一种芯片基准电压温漂系数的晶圆级修调方法

1.本发明涉及集成电路技术领域，特别是涉及一种芯片基准电压温漂系数的晶圆级修调方法。


背景技术：

2.许多集成电路模块如数模转换器(adc)、线性稳压器(ldo)、振荡器(osc)、锁相环(pll)等都需要低温漂系数的参考电压，该电压一般由同一芯片内的带隙基准电路产生，但由于制造过程中工艺参数变化，器件失配等因素的影响，最终测试得到的基准电压的温漂系数与设计值相比会出现偏差。特别是对于汽车电子等要求严苛的应用，较大的基准电压温漂系数会影响集成电路的性能参数，严重时会导致系统失效。
3.为了使芯片内的基准电压的温漂系数尽可能低，可以采用晶圆级修调测试的手段。即在芯片流片完成后，对整张wafer上的每个die进行测试和参数修调。
4.但基准电压温漂系数不是一个可以直接监测到的参数，需要在指定温度范围内扫描基准电压值，然后通过以下公式计算得到：
[0005][0006]
其中tc为基准电压温漂系数，表示温度变化1℃时，基准电压变化的百万分比；v
max
/v
min
为基准电压最大/最小值；v
mean
为基准电压平均值；t
max
/t
min
为温度最高/最低值，显然温漂系数越低越好。
[0007]
对一张wafer上的所有die进行温漂系数修调需要进行多次高低温测试，耗费较长的时间。对因此对于晶圆级测试修调而言，如何提高测试效率，修调得到更低的温漂系数是一个关键问题。通常芯片设计者会将关键基准电压做成可以后期修调的，通过算法找到最优的修调数据之后，再采用电熔丝烧写或激光修调的方式将修调数据固化进芯片。因此，如何快速高效的找到最优的修调码值，获得低温漂系数的基准电压，是一个绕不过去的问题，特别是对于大规模量产的芯片，修调算法的准确高效与否，与芯片的成本密切相关。


