskensatzes für die herkömmliche Abgleichmethode mo­ difiziert zu werden brauchen. Man kommt also mit ge­ ringem Änderungsaufwand und ohne wesentliche Erhöhung des Chipflächenbedarfs zu einer Verdopplung der mög­ lichen Abgleichschritte und somit zu einer Verdopplung der Abgleichfeinheit.

Claims (6)

1. Abgleicheinrichtung zum Abgleichen mindestens eines elektrischen Wertes einer integrierten Schaltung mit einem Netzwerk aus mehreren den elektrischen Wert bestimmenden Schaltungskomponenten (R1.1, R1.2, R2.1, R2.2), wobei mindestens zu einer der Schaltungs­ komponenten (z. B. R1.2) eine Abgleichschaltung (z. B. R1.3, R1.4, D1, F1) parallel geschaltet ist, die eine Reihenschaltung mit einer Diode (z. B. D1) und einer schmelzbaren Metallbrücke (z. B. F1) aufweist, die zwischen zwei Abgleichkontaktierungsflächen (z. B. A und B) geschaltet ist, über welche ein Strom durch die Reihenschaltung (D1) hindurchschickbar ist, die im Normalbetrieb der integrierten Schaltung mit einer Spannung beaufschlagt ist, die im Bereich der Sperr­ spannung der Diode (D1) liegt, wobei die Diodenstrecke der Diode (D1) durch Beaufschlagen mit einem vorbe­ stimmten Kurzschließstrom in einen bleibenden Kurzschluß­ zustand bringbar ist, die Metallbrücke (F1) derart dimen­ sioniert ist, daß der Kurzschließstrom der Diode (D1) nicht zum Unterbrechen der Metallbrücke (F1) ausreicht, und die Diode (D1) derart dimensioniert ist, daß sie im kurzgeschlossenen Zustand ohne wesentliche Veränderung des Widerstandes den zum Schmelzen der Metallbrücke (F1) erforderlichen Strom führen kann,
dadurch gekennzeichnet, daß die Diode (D1) durch eine Zener-Zapp-Diode gebildet ist,
und daß der Metallbrücke (F1) und/oder der Zener- Zapp-Diode (D1) eine Abgleichschaltungskomponente (z. B. R1.4) parallel geschaltet ist.

2. Abgleicheinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mindestens ein Teil der Schaltungskompo­ nenten (R1.1., R1.2, R2.1, R2.2) durch elektrische Widerstände gebildet ist.

3. Abgleicheinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Metallbrücke (z. B. F1) ein Abgleich­ widerstand (z. B. R1.4) parallel geschaltet ist.

4. Abgleicheinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgleichschaltung (z. B. R1.3, R1.4, D1, F1) einen Reihenwiderstand (z. B. R1.3) auf­ weist, der zu der Reihenschaltung mit der Zener-Zapp- Diode (z. B. D1) und der Metallbrücke (z. B. F1) in Reihe geschaltet ist.

5. Abgleicheinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltungskomponenten­ netzwerk mehrere in Reihe geschaltete Widerstände (R1.1, R1.2, R2.1, R2.2) aufweist, denen je eine Abgleichschaltung (z. B. R1.3, R1.4, D1, F1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 parallel geschaltet ist.

6. Abgleicheinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine mittels eines Kurzschließstroms dauerhaft kurz­ schließbare Zener-Zapp-Diode (z. B. D1) zwei Dotie­ rungszonen (N+, P) entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps aufweist, die in der Oberfläche einer Halbleiterscheibe gebildet sind und zwischen sich einen Diodenübergang bil­ den, daß die beiden Dotierungszonen (N+, P) je mittels eines Metallkontakts (M1, M2) kontaktiert sind, der zu einer Metallschicht gehört, die außerhalb der je zuge­ hörigen Dotierungszone (N+, P) durch eine Oxidschicht (O) von der Halbleiteroberfläche isoliert ist, daß die Me­ tallschicht von einer Passivierungsschicht (PA) abgedeckt ist, und daß eine mittels eines Schmelz­ stroms dauerhaft unterbrechbare Metallbrücke (F) durch einen verengten Bereich der Metallschicht gebildet ist, der durch ein Fenster (FE) freigelegt ist, mit dem die Passivierungsschicht (PA) im Bereich des verengten 7. Bandgap-Spannungsreferenzschaltung mit einer Widerstands­ kette (R1.1, R1.2, R2.2, R2.1), die zwischen den Emitter eines Transistors (T1) und einen Pol (E) einer Spannungs­ versorgungsquelle geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einem der Widerstände der Widerstandskette eine Abgleicheinreichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6 parallel geschaltet ist.