[发明专利]用于微调集成电路的电路和方法

说明书

本发明涉及用于微调集成电路的电路和方法。它具体涉及不需附加的组件引线和逻辑电路来微调封装集成电路的电路和方法。本发明的特殊实用性是微调与混合信号IC相关的参考电压；尽管本发明同样能用于要求精确参考电压的任何集成电路(以下叫IC)中，例如，精确电压控制的振荡器，高精度DAC；精确电流发生器等。

模拟(混合信号)集成电路制造中，基本建构模块通常不会依照人的愿望通过制造过程被精确地控制。例如，电容器和电阻器可能有不正确的值，MOS晶体管可能有不正确的增益设置。要完全得到预定的结果，在制造过程中的变化就太多了。以过去的经验而言，模拟电路常常要求极精确的电压参考值，频率参考值，和精确地成比例的元件。

为了补偿过程可变性，在测试中很多电子电路用模拟微调来设置电路正常工作所需的电阻值。典型的微调技术用包括一串串行耦合的电阻器形成的梯形电阻器，其中每个电阻器并联一个熔丝或抗熔丝。熔丝是一个基本上电短路直至它烧断为止的装置。抗熔丝是电开路直到变为电短路而烧断为止的装置。

熔断可以有几种形式，但每种形式都有它自己的缺点。激光熔断可直接用于梯形电阻器中的每个电阻器元件，以使电阻器能和不能导通。测试中，某些电阻器被选择而使支路元件开路，由此，把电阻值加到串联路径上。晶片测试中，梯形电阻器的值应该可以按每次增大10欧姆的方式在所述的10欧到2560欧范围内可调。

模拟微调可以反复进行，即，测试，微调，测试、微调，以测试微调过程的效果，并确定必须的精细微调。为了反复微调，激光微调系统通常装在晶片测试机上，以便交替地测试和微调。但是，每台测试机上一套激光系统的花费极其昂贵。激光器常常处于闲置状态，以等侯测试机。而且，不管是测试系统或激光系统出故障两者都不能操作。

另一种替代的处理是，在梯形电阻器上使用齐纳抗熔丝。这种元件能廉价地在测试机上加以微调，在测试机上一次操作完成反复测试。齐纳抗熔丝需要大电压进行编程。这种电压加到芯片上会影响特别是用于低压操作的IC的其余部分。因此，每个抗熔丝需要有它自己的外部测试垫和探卡针。于是在用于测试垫的压膜区域和探卡规格复杂性被禁止之前，会把编程位数限制在5至10位。

通常，反复测试是又慢又贵的方式。而且，为了评估应包括电阻串哪些的电阻器，以达到所要求的模拟电路操作，很多微调技术只用单次操作，因此，作为测试的结果，用户要烧断支路熔断元件，以使电路按计划预期的情况操作。熔丝的烧断处理通常包括激光微调离开测试机组以切掉多晶材料和断开支路元件。电路可再返回测试机组以检验适当的微调。如果后续测试失败，由于支路熔断元件不能修复，因此，这个部件就只能废弃。

而且，这些处理是在晶片阶层进行的，即，在IC和所需探卡，长电缆等封装之前进行的，每个IC都需要大量的人力和时间。封装处理中，(例如，压膜，切割，陶瓷包封或塑封等)，IC都要受到机械和化学应力的作用，它能使已用晶片微调法微调过的元件改变，导致晶片微调变为一种不引人注目的选择。从已公布的Russell等人的美国专利5079516中能找到关于晶片阶层微调工艺过程的部分解决方案。该专利中公开了用于LF155BIFET^单片JFET输入运算放大器的封装后(即组装后)的微调电路和方法，用该电路和方法校正IC封装之前进行的晶片微调处理的任何偏差。该专利中所述的JFET IC型包括通常被使用以连接外部电位计以调节包封后的偏置电压的平衡组件引线(图2中38和39)。美国专利50719516提出在芯片上(on-chip)的微调电路，其利用已设置的平衡引线来产生内部的微调程序。美国专利50719516还要在微调后使平衡引线脱离电路的其余部分，因此，微调值不能由用户在平衡引线上的偶然输入而改变。但是一旦微调之后平衡引线就不起作用，而且无法被设计由IC利用。因此，平衡引线浪费了集成电路上的可用空间。当将组件引线机和芯片可用空间最小化的考虑下，此为一重要因素。而且，50719516号美国专利中所述的更新型的JFET IC没有外部平衡引线，因此，不能用该专利提出的微调处理，而且，还得依赖晶片阶层微调处理。因此，如果设该专利用更新型的IC封装加以改进，那么，这里所述的微调电路就需要附加只用于微调的组件引线。

而且，用熔丝和/或齐纳二级管的常规微调处理就需要大量的输入电流来烧断熔丝或击穿二级管。已知IC中使用大电流要求进行附加的测试，以保证其它元件与大电流状态隔离。而且，这种大电流就对IC提出了大功率要求，这是不希望有的事。