参考电压产生电路及其具负电荷保护机制的电压调整装置制造方法
【专利摘要】一种参考电压产生电路及具负电荷保护机制的电压调整装置，包含：参考电压产生装置及电压调整装置。参考电压产生装置根据系统电压于参考电压输出端产生参考电压，其参考电压输出端耦接至后端电路。电压调整装置包含：电压调整模块及具反向二极管特性的整流元件。电压调整模块耦接于参考电压输出端，其电压调整模块具有多个控制输入端。整流元件耦接于参考电压输出端及接地端，于输入负电荷自电压调整模块的控制输入端传送至参考电压输出端时，将输入负电荷导入接地端。
【专利说明】参考电压产生电路及其具负电荷保护机制的电压调整装置
【技术领域】
[0001]本发明是有关于一种电路保护技术，且特别是有关于一种参考电压产生电路及其具负电荷保护机制的电压调整装置。
【背景技术】
[0002]参考电压产生电路能将系统电压转换为一个电路系统中各模块所能接收并赖以运作的参考电压。因此，如何产生稳定的参考电压，以使各个电路模块在接收到参考电压后进行正常的运作，对整个系统是否能发挥正常的功效是十分重要的课题。
[0003]在参考电压产生电路中，可能有部份端点是为了对电压进行微调或是量测之用，而需设置连接垫。连接垫容易产生天线聚集的效应而将负电荷导入电路中。当负电荷累积于部份元件中，将可能对元件特性造成影响，进一步使电路无法正常运作。
[0004]因此，如何设计一个新的参考电压产生电路及其具负电荷保护机制的电压调整装置，以解决上述的问题，乃为业界亟待解决的问题。
【发明内容】
[0005]因此，本发明的一实施例提供一种具负电荷保护机制的电压调整装置，该电压调整装置包含:电压调整模块以及具反向二极管特性的整流元件。电压调整模块耦接于参考电压输出端，且参考电压输出端耦接至后端电路，其中电压调整模块具有多个控制输入端，于接收到控制电压时改变电压调整模块的电阻值，对参考电压输出端输出的参考电压进行调整。整流元件耦接于参考电压输出端以及接地端，于输入负电荷自电压调整模块的控制输入端传送至参考电压输出端时，将输入负电荷导入接地端。
[0006]本发明的另一实施例提供一种具负电荷保护机制的电压调整装置，该电压调整装置包含:电压调整模块以及电荷缓冲元件。电压调整模块耦接于参考电压输出端，且参考电压输出端耦接至后端电路，其中电压调整模块具有多个控制输入端，于接收到控制电压时改变电压调整模块的电阻值，对参考电压输出端输出的参考电压进行调整。电荷缓冲元件的第一端稱接于参考电压输出端，电荷缓冲兀件的第二端稱接于后端电路，于输入负电荷自控制输入端传送至参考电压输出端时，延迟输入负电荷传送至后端电路的时间。
[0007]本发明的又一实施例提供一种参考电压产生电路，该参考电压产生电路包含..参考电压产生装置以及电压调整装置。参考电压产生装置根据系统电压于参考电压输出端产生参考电压，其中参考电压输出端耦接至后端电路。电压调整装置包含:电压调整模块以及具反向二极管特性的整流元件。电压调整模块耦接于参考电压输出端，其中电压调整模块具有多个控制输入端，于接收到控制电压时改变电压调整模块的电阻值，对参考电压输出端输出的参考电压进行调整。整流元件耦接于参考电压输出端以及接地端，于输入负电荷自电压调整模块的控制输入端传送至参考电压输出端时，将输入负电荷导入接地端。
[0008]本发明的再一实施例提供另一种参考电压产生电路，该参考电压产生包含:参考电压产生装置以及电压调整装置。参考电压产生装置根据系统电压于参考电压输出端产生参考电压，其中参考电压输出端耦接至后端电路。电压调整装置包含:电压调整模块以及电荷缓冲元件。电压调整模块耦接于参考电压输出端，其中电压调整模块具有多个控制输入端，于接收到控制电压时改变电压调整模块的电阻值，对参考电压输出端输出的参考电压进行调整。电荷缓冲元件的第一端耦接于参考电压输出端，电荷缓冲元件的第二端耦接于后端电路，于输入负电荷自控制输入端传送至参考电压输出端时，延迟输入负电荷传送至后端电路的时间。