技术实现要素：

[0008]
本发明所要解决的技术问题是提供一种芯片基准电压温漂系数的晶圆级修调方法，能够提高晶圆级基准电压的修调效率。
[0009]
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种芯片基准电压温漂系数的晶圆级修调方法，包括：
[0010]
步骤(1)：按预设方式在晶圆上选取若干测试晶粒，将选取的若干测试晶粒的码值烧写为各自零温漂系数对应的码值m，该码值可由芯片所选工艺的参数特性估算得来；
[0011]
步骤(2)：对每个测试晶粒进行温度测试，得到每个测试晶粒的温度曲线，并计算每个测试晶粒的温度曲线斜率km；
[0012]
步骤(3)：统计每个测试晶粒的相邻晶粒各自零码斜率k0的平均值根据所述平
均值和每个测试晶粒的温度曲线斜率km，计算每个测试晶粒的单位码值变化影响的温度曲线斜率变化量k
step
；
[0013]
步骤(4)：对所有测试晶粒的温度曲线斜率变化量k
step
取平均得到平均值所述晶圆上每一个晶粒的温度曲线斜率变化量均用所述平均值来表示；
[0014]
步骤(5)：根据所述平均值计算每个测试晶粒和未选取到的晶粒的烧写码值。
[0015]
所述步骤(1)中的按预设方式在晶圆上选取若干测试晶粒，具体为：以所述晶圆的圆心为坐标原点，选取若干关于晶圆的圆心中心对称的测试晶粒。
[0016]
所述步骤(1)还包括：将未选取到的晶粒保持零码状态。
[0017]
所述步骤(3)中的每个测试晶粒的相邻晶粒具体为：每个测试晶粒的上下左右4个晶粒或每个测试晶粒周围的8个晶粒。
[0018]
所述步骤(3)中的每个测试晶粒的单位码值变化影响的温度曲线斜率变化量k
step
的公式为：
[0019]
所述步骤(5)中的根据所述平均值计算每个测试晶粒的烧写码值，公式为：m+(0-km)/k
step
。
[0020]
所述步骤(5)中的根据所述平均值计算未选取到的晶粒的烧写码值，公式为：(0-k0)/k
step
。
[0021]
有益效果
[0022]
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明可以有效提高晶圆级基准电压的修调效率，本发明能够通过最短时间计算找到最优的修调数据，该方法便于大规模量产芯片；本发明能够应用到实际成产中，能够给企业带来较大的经济效益。
附图说明
[0023]
图1是本发明实施方式的不同码值下基准电压随温度变化特性曲线关系图；
[0024]
图2是本发明实施方式的晶圆上die的码值步长测试方法示意图；
[0025]
图3是本发明实施方式的晶圆上每个die的基准电压零温漂系数对应的码值示意图。
具体实施方式
[0026]
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本技术所附权利要求书所限定的范围。
[0027]
本发明的实施方式涉及一种芯片基准电压温漂系数的晶圆级修调方法，具体如下：
[0028]
通常，设计的带隙基准电路输出电压的温漂系数可以通过烧写芯片内部熔丝来调整温漂系数，n段熔丝对应n位码值，零码对应不烧写熔丝，全码对应烧断全部熔丝，初始码值为零码，输出电压的温度曲线斜率k随码值均匀变化，趋势如图1所示，斜率k越大，温漂系数tc越大。流片完成后，温漂系数与码值的具体关系可能会有变化，如果想要修调得到零温漂系数的基准电压，需要测试得到每个die零码时温漂曲线的斜率和单位码值影响的斜率变化量k
step
，进而可以计算出斜率为零，即温漂系数为零时对应的码值。烧写该码值，即可得到零温漂系数的基准电压。
[0029]
本实施方式以一张wafer(晶圆)为例，以下具体说明提出的修调步骤：
[0030]
步骤1：在wafer上均匀选取若干个testdie(测试晶粒)，烧写根据设计值理论计算得到的零温漂系数对应码值m(该码值可由芯片所选工艺的参数特性估算得来)，其余die(晶粒)不烧写，如图2所示。
[0031]
步骤2：进行高低温测试，得到每个testdie的温度曲线，并拟合计算对应的斜率，其中，所述温度曲线为不同码值下基准电压随温度变化的特性曲线。本实施方式从头至尾只进行了一次温度扫描测试，避免多次测温耗费较长时间。
[0032]
进一步地，为了探究单位码值对温漂曲线斜率的影响，即本实施方式需要研究，码值每改变一位，温漂曲线的斜率会随之改变多少；其中，单位码值就是指一位码值，是一个码值最小变化量，因此进行如下步骤：
[0033]
步骤3：对烧写m码值的testdie，统计其相邻die各自零码斜率k0的平均值相邻die可以是上下左右4个或是周围8个，近似认为单位码值变化影响的温度曲线斜率变化量的公式为：之后对这几个烧写m码值的testdie的k
step
再计算平均值最后将这张wafer上所有die的单位码值变化影响的温度曲线斜率变化量平均值用所述平均值来表示。
[0034]
上述步骤3的原理：由于testdie在温度测试前已经烧写过，并且可以认为测试得到了一个数据点(m,km)，但一个数据点无法计算得到单位码值对温漂曲线斜率的影响，因此还需要获得至少另一个码值下对应的温漂曲线斜率。由于除了testdie其余所有die都没有烧写，也就是码值为0，同时可以认为testdie周围的die的零码斜率的平均值，等于testdie的零码斜率(由于最初的烧写过程是不可逆的，所以testdie的零码斜率只能靠上述计算的方法得到)。因此，对于每一个testdie，得到了其m码值状态的温漂曲线斜率，和0码值状态下温漂曲线的斜率，进而可以计算得到每改变一位码值，温漂曲线的斜率变化量。
[0035]
步骤4：至此，已经得到testdie的m码值斜率和其余die的零码斜率，以及单位码值变化影响的温度曲线斜率变化量k
step
。为了得到零温漂系数，对每个die需要烧写的码值进行计算：testdie应烧写的码值为：m+(0-km)/k
step
；其余die应烧写的码值均为：(0-k0)/k
step
。将计算得到的每个die的基准电压零温漂系数码值烧写固化，修调工作完成。
[0036]
如图3所示，testdie应烧写的码值为：m+(0-km)/k
step
，除了testdie之外其余所有的die应烧写的码值为：(0-k0)/k
step
。
[0037]
由此可见，本发明可以有效提高晶圆级基准电压的修调效率，本发明能够通过最短时间计算找到最优的修调数据，该方法便于大规模量产芯片。