半导体设备和温度传感器电路校准方法

专利名称：半导体设备和温度传感器电路校准方法
技术领域：
本发明涉及在半导体芯片上所安装的测量预定温度的温度传感器电路 及其校准方法，更具体地说，本发明涉及有助于高精度校准的温度传感器 电路及其校准方法。
背景技术：
由半导体电路所构成的温度传感器电路被广泛使用。例如，在动态随 机访问存储器(DRAM)的情况下，需要定期刷新内部存储单元中的数 据，但是必须根据半导体芯片的温度而改变刷新周期。就是说，当温度低 时，存储单元中数据的改变可能很慢，并且可以延长刷新周期。但是，当 温度高时，存储单元中数据的改变很快，并且必须縮短刷新周期。因此， 在DRAM中安装了温度传感器电路，并且根据温度传感器电路的传感器 输出而改变刷新周期。
该温度传感器电路产生不同的依赖于温度的电压，并且利用差分放大 电路对这些电压进行比较和检测，以产生输出。此外，作为用于产生依赖 于温度的电压的电路，可以使用带隙参考电路，例如依照日本早期公开专 利申请No. 2002-149252 (2002年5月24日公布)。
此外，温度传感器电路的差分放大电路通常会产生偏移。为了纠正所 述偏移，已经提出了多种方法，例如依照日本早期公开专利申请No. 2000-165241 (2000年6月16日公布)。

发明内容
但是，在半导体芯片上所形成的温度传感器电路会受到由于工艺不同
而产生的散布(scattering)的影响，并且因此会面对检测温度不同的问 题。为了抑制这种检测温度的不同，要执行校准，以便通过对诸如电阻器 一类的温度传感器电路的电路元件进行细微调整或微调(trimming)来检 测所需的温度。此外，必须通过使用半导体集成电路测试器来执行校准步 骤。但是，当要执行高精度的校准时，校准过程是一种负担，并且会增大 半导体集成电路的成本。此外，当以低成本执行校准时，由于温度传感器 电路的差分放大电路的偏移，因此难以执行正确的检测温度的校准。
因此，本发明的一个目的在于提供一种包括温度传感器电路的半导体 设备和所述温度传感器电路的校准方法，此半导体设备以及所述温度传感 器电路的校准方法能够以最少的过程步骤来高精度地校准检测温度。
为了实现这个目的，根据本发明的第一方面，半导体设备包括温度传 感器电路，其中，温度传感器电路包括第一监控电压产生电路，所述第 一监控电压产生电路产生第一监控电压，该电压具有随温度改变的特性；
第二监控电压产生电路，所述第二监控电压产生电路产生第二监控电压，
该电压具有以与所述第一监控电压不同的变化量而随温度改变的特性；以
及差分放大电路，将所述第一和第二监控电压输入所述差分放大电路，并 且所述差分放大电路输出所述两电压的比较结果。此外，温度传感器电路 的差分放大电路能够切换到第一连接状态和第二连接状态，所述第一连接 状态输出比较结果，并且所述第二连接状态输出通过将差分放大电路的偏 移电压添加到第一或第二监控电压中的一个电压上或者从第一或第二监控 电压中的一个电压中减去偏移电压而得到的偏移监控电压。
根据所述第一方面，在优选的实施例中，所述第二连接状态是一种如 下的状态，即在该状态中禁止将监控电压输入到差分放大电路的一个输入 端，并且提供从所述差分放大电路的输出到所述一个输入端的负反馈电 路。此外，该负反馈电路例如包括输出晶体管，所述差分放大电路的输出
连接到该输出晶体管的栅极；还包括反馈导线，该反馈导线将所述输出晶 体管的漏极连接到差分放大电路的所述一个输入端。
为了实现以上目的，根据本发明的第二方面，用于设置在半导体设备
中的温度传感器电路的校准方法包括产生第一监控电压，该电压具有随 温度改变的特性；产生第二监控电压，该电压具有以与所述第一监控电压 不同的变化量而随温度改变的特性；比较所述第一和第二监控电压，以输 出所述两电压的比较结果；并且在第一连接状态和第二连接状态之间切 换，在所述第一连接状态中，输出所述比较结果以控制存储器的刷新周 期，在所述第二连接状态中，输出通过将差分放大电路的偏移电压添加到 所述第一或第二监控电压中的一个电压或者从所述第一或第二监控电压中 的一个电压减去所述偏移电压而得到的偏移监控电压。
根据本发明的以上方面，可以利用最少的校准过程步骤来高精度地校 准检测温度。