[0009]本发明的再一实施例提供一种集成电路，该集成电路包含:至少一内部量测接垫与至少一具反向二极管特性的整流元件。内部量测接垫能用以藉由探针测得内部量测点的电位，内部量测接垫耦接至后端电路；具反向二极管特性的整流元件耦接于内部量测接垫以及接地端，用以将内部量测接垫的输入负电荷导入接地端。
[0010]应用本发明的优点在于藉由具反向二极管特性的整流元件及/或电荷缓冲元件的设置，将自电压调整模块产生的负电荷导至接地端或是延迟其由参考电压输出端进入后端电路的时间，避免负电荷累积于后端电路，而轻易地达到上述的目的。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为本发明一实施例中，一种参考电压产生电路的电路图；
[0012]图2为本发明一实施例中，电压调整模块的电路图；
[0013]图3A至图3C分别为本发明一实施例中，硅控整流体、金氧半二极管及双极性接面二极管的示意图；
[0014]图4为本发明一实施例中，参考电压产生电路的电路图；
[0015]图5为本发明一实施例中，参考电压产生电路的电路图；
[0016]图6为本发明一实施例中，参考电压产生电路的电路图；以及
[0017]图7A及图7B为应用本发明一实施例之前与之后，晶圆上的晶片的良率统计图。
[0018]主要元件标号说明
[0019]1:参考电压产生电路10:参考电压产生装置
[0020]12:电压调整装置120:电压调整模块
[0021]122:整流元件14:后端电路
[0022]20a、20b、20c:调整单元200:调整电阻
[0023]202:保险丝204:控制输入接垫
[0024]30:硅控整流体32:金氧半二极管
[0025]34:双极性接面二极管4:参考电压产生电路
[0026]40:参考电压产生装置42:电压调整装置
[0027]420:电压调整模块422:电荷缓冲元件
[0028]44:后纟而电路5:参考电压广生电路
[0029]50:参考电压产生装置52:电压调整装置
[0030]520:电压调整模块522:整流元件
[0031]524:电荷缓冲元件54:后端电路
[0032]6:参考电压产生电路60:量测接垫
[0033]62:整流元件7:后端电路
【具体实施方式】
[0034]请参照图1。图1为本发明一实施例中，一种参考电压产生电路I的电路图。参考电压产生电路I包含参考电压产生装置10以及电压调整装置12。
[0035]参考电压产生装置10根据系统电压Vdd于参考电压输出端O产生参考电压Vref，其中参考电压输出端O f禹接至后端电路14(subsequent circuitry)。于本实施例中，参考电压产生装置10可为如图1所绘示的带隙(bandgap)参考电压产生电路。然而于其他实施例中，参考电压产生装置10亦可藉由其他的电路实现，不为图1的范例所限。
[0036]电压调整装置12包含:电压调整模块120以及具反向二极管特性的整流元件122。电压调整模块120耦接于参考电压输出端0，其中电压调整模块120具有多个控制输入端，如图1中所绘示的控制输入端P1、P2、P3及P4。藉由控制输入端P1-P4分别接收到一控制电压(Vtrim ;trimming voltage)(未绘示)时,可以改变电压调整模块120的电阻值，以对参考电压输出端O输出的参考电压Vref的值进行调整，稍后将详细说明。
[0037]请参照图2。图2为本发明一实施例中，电压调整模块120的电路图。在本实施例中，电压调整模块120包含互相串联的数个调整单元20a、20b及20c，调整单元20a、20b及20c各包含并联的调整电阻200以及保险丝202。其中各调整单元20a、20b及20c的两端分别对应于其中两个控制输入端。举例来说，调整单元20a的两端对应于控制输入端Pl及P2，调整单元20b的两端对应于控制输入端P2及P3，而调整单元20c的两端对应于控制输入端P3及P4。于一实施例中，控制输入端P1-P4分别包含控制输入接垫204。此控制输入接垫204不为焊接垫(bonding pad),而仅供接收控制电压之用。亦即，此控制输入接垫204并不会打金线(gold bond)，在封装工艺完成后，将不会外露于封装结构，因此不会与其他电路相耦接。
