一种具有修调和输出复用端口的霍尔传感器芯片的制作方法

本实用新型涉及集成电路领域，特别涉及一种具有修调和输出复用端口的霍尔传感器芯片。

背景技术：

在集成电路产品制造领域中，由于工艺制程的偏差，芯片参数的设计值和实际成品的测试值往往存在偏差，特别是某些精度要求很高的关键参数，因此需要根据该芯片的测试值进行修调，以期使关键参数能达到预计的设计要求，提高产品的良率。

较为常用的修调方法是芯片生产过程中的晶圆中测环节，根据该阶段的测试结果，对不符合要求的参数通过激光烧断或电压熔断的方式进行修调至要求值再进入芯片封装环节。对霍尔传感器芯片来说，其相关性能参数如磁灵敏度、灵敏度温漂系数等对封装应力比较敏感，晶圆中测完成的修调在封装后又重新引入了参数偏差，因此对霍尔传感器来说晶圆中测阶段的修调变的意义不大。

有鉴于此，本发明人专门设计了一种具有修调和输出复用端口的霍尔传感器芯片，本案由此产生。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种具有修调和输出复用端口的霍尔传感器芯片，针对霍尔传感器芯片晶圆中测环节的修调方式的局限性，提供一种芯片成品测试环节的修调的方法，提高霍尔传感器芯片的参数精度和产品良率。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种具有修调和输出复用端口的霍尔传感器芯片，包括内部电路、复用端口电路、锁存电路、修调电路；

所述内部电路，用于实现芯片功能和性能的主体电路，内部电路的输出端与所述复用端口电路相连；

所述复用端口电路的输出端口，分别与所述锁存电路、修调电路相连，用于将所述芯片输出端复用为修调输入端口，输出修调控制信号，将并所述修调控制信号分别传送至所述锁存电路、修调电路；

所述锁存电路的输出端，与所述内部电路的输出端相连，根据所述修调控制信号将内部电路的输出锁存为低电平；

所述修调电路的输出端口，与所述内部电路的输入端相连，为所述内部电路的修调提供可烧断电阻阵列，并依据所述修调控制信号，完成相应可烧断电阻的烧断。

优选地，所述复用端口电路包括电源、第一级状态控制支路、第二级状态控制支路、输出控制单元、复用端口保护单元；

所述电源，与所述第一级状态控制支路、第二级状态控制支路、输出控制单元、复用端口保护单元相连，用于供电；

所述第一级状态控制支路的输入端与所述内部电路的输出端口相连，第一级状态控制支路的输出端与所述第二级状态控制支路的输入端相连，用于根据所述内部电路的输出，输出控制信号，控制所述第二级状态控制支路开启与关闭；

所述第二级状态控制支路的输出端，分别与所述复用端口保护单元的输入端、输出控制单元的输入端相连，用于根据所述第一级状态控制支路的输出控制信号，控制所述复用端口保护单元和输出控制单元的开启与关闭；

所述复用端口保护单元的输出端，与所述输出控制单元的输入端相连，用于根据所述第一级状态控制支路的输出控制信号，保护所述输出控制单元的输出端口；

所述输出控制单元的输出端口，分别与所述锁存电路、修调电路相连，用于将所述芯片输出端复用为修调输入端口，输出修调控制信号，将并所述修调控制信号分别传送至所述锁存电路、修调电路。

