半导体装置的制造方法
【专利说明】半导体装置
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]在此通过引用并入2013年11月26日提交的包括说明书、附图以及摘要的日本专利申请N0.2013-244073的全部公开内容。
技术领域
[0003]本发明涉及一种半导体装置。更具体地，本发明涉及一种配备有静电电容型触摸传感器电路的半导体。
【背景技术】
[0004]在触摸按键以及触摸屏幕的技术领域中，静电电容型触摸传感器电路已经被广泛采用。美国专利N0.8089289公开了一种结构，其中三角积分(Σ-Λ)调制电路将从开关电容电路输出的信号调制为数字信号。美国专利N0.7312616公开了一种结构，其中比较器将参考电压与以预定频率被重复充电和放电的待测试器件(device-under-test)的电容器的端子电压作比较，使得可以测量待测试器件的电容器的值。日本未审定专利公开N0.2008-199408公开了一种包括振荡单元的结构，该振荡单元的频率根据操作单元被触摸或者未被触摸而变化，使得可以检测从振荡单元输出的频率信号的频率变化。
【发明内容】
[0005]如在上面引用的专利文献中所公开的，已经将该技术概括为通过使用比较器比较参考电压与基于讨论中的电容器的周期性充电电流和放电电流生成的检测电压，来测量电容器的值。比较器是确定检测电压与参考电压之间的微小电压差并且将确定的结果转换为数字信号的电路。如果噪声被叠加在包括三角积分调制电路的系统上，则影响微小电压差的噪声可以导致通过比较器的错误的确定。因为三角积分调制电路被配置为使用时钟对比较器输出采样，所以采样结果中的源于噪声的差异表现为对比较器输入的偏移并且可以引起测量准确性的下降。
[0006]除了并入了讨论中的三角积分调制电路的系统内部的噪声之外，可以影响在静电电容型触摸传感器电路中采用的三角积分调制电路操作的噪声包括经由人体施加在触摸电极上的噪声，所有这些噪声是错误确定的潜在原因。在使用并入了触摸按键的电子设备的环境中，存在用于无线通信的和用于EMI (电磁干扰)的可能原因的多种多样的电磁波。人体充当捕获这种电磁波的天线。当接收电磁波的人与触摸电极发生接触时，噪声被叠加在触摸电极上并且可以通过触摸传感器电路触发错误的确定。
[0007]根据本发明的一个实施例，提供有一种半导体装置，该半导体装置包括:端子，触摸电极可以耦合至该端子；源电压降电路，生成恒定电压；相移电路，响应于第一时钟和相位控制信号生成相移时钟；以及开关电路，恒定电压被供应至该开关电路。开关电路响应于相移时钟生成用于将恒定电压施加到端子的驱动脉冲。相移电路基于相位控制信号使驱动脉冲的相位变化。
[0008]本发明的上述实施例提供一种半导体装置，该半导体装置消除经由人体叠加在触摸电极上的噪声的影响并且因此提高触摸检测的准确性。
【附图说明】
[0009]图1是作为本发明的第一实施例的半导体装置的结构框图；
[0010]图2是解释在第一实施例的半导体装置中当相移电路被去激活时开关电路如何操作的时序图；
[0011]图3是解释在第一实施例的半导体装置中当相移电路被激活时开关电路如何操作的时序图；
[0012]图4是作为本发明的第二实施例的半导体装置的框图；
[0013]图5是解释当具有周期长于驱动脉冲的驱动周期的噪声被叠加在第一实施例的半导体装置上时遇到的问题的时序图；
[0014]图6是解释在第二实施例的半导体装置中所包括的开关电路如何操作的时序图；
[0015]图7是作为本发明的第三实施例的半导体装置的框图；
[0016]图8是解释当具有更高阶的偶次倍频的噪声被叠加在第一实施例的半导体装置中的触摸电极上时遇到的问题的时序图；
[0017]图9是解释在第三实施例的半导体装置中所包括的抖动添加电路如何操作的时序图；以及
[0018]图10是作为本发明的第四实施例的半导体装置的框图。
【具体实施方式】
[0019]现在将参照附图描述本发明的一些优选实施例。在实施例的后续描述中，除非另外指出，否则可能会被提及的任何实体的数量或者体积并不在数量或者体积方面限制讨论中的实体。另外在后续的描述中以及贯穿附图，相同的参考标号或者参考数字标示相同的或者对应的部分，并且将不在多余处重复它们的解释。