[0038]在各调整单元20a、20b及20c的两端接收到控制电压前，将藉由保险丝202旁路调整电阻200，因此将成为短路的状态。当调整单元20a、20b及20c的两端依序接收到一控制电压后，控制电压将烧断保险丝202以致能调整电阻200。举例来说，先将调整单元20a的一端(Pl端)耦接至一控制电压，另一端(P2端)接地，调整单元20a的保险丝202将烧断。接着，将调整单元20b的一端(P2端)耦接至上述控制电压，另一端(P3端)接地，调整单元20b的保险丝202将烧断。最后，将调整单元20c的一端(P3端)耦接至上述控制电压，另一端(P4端)接地，调整单元20c的保险丝202将烧断。因此，调整单元20a、20b及20c的调整电阻200的阻值将可使参考电压输出端O的参考电压Vref调高。然而，调整单元20a、20b及20c中的保险丝202不一定皆为烧断状态。在一实施例中，可由一控制单元(未绘示)来判断需要烧断保险丝202的调整单元，再依序提供上述控制电压至对应的调整单元的两端以烧断保险丝202。当参考电压产生装置10由于元件工艺或其他原因造成误差，使参考电压Vref不准确时，将可藉由电压调整模块120的设置而予以调校。
[0039]需注意的是，于本实施例中，是以三个调整单元及四个控制输入端为范例，于其他实施例中，调整单元及控制输入端的数目可依情况予以调整。并且，各调整单元中的调整电阻的阻值可相同，或是依例如但不限于二的倍数递增，以达到更有效的调校效果。于部份实施例中，电压调整模块120的电路亦可能采用其他设计形式，不为本实施例中绘示所限。
[0040]然而，在电路工艺中进行到晶圆切割(die saw)的步骤时，控制输入接垫204具有天线聚集的特性，而容易将负电荷引入。晶圆切割步骤通常会搭配纯水的冲洗进行冷却，但无法带走负电荷。虽然在部份的技术中，会采用碳酸水的带离子的水以尝试带走负电荷，但其成效仍然有限。再者，晶片的控制输入接垫一般未设置静电保护(ESD protect1n)元件，因此也无路径可排出上述负电荷。这些输入的负电荷将经由电压调整模块120传送到参考电压输出端0，进一步传送到后端电路14。当后端电路14的元件如晶体管接收到负电荷时，将可能累积于其栅极，因而使其运作时的临界电压(Vt)下降，对电路的正常运作将造成影响。
[0041]因此，如图1所示，具反向二极管特性的整流元件122耦接于参考电压输出端O以及接地端GND，可以在输入负电荷自电压调整模块120的控制输入端P1-P4传送至参考电压输出端O时，将输入负电荷由路径A导入接地端GND。
[0042]于图1的实施例中，整流元件122为反向二极管。在本实施例中，反向是指阳极(Anode)与接地端GND连接，而阴极(Cathode)与参考电压输出端O连接的连接方式。跨在整流元件122上的电压为钳位电压Vclamp。
[0043]请参照图3A至图3C。图3A至图3C分别为本发明一实施例中，硅控整流体(Silicon Controlled Rectifier ;SCR)30、金氧半二极管(M0S d1de)32 及双极性接面二极管(BJT d1de) 34的示意图。硅控整流体30、金氧半二极管32及双极性接面二极管34均具有二极管的特性，因此在适当的连接方式后，亦可用以取代反向二极管做为整流元件122。需注意的是，图3B及图3C是以N型的金氧半二极管32及双极性接面二极管34为例，于其他实施例中，亦可使用P型的金氧半二极管及双极性接面二极管实现。在不同的实施例中，也可以采用其他具二极管特性的元件予以实现为整流元件122达到相同的功效。