优选地，所述第一级状态控制支路包括一P型场效应管和一N型场效应管；

所述P型场效应管的源极接所述电源，栅极与所述内部电路的输出端连接，漏极与所述输出控制单元的输入端连接；

所述N型场效应管的漏极与所述输出控制单元的输入端连接，栅极与所述内部电路的输出端连接，源极与接地信号相连。

优选地，所述复用端口保护单元包括第一P型场效应管、第二P型场效应管、第一N型场效应管、第六P型场效应管和二极管；

所述第一P型场效应管的栅极接所述电源，源极与所述输出控制单元的输入端连接，衬底与所述二极管的负极连接，漏极接所述第六P型场效应管的漏极；

所述第二P型场效应管的栅极接所述电源，源极与所述第六P型场效应管的漏极连接，衬底与所述二极管的负极连接，漏极与所述第二级状态控制支路的输入端连接；

所述第一N型场效应管的栅极接所述电源，源极与接地信号连接，漏极与所述第二级状态控制支路的输入端连接；

所述二极管的正极与所述电源连接，负极分别与所述第一P型场效应管的衬底、第二P型场效应管的衬底；

所述第六P型场效应管的栅极接所述电源，漏极分别与所述第一P型场效应管的漏极和第二P型场效应管的源极相连，衬底和源极与所述二极管的负极连接。

优选地，所述第二级状态控制支路包括第三P型场效应管、第四P型场效应管和第二N型场效应管；

所述第三P型场效应管的栅极接所述第二P型场效应管的漏极，源极接所述电源，衬底与所述二极管的负极连接，漏极接所述第四P型场效应管的源极；

所述第四P型场效应管的栅极接所述内部电路的输出端，源极与所述第三P型场效应管的漏极连接，衬底与所述二极管的负极连接，漏极与所述输出控制单元的输入端连接；

所述第二N型场效应管的栅极接所述内部电路的输出端，漏极与所述第四P型场效应管的漏极连接，源极与接地信号连接。

优选地，所述输出控制单元包括一电阻、第三N型场效应管、第五P型场效应管；

所述第五P型场效应管的栅极分别与所述第一P型场效应管的源极、第四P型场效应管的漏极、第二N型场效应管的漏极相连，源极接所述电源，衬底接所述二极管的负极，漏极分别与所述第一P型场效应管的漏极、第二P型场效应管的源极、第六P型场效应管的漏极、输出控制单元的输出端口相连；

所述电阻的第一端作为所述输出控制单元的输出端口，与所述第六P型场效应管的漏极连接，第二端接所述第三N型场效应管的漏极；

所述第三N型场效应管的栅极接所述第一级状态控制支路的输出端，漏极与所述电阻的第二端连接，源极与接地信号连接。

优选地，所述内部电路包括偏置电路、霍尔盘、斩波放大器、失调消除比较电路、电压/温度/工艺补偿电路、迟滞控制电路、逻辑综合&时序控制电路、输出电路；

所述偏置电路输入口接修调阵列的输出，输出分别与修调阵列模块、霍尔盘连接，根据修调阵列的输出产生偏置电压和偏置电流，并传送至所述霍尔盘；

所述霍尔盘，与所述斩波放大器相连，用于感应外部的磁场，将磁场信号转化为电信号，所述霍尔盘根据所述偏置电路提供的偏置电压和偏置电流，采用电压偏置或电流偏置，通过旋转电流法将磁信号转为电信号输入到斩波放大器；

所述斩波放大器，与所述失调消除比较电路相连，用于放大所述霍尔盘感应磁场输出的电信号，消除部分噪声和失调电压，并传送至所述失调消除比较电路；

所述失调消除比较电路，对所述斩波放大器输出的放大信号进行比较，并消除失调消除比较电路自身的失调电压，输出比较信号，并传送至所述逻辑综合&时序控制电路；

所述逻辑综合&时序控制电路，分别与所述迟滞控制电路、失调消除比较电路、斩波放大器、霍尔盘、输出电路相连，根据所述比较信号输出逻辑和时序控制信号，并将所述时序控制信号分别传送至所述迟滞控制电路、失调消除比较电路、斩波放大器、霍尔盘，将逻辑控制信号传送至所述输出电路；

所述输出电路，与复用端口模块相连，用于驱动逻辑控制信号，并传送至复用端口模块；

所述迟滞控制电路，与修调阵列、失调消除比较电路相连，根据所述时序控制信号和修调阵列的输出信号，产生迟滞控制信号，并传送至所述失调消除比较电路，防止外部磁场抖动而引起误判；