[0020]第一实施例
[0021]图1是作为本发明的第一实施例的半导体装置100的结构框图。
[0022]半导体装置100配备有适合于固有电容(self-capacity)触摸按键的静电电容型触摸传感器电路。被并入在半导体装置100中的触摸传感器电路包括电流镜电路11、开关电路12、电流控制振荡电路13、计数器14、相移电路15、电容器Cl以及端子T。端子T被耦合至配备有固有电容检测型触摸按键(未示出)的触摸电极TP。触摸电极TP以及开关电路12组合以形成开关电容器电路SCC。
[0023](电流镜电路11的结构)
[0024]电流镜电路11包括源电压降电路VDC以及P型晶体管Mpl2。源电压降电路VDC使源电压VDD下降以在节点NR中生成维持在期望电压值处的电压VDDR。电容器Cl被耦合至节点NR，以便抑制电压VDDR中的起伏。
[0025]源电压降电路VDC具有P型晶体管Mp 11以及放大器AMP。源电压VDD被施加至p型晶体管Mpll的源极，并且晶体管Mpll的漏极被親合至节点NR。参考电压Vref被施加至放大器AMP的一个输入端子，并且P型晶体管Mpll的漏极电压通过节点NR被施加至放大器AMP的另一输入端。放大器AMP以如下方式控制P型晶体管Mpll的栅极电压，即，使得P型晶体管Mpll的漏极电压变成等于参考电压Vref。这使得在节点NR中生成电压VDDR。
[0026]源电压VDD被施加于P型晶体管Mpl2的源极，并且P型晶体管Mpl2的栅极被耦合至P型晶体管Mp 11的栅极。S卩，P型晶体管Mp 11和P型晶体管Mp 12形成电流镜电路11。以如下方式设定作为源电压降电路VDC的部分的P型晶体管Mpll的电流驱动能力(晶体管大小)，所述方式使得供应将在随后讨论的开关电容器电路SCC所必需的输出电流II。设定P型晶体管Mp12的电路驱动能力，以供应电流控制振荡电路13所必需的输出电流12。
[0027](开关电容器电路SCC的结构和操作)
[0028]开关电路12具有开关SWl和SW2。开关SWl的一端被耦合至输出电压VDDR的节点NR，并且开关SWl的另一端被耦合至节点NS。开关SW2的一端经由节点NS被耦合至开关SWl的另一端，并且源电压VSS被施加于开关SW2的另一端。开关SWl和开关SW2的导电状态响应于相移时钟CLKS以互补的方式改变。开关电路12的节点NS被耦合至端子T。
[0029]当相移时钟CLKS处于低电平时，开关SWl将从源电压降电路VDC输出的电压VDDR施加至端子T。当相移时钟CLKS处于高电平时，开关SW2将源电压VSS施加至端子T。如可以从相移时钟CLKS的逻辑电平改变以及开关SWl和开关SW2的导电状态(断开状态和闭合状态)的互补改变理解到的，开关电路12执行与CMOS反相器电路相同的操作。开关电路12通过使相移时钟CLKS的逻辑电平反相来生成驱动脉冲DRV，并且将生成的驱动脉冲DRV输出至端子T。
[0030]端子T被耦合至触摸电极TP，该触摸电极TP被附接至固有电容检测型触摸按键(未示出)。触摸电极TP充当用于两个寄生电容Cs和Cf之一的电极。用于寄生电容Cs的另一电极由在触摸电极TP附近形成的印刷电路板(未示出)的接地线或类似部分提供。用于寄生电容Cf的另一电极由手指FNG和人体(未示出)提供。用于寄生电容Cs和寄生电容Cf的另一电极的电压经由接地线、手指FNG等被设定为接地电压。触摸电极TP与手指FNG之间的距离越短，则寄生电容Cf的值变得越大。
[0031]开关电路12和触摸电极TP组成开关电容器电路SCC。响应于相移时钟CLKS，开关电路12对形成于触摸电极TP中的寄生电容Cs和寄生电容Cf进行充电和放电。当相移时钟CLKS正处于低电平时，开关电路12经由端子T将电压VDDR施加于触摸电极TP，以对寄生电容Cs和寄生电容Cf充电。当相移时钟CLKS正处于高电平时，开关电路12经由端子T将源电压VSS施加于触摸电极TP，以对寄生电容Cs和寄生电容Cf放电。
[0032]如果假设fcs表示相移时钟CLKS的频率并且C表示触摸电极TP的电容，则开关电容器电路SCC可以被视为由