[0044]需注意的是，在一实施例中，为确保负电荷会沿着图1的路径A导入至接地端GND，可使整流元件122的钳位电压Vclamp大于控制电压Vtrim。亦即，需满足下式:
[0045]Vclamp>Vtrim
[0046]另外，上述钳位电压Vclamp不能大于后端电路14的晶体管的一栅极击穿电压(gate breakdown voltage),以避免影响后端电路14的运作。因此,本发明的参考电压产生电路I中的电压调整装置12可藉由具反向二极管特性的整流元件，将控制输入接垫因天线聚集效应产生的负电荷导入至接地端，避免其累积于后端电路造成后端电路无法正常运作。
[0047]请参照图4。图4为本发明一实施例中，参考电压产生电路4的电路图。类似地，参考电压产生电路4包含参考电压产生装置40以及电压调整装置42。参考电压产生电路4中的各元件与图1的参考电压产生电路I的各元件大同小异，因此不再就相同的部分重复赘述。于本实施例中，电压调整装置42除包含电压调整模块420外，还包含电荷缓冲元件422。
[0048]电荷缓冲元件422的第一端耦接于参考电压输出端0，第二端耦接于后端电路44，于输入负电荷自控制输入端O沿路径B传送至参考电压输出端O及后端电路44时，延迟输入负电荷传送至后端电路44的时间。于本实施例中，电荷缓冲元件422为电阻。由于电荷缓冲元件422是用于延迟输入负电荷传送至后端电路44的时间，因此其电阻值仅需大于晶圆切割时的水阻值(water resistance)。在一实施例中，电荷缓冲元件的电阻值为3K欧姆，而串联后的各调整单元的电阻值为85Κ欧姆。于其他实施例中，亦可采用其他可减缓负电荷传送至后端电路44的元件。
[0049]因此，在晶圆切割步骤进行时，如以碳酸水的带离子的水进行冲洗，将可有足够的时间将负电荷带走，达到避免负电荷累积于后端电路造成后端电路无法正常运作的功效。
[0050]请参照图5。图5为本发明一实施例中，参考电压产生电路5的电路图。类似地，参考电压产生电路5包含参考电压产生装置50以及电压调整装置52。参考电压产生电路5中的各元件与图1的参考电压产生电路I的各元件大同小异，因此不再就相同的部份重复赘述。于本实施例中，电压调整装置52除包含电压调整模块520外，还包含具反向二极管特性的整流元件522及电荷缓冲元件524。
[0051 ] 电荷缓冲元件524的第一端耦接于参考电压输出端O及整流元件522，且第二端耦接于后端电路54。因此，藉由图5的配置方式，电压调整装置52可藉由整流元件522先将负电荷导入接地端GND，并由电荷缓冲元件524延迟负电荷传送至后端电路54的时间。
[0052]需注意的是，上述实施例是以电压调整装置中，由电压调整模块中的控制输入端输入负电荷的情形为例进行说明。请参照图6。图6为本发明一实施例中，参考电压产生电路6的电路图。参考电压产生电路6可于参考电压输出端O产生参考电压Vref至后端电路7。于本实施例中，参考电压产生电路6可在一个量测点N设置量测接垫(probing pad)60。量测接垫60可用以藉由探针或是其他方式测得此量测点N的电位。同样地，在晶圆切割的步骤时，量测接垫60具有天线聚集的特性，而容易将负电荷引入，影响参考电压产生电路6中的元件的运作。一般而言，晶片内部的量测接垫皆无设置静电保护元件，也无路径可排出上述负电荷。因此，藉由具反向二极管特性的整流元件62的设置，亦可达到将负电荷导至接地电位GND的功效。参考图6，整流元件62为反向二极管。在本实施例中，反向是指阳极(Anode)与接地端GND连接,而阴极(Cathode)与量测点N连接的连接方式。跨在整流元件62上的电压为钳位电压Vclamp。另外,上述整流元件6的钳位电压Vclamp不能大于参考电压产生电路6内晶体管的一栅极击穿电压，以避免影响参考电压产生电路6的运作。类似地，如图4所绘示的电荷缓冲元件422，亦可应用于此，以达到缓冲电荷进入参考电压产生电路6中的其他元件的功效。于上述实施例中，量测接垫是位于参考电压产生电路中，然而在晶片中的任何一个量测点的量测接垫(或位在参考电压产生电路之外)皆可设置上述整流元件或是电荷缓冲元件或两者组合，以使电路中的负电荷导至接地电位GND，其中上述整流元件的钳位电压Vclamp不能大于后端电路的晶体管的一栅极击穿电压，以避免影响后端电路的运作。