所述电压/温度/工艺补偿电路的输入口接修调阵列的输出，输出分别与所述偏置电路、斩波放大电路、迟滞控制电路相连，根据修调阵列的输出信号，对由于供电电压、温度变化和工艺偏差引起的偏置电路、斩波放大电路增益、迟滞控制电路的迟滞量进行补偿，稳定传感器的磁灵敏度。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供的一种具有修调和输出复用端口的霍尔传感器芯片，针对霍尔传感器芯片晶圆中测环节的修调方式的局限性，提供一种芯片成品测试环节的修调的方法，该方法在不增加芯片端口的情况下，将输出端复用为可编程修调端口，可节省封装成本，同时也提高霍尔传感器芯片性能参数的精度和产品良率。

附图说明

图1是本实用新型的系统框图；

图2是本实用新型复用端口模块的简化示意图；

图3是本实用新型复用端口模块的实施方式示意图；

图4是本实用新型内部电路的实施方式示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种具有修调和输出复用端口的霍尔传感器芯片，包括内部电路、复用端口电路、锁存电路、修调电路；

内部电路，用于实现芯片功能和性能的主体电路，内部电路的输出端与复用端口电路相连；

复用端口电路的输出端口，分别与锁存电路、修调电路相连，用于将芯片输出端复用为修调输入端口，输出修调控制信号，将并修调控制信号分别传送至锁存电路、修调电路；

锁存电路的输出端，与内部电路的输出端相连，根据修调控制信号将内部电路的输出锁存为低电平；

修调电路的输出端口，与内部电路的输入端相连，为内部电路的修调提供可烧断电阻阵列，并依据修调控制信号，完成相应可烧断电阻的烧断。

本实施例提供的一种具有修调和输出复用端口的霍尔传感器芯片，针对霍尔传感器芯片晶圆中测环节的修调方式的局限性，提供一种芯片成品测试环节的修调的方法，该方法在不增加芯片端口的情况下，将输出端复用为可编程修调端口，可节省封装成本，同时也提高霍尔传感器芯片性能参数的精度和产品良率。

如图2所示，复用端口电路包括电源、第一级状态控制支路、第二级状态控制支路、输出控制单元、复用端口保护单元；

电源，与第一级状态控制支路、第二级状态控制支路、输出控制单元、复用端口保护单元相连，用于供电；

第一级状态控制支路的输入端与内部电路的输出端口相连，第一级状态控制支路的输出端与第二级状态控制支路的输入端相连，用于根据内部电路的输出，输出控制信号，控制第二级状态控制支路开启与关闭；

第二级状态控制支路的输出端，分别与复用端口保护单元的输入端、输出控制单元的输入端相连，用于根据第一级状态控制支路的输出控制信号，控制复用端口保护单元和输出控制单元的开启与关闭；

复用端口保护单元的输出端，与输出控制单元的输入端相连，用于根据第一级状态控制支路的输出控制信号，保护输出控制单元的输出端口；

输出控制单元的输出端口，分别与锁存电路、修调电路相连，用于将芯片输出端复用为修调输入端口，输出修调控制信号，将并修调控制信号分别传送至锁存电路、修调电路。

如图3所示，第一级状态控制支路包括一P型场效应管(MP0)和一N型场效应管(MN0)；

P型场效应管(MP0)的源极接电源，栅极与内部电路的输出端连接，漏极与输出控制单元的输入端连接；

N型场效应管(MN0)的漏极与输出控制单元的输入端连接，栅极与内部电路的输出端连接，源极与接地信号相连。

复用端口保护单元包括第一P型场效应管(MP1)、第二P型场效应管(MP2)、第一N型场效应管(MN1)、第六P型场效应管(MP6)和二极管(D0)；

第一P型场效应管(MP1)的栅极接电源，源极与输出控制单元的输入端连接，衬底与二极管(D0)的负极连接，漏极接第六P型场效应管(MP6)的漏极；

第二P型场效应管(MP2)的栅极接电源，源极与第六P型场效应管(MP6)的漏极连接，衬底与二极管(D0)的负极连接，漏极与第二级状态控制支路的输入端连接；

第一N型场效应管(MN1)的栅极接电源，源极与接地信号连接，漏极与第二级状态控制支路的输入端连接；

二极管(D0)的正极与电源连接，负极分别与第一P型场效应管(MP1)的衬底、第二P型场效应管(MP2)的衬底；

第六P型场效应管(MP6)的栅极接电源，漏极分别与第一P型场效应管(MP1)的漏极和第二P型场效应管(MP2)的源极相连，衬底和源极与二极管(D0)的负极连接。

第二级状态控制支路包括第三P型场效应管(MP3)、第四P型场效应管(MP4)和第二N型场效应管(MN2)；

第三P型场效应管(MP3)的栅极接第二P型场效应管(MP2)的漏极，源极接电源，衬底与二极管(D0)的负极连接，漏极接第四P型场效应管(MP4)的源极；

第四P型场效应管(MP4)的栅极接内部电路的输出端，源极与第三P型场效应管(MP3)的漏极连接，衬底与二极管(D0)的负极连接，漏极与输出控制单元的输入端连接；

第二N型场效应管(MN2)的栅极接内部电路的输出端，漏极与第四P型场效应管(MP4)的漏极连接，源极与接地信号连接。

输出控制单元包括一电阻(R0)、第三N型场效应管(MN3)、第五P型场效应管(MP5)；

第五P型场效应管(MP5)的栅极分别与第一P型场效应管(MP1)的源极、第四P型场效应管(MP4)的漏极、第二N型场效应管(MN2)的漏极相连，源极接电源，衬底接二极管(D0)的负极，漏极分别与第一P型场效应管(MP1)的漏极、第二P型场效应管(MP2)的源极、第六P型场效应管(MP6)的漏极、输出控制单元的输出端口相连；

电阻(R0)的第一端作为输出控制单元的输出端口，与第六P型场效应管(MP6)的漏极连接，第二端接第三N型场效应管(MN3)的漏极；

第三N型场效应管(MN3)的栅极接第一级状态控制支路的输出端，漏极与所述电阻的第二端连接，源极与接地信号连接。

如图3框图所示的芯片为3个端口，分别为VDD，GND，OUT端口，VDD为电源供电端口，GND为电源地端口，OUT为输出端口。本实用新型在不增加芯片端口的情况下，将OUT端复用为可编程修调端口。

芯片主要包括以下几个模块：

1.内部电路：实现芯片功能和性能的主体电路；

2.锁存电路：OUT给出特定修调信号，将内部电路的输出锁存为低电平；

3.修调电路：对芯片内部主电路需要修调的参数所设计的可烧断电阻阵列；

4.复用端口电路：OUT输入端的寻址信号和烧断信号高于芯片内部的供电电平VDD，所以需要对VDD电压进行保护，防止OUT高压信号输入VDD，引起芯片内部电路工作的不稳定或者烧毁。

其修调实现的方式如下：

根据芯片成品参数测试结果，确定需要修调参数，在OUT端口输入高于VDD电压的修调脉冲，确定需要烧断电阻位置和电阻组合；再通过OUT输入端口输入持续一段时间的高电压烧断信号，对确定的修调电阻进行烧断；实时监控芯片需要修调的参数变化，达到预计的范围，完成修调。