[0053]图7A及图7B分别为应用本发明一实施例(图4)之前与之后，晶圆上的晶片的良率统计图。其中横轴为晶圆上每一晶片量测而得的带隙参考电压的电压范围，纵轴为在对应的测得电压上的晶片数量。我们可观察到，应用本发明的晶片良率明显提升(图7B)，落在量产最终测试(FT，Final test)规格内的晶片数量增加，而不符合量产最终测试规格的晶片相对减少。
[0054]虽然本揭示内容已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本揭示内容，任何熟习此技艺者，在不脱离本揭示内容的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本揭示内容的保护范围当视申请专利范围所界定者为准。
【权利要求】
1.一种具负电荷保护机制的电压调整装置，其特征在于，所述电压调整装置包含: 一电压调整模块，耦接于一参考电压输出端，且该参考电压输出端耦接至一后端电路，其中该电压调整模块具有多个控制输入端，于接收到一控制电压时改变该电压调整模块的一电阻值，对该参考电压输出端输出的一参考电压进行调整；以及 一具反向二极管特性的整流元件，耦接于该参考电压输出端以及一接地端，在一输入负电荷自该电压调整模块的所述控制输入端传送至该参考电压输出端时，将该输入负电荷导入该接地端。
2.根据权利要求1所述的电压调整装置，其特征在于，所述电压调整装置还包含一电荷缓冲元件，该电荷缓冲元件的一第一端稱接于该参考电压输出端及该整流元件，该电荷缓冲元件的一第二端耦接于该后端电路，在该输入负电荷自所述控制输入端传送至该参考电压输出端时，延迟该输入负电荷传送至该后端电路的时间。
3.根据权利要求1所述的电压调整装置，其特征在于，该电压调整模块包含多个调整单元，互相串联，且所述调整单元各包含并联的一调整电阻以及一保险丝，其中各所述调整单元的两端对应于其中二个所述控制输入端，各所述调整单元的两端于接收到该控制电压前藉由该保险丝旁路该调整电阻，以及于接收到该控制电压后烧断该保险丝以致能该调整电阻。
4.根据权利要求1所述的电压调整装置，其特征在于，该整流元件的一钳位电压大于该控制电压。
5.根据权利要求3所述的电压调整装置，其特征在于，所述控制输入端分别包含一控制输入接垫，其中该控制输入接垫不为一焊接垫。
6.一种具负电荷保护机制的电压调整装置，其特征在于，所述电压调整装置包含: 一电压调整模块，耦接于一参考电压输出端，且该参考电压输出端耦接至一后端电路，其中该电压调整模块具有多个控制输入端，于接收到一控制电压时改变该电压调整模块的一电阻值，对该参考电压输出端输出的一参考电压进行调整；以及 一电荷缓冲元件，该电荷缓冲元件的一第一端稱接于该参考电压输出端，该电荷缓冲元件的一第二端耦接于该后端电路，在该输入负电荷自所述控制输入端传送至该参考电压输出端时，延迟该输入负电荷传送至该后端电路的时间。
7.根据权利要求6所述的电压调整装置，其特征在于，该电压调整模块包含多个调整单元，互相串联，且所述调整单元分别包含并联的一调整电阻以及一保险丝，其中各所述调整单元的两端对应于其中二个所述控制输入端，各所述调整单元的两端于接收到该控制电压前藉由该保险丝旁路该调整电阻，以及于接收到该控制电压后烧断该保险丝以致能该调整电阻。
8.根据权利要求7所述的电压调整装置，其特征在于，所述控制输入端分别包含一控制输入接垫，其中该控制输入接垫不为一焊接垫。