因OUT输入的修调脉冲高于芯片内部的供电电平VDD，对芯片来说存在潜在的风险，所以需要对VDD电压进行保护，以下对复用保护电路的原理进行详述：

P型场效应管MP0和N型场效应管MN0接成反向器的结构，其输入为内部电路的输出，其输出接N型场效应管MN3栅极，控制其开启和关闭；

P型场效应管MP1和MP2、N型场效应管MN1支路的输出控制输出管P型场效应管MP5的栅极和P型场效应管MP3的栅极，在芯片正常工作状态下该支路场效应管的栅极电平为VDD，因此MP1和MP2关闭，MN1开启，则MP5栅极不受该支路控制，MP3栅极为低电平，MP3开启；在修调模式的高电平条件下，使其MP5和MP3的栅极电平为OUT信号电平，因此MP5和MP3关闭；

MP3、MP4、MN2支路在芯片正常工作状态下控制输出管MP5的开启和关闭；在修调模式的高电平条件下，MP3的栅极信号为高电平，MP3关闭，MP4和MN2的栅极为低电平，MP4开启，MN2关闭，因此MP5的栅极电平为OUT信号电平，MP5关闭。

综上，当芯片处于正常工作状态时，P型场效应管MP6截止，将MP5的漏极和衬底断开；D0导通，将MP5的源极和衬底接在一起；MP1截止，MP2截止，MN1导通，将MP3栅极拉低，则MP4和MN2非门支路正常工作，因此MP5栅极仅受前级电路控制；

当芯片处于修调模式下，OUT端口有修调脉冲的高电平时，P型场效应管MP6导通，将MP5漏极和衬底连接在一起；D0截止，将MP5的源极和衬底分开；MP1导通，将MP5栅极拉为高电平；MP2导通，将MP3栅极拉高，使MP3截止，因此MP5实现VDD和OUT的隔离，从而实现复用端口保护。

如图4所示，内部电路包括偏置电路、霍尔盘、斩波放大器、失调消除比较电路、电压/温度/工艺补偿电路、迟滞控制电路、逻辑综合&时序控制电路、输出电路；

偏置电路输入口接修调阵列的输出，输出分别与修调阵列模块、霍尔盘连接，根据修调阵列的输出产生偏置电压和偏置电流，并传送至霍尔盘；

霍尔盘，与斩波放大器相连，用于感应外部的磁场，将磁场信号转化为电信号，霍尔盘根据偏置电路提供的偏置电压和偏置电流，采用电压偏置或电流偏置，通过旋转电流法将磁信号转为电信号输入到斩波放大器；

斩波放大器，与失调消除比较电路相连，用于放大霍尔盘感应磁场输出的电信号，消除部分噪声和失调电压，并传送至失调消除比较电路；

失调消除比较电路，对斩波放大器输出的放大信号进行比较，并消除失调消除比较电路自身的失调电压，输出比较信号，并传送至逻辑综合&时序控制电路；

逻辑综合&时序控制电路，分别与迟滞控制电路、失调消除比较电路、斩波放大器、霍尔盘、输出电路相连，根据比较信号输出逻辑和时序控制信号，并将时序控制信号分别传送至迟滞控制电路、失调消除比较电路、斩波放大器、霍尔盘，将逻辑控制信号传送至输出电路；

输出电路，与复用端口模块相连，用于驱动逻辑控制信号，并传送至复用端口模块；

迟滞控制电路，与修调阵列、失调消除比较电路相连，根据时序控制信号和修调阵列的输出信号，产生迟滞控制信号，并传送至失调消除比较电路，防止外部磁场抖动而引起误判；

电压/温度/工艺补偿电路的输入口接修调阵列的输出，输出分别与偏置电路、斩波放大电路、迟滞控制电路相连，根据修调阵列的输出信号，对由于供电电压、温度变化和工艺偏差引起的偏置电路、斩波放大电路增益、迟滞控制电路的迟滞量进行补偿，稳定传感器的磁灵敏度。

以上仅为本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型的保护范围的限定。凡依本案的设计思路所做的的等同变化，均落入本案的保护范围。