9.一种参考电压产生电路，其特征在于，所述参考电压产生电路包含: 一参考电压产生装置，用以根据一系统电压于一参考电压输出端产生一参考电压，其中该参考电压输出端耦接至一后端电路；以及 一电压调整装置，包含: 一电压调整模块，耦接于该参考电压输出端，其中该电压调整模块具有多个控制输入端，于接收到一控制电压时改变该电压调整模块的一电阻值，对该参考电压输出端输出的一参考电压进行调整；以及 一具反向二极管特性的整流元件，耦接于该参考电压输出端以及一接地端，于一输入负电荷自该电压调整模块的所述控制输入端传送至该参考电压输出端时，将该输入负电荷导入该接地端。
10.根据权利要求9所述的参考电压产生电路，其特征在于，该电压调整装置还包含一电荷缓冲元件，该电荷缓冲元件的一第一端稱接于该参考电压输出端及该整流元件，该电荷缓冲元件的一第二端耦接于该后端电路，于该输入负电荷自所述控制输入端传送至该参考电压输出端时，延迟该输入负电荷传送至该后端电路的时间。
11.根据权利要求9所述的参考电压产生电路，其特征在于，该电压调整模块包含多个调整单元，互相串联，且所述调整单元各包含并联的一调整电阻以及一保险丝，其中所述调整单元的两端对应于其中二个所述控制输入端，所述调整单元的两端于接收到该控制电压前藉由该保险丝旁路该调整电阻，以及于接收到该控制电压后烧断该保险丝以致能该调整电阻。
12.根据权利要求9所述的参考电压产生电路，其特征在于，该整流元件的一钳位电压大于该控制电压。
13.根据权利要求11所述的参考电压产生电路，其特征在于，所述控制输入端分别包含一控制输入接垫，其中该控制输入接垫不为一焊接垫。
14.一种参考电压产生电路，其特征在于，所述参考电压产生电路包含: 一参考电压产生装置，用以根据一系统电压于一参考电压输出端产生一参考电压，其中该参考电压输出端耦接至一后端电路；以及 一电压调整装置，包含: 一电压调整模块，耦接于该参考电压输出端，其中该电压调整模块具有多个控制输入端，于接收到一控制电压时改变该电压调整模块的一电阻值，对该参考电压输出端输出的一参考电压进行调整；以及 一电荷缓冲元件，该电荷缓冲元件的一第一端稱接于该参考电压输出端，该电荷缓冲元件的一第二端耦接于该后端电路，于该输入负电荷自所述控制输入端传送至该参考电压输出端时，延迟该输入负电荷传送至该后端电路的时间。
15.根据权利要求14所述的参考电压产生电路，其特征在于，该电压调整模块包含多个调整单元，互相串联，且所述调整单元分别包含并联的一调整电阻以及一保险丝，其中所述调整单元的两端对应于其中二个所述控制输入端，所述调整单元的两端于接收到该控制电压前藉由该保险丝旁路该调整电阻，以及于接收到该控制电压后烧断该保险丝以致能该调整电阻。
16.根据权利要求15所述的参考电压产生电路，其特征在于，所述控制输入端分别包含一控制输入接垫，其中该控制输入接垫不为一焊接垫。
17.一种集成电路，其特征在于，所述集成电路包含: 至少一内部量测接垫，该内部量测接垫能用以藉由一探针测得一内部量测点的电位，该内部量测接垫耦接至一后端电路； 至少一具反向二极管特性的整流元件，耦接于该内部量测接垫以及一接地端，用以将该内部量测接垫的一输入负电荷导入该接地端。
18.根据权利要求17所述的集成电路，其特征在于，所述集成电路还包含: 至少一个电荷缓冲元件，该电荷缓冲元件的一第一端耦接于该内部量测接垫及该整流元件，该电荷缓冲元件的一第二端耦接于该后端电路，用以延迟该输入负电荷传送至该后端电路的时间。
19.根据权利要求17所述的集成电路，其特征在于，所述内部量测接垫是位于一参考电压产生电路中。
20.根据权利要求17所述的集成电路，其特征在于，该整流元件的一钳位电压不能大于该后端电路的一晶体管的一栅极击穿电压，以避免影响该后端电路的运作。
【文档编号】G05F1/56GK104345761SQ201310466710
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2013年10月9日 优先权日:2013年8月5日
【发明者】温文莹, 江宏泽, 张景富 申请人:新唐科技股份有限公司