图1示出了本实施例的温度传感器电路；
图2A和2B是温度传感器电路的特性图3示出了利用本实施例的双温电压测量的微调方法；
图4示出了偏移电压的问题；
图5A和5B示出了本实施例的差分放大电路的连接状态； 图6是差分放大电路的电路图，该差分放大电路允许本实施例的第一 和第二连接状态的切换；
图7是焊盘输出缓冲电路的电路图8是本实施例的温度传感器的校准过程的流程图9A-9D示出了根据本实施例的差分放大电路的连接示例，该差分放 大电路允许包括了偏移电压的监控电压测量；
图10是差分放大电路的电路图，该差分放大电路允许切换到图9A-9D中的四个连接状态；
图11示出了切换单元的电路图和真值表；
图12A和12B是示出了图IO中的控制逻辑电路IO的操作的真值表；
以及
图13是用于本实施例的温度传感器的校准过程的流程图。
具体实施例
下面将参考附图，描述本发明的实施例。但是，本发明的技术范围并 不局限于该实施例，而是可以扩展到在权利要求书及其任意等同物中所出 现的发明。
图1示出了本实施例的温度传感器电路。该温度传感器电路包括第一
监控电压产生电路100、第二监控电压产生电路200以及差分放大电路 op3，所述第一监控电压产生电路100产生第一监控电压VI，该第一监控 电压VI具有关于温度的正增长特性；所述第二监控电压产生电路200产 生第二监控电压V2，该第二监控电压V2具有关于温度的负增长特性；将 所述第一监控电压VI和第二监控电压V2输入到所述差分放大电路op3， 并且差分放大电路op3输出两电压之差，以作为比较结果temphz。此外， 温度传感器电路的差分放大电路op3能够切换到第一连接状态和第二连接 状态，所述第一连接状态输出比较结果，而所述第二连接状态输出通过向 第一或第二监控电压添加差分放大电路的偏移电压，或者从第一或第二监 控电压中减去差分放大电路的偏移电压而得到的电压。在下文中将描述所 切换的连接状态。
在第一监控电压产生电路100中，第一差分放大电路叩l对输入Va 和Vb进行比较，并且将差分输出OUT1分别连接到P沟道晶体管ml和 m2的栅极，分别将这两个晶体管的漏极端负反馈到各自的输入Va和 Vb。由于负反馈电路，因此差分放大电路opl的操作致使Va=Vb，所述 负反馈电路由P沟道晶体管ml和m2，以及用于反馈到输入Va和Vb的 反馈电路所组成。同时，经由二极管Dl而将输入Va连接到接地电势 VSS，因此输入Va的电势是二极管Dl的正向电压Vfl。正向电压Vfl具 有响应于温度的负增长特性。此外，因为经由电阻器Rl和二极管D2而 将输入Vb连接到接地电势VSS，因此输入Vb的电势是二极管D2的正向 电压Vf2与电阻器Rl的电压dV (=R1XI2)之和。因此，由于Va-Vb， 所以电阻器Rl的电压dV是dV=(kT/q) XInN。这里，k是玻耳兹曼常 数，q是基本电荷，T是绝对温度，并且N是二极管D2和Dl的结面积
比。就是说，电阻器R1的电压具有关于温度T的正比例关系，即正增长
特性。电流I2也具有同样的特性。
此外，因为将第一差分放大电路opl的输出0UT1连接到P沟道晶体 管m3的栅极，因此晶体管m2和m3构成了电流镜像电路，并且流过晶 体管m3的电流13具有与流过晶体管m2的电流12相同的趋势。这样一 来，第一监控电压V1=I3XR3具有关于温度T的正比例关系，即正增长 特性。
同时，在第二监控电压产生电路200中，第二差分放大电路叩2对输 入Va和电压V3进行比较，将其差分输出OUT2连接到P沟道晶体管m5 的栅极，并且晶体管m5的漏极反馈到输入V3。由于负反馈电路，因此 差分放大电路叩2的操作致使Va=V3。同时，因为输入V3经由电阻器 R2而连接到接地电势VSS，因此该电压是V3= 15XR2。此外，因为电压 Va=Vfl，因此电压V3具有关于温度T的负比例关系，即负增长特性。因 此，晶体管m5的电流15也具有相同的负比例关系，即负增长特性。此 外，因为晶体管m5和m4构成了电流镜像电路，因此电流I5和I4的大小 分别与晶体管m5和m4的尺寸成比例，并且具有相同的特性。因此，第 二监控电压V2也具有与电压V3相同的特性。就是说，第二监控电压V2 具有关于温度T的负比例关系，即负增长特性。
图2A和2B是温度传感器电路的特性图。图2A示出了第一监控电压 VI和第二监控电压V2关于温度的特性图，并且图2B示出了差分放大电 路op3的输出temphz关于温度的特性图。第一监控电压VI具有关于温度 T的正增长特性，而第二监控电压V2具有关于温度T的负增长特性。这 两个电压相交于某个检测温度Td。相应地，差分放大电路op3的输出 temphz分别在检测温度Td之前和之后转化为低电平和高电平。因此，差 分放大电路op3的输出temphz是这样的信号，该信号指示出检测温度Td 以上的温度(高电平)或检测温度Td以下的温度(低电平)。如果利用 输出temphz，则可以将DRAM的刷新周期控制在适当的长度。
第一监控电压VI和第二监控电压V2不是必须分别具有关于温度T 的正的和负的增长特性。这两个电压可以具有不同的关于温度T的变化
量，以便具有如图2A所示的特征彼此相交的关系。只要第一监控电压V1
和第二监控电压V2具有这种特征关系，就可以实现相同的温度传感器电
路功能。
如上所述，图l所示的温度传感器电路可以对温度是高于还是低于所
需检测温度Td进行检测。但是，在制造工艺中的不同的影响下，第一监 控电压Vl和第二监控电压V2发生散布，这样一来，检测温度Td也发生 散布。在图2A中，如果第一监控电压Vl上升，检测温度Td则下降，并 且如果V1下降，检测温度Td则上升。如果第二监控电压V2上升，则检 测温度Td也上升，并且如果V2下降，则检测温度Td也下降。因此，为 了消除制造工艺中的不同的影响，温度传感器电路必须细微调整(微调) 检测温度。更具体地说，利用熔丝元件和测试信号等等，可以可变地设置 图1的电路中的电阻器R3和R4。
对于利用这种微调的校准方法，可以考虑各种方法。例如，在改变电 阻器R3或R4时，通过扫描每个电阻器R3或R4的温度T，来检查输出 temphz变化时的温度，并且对于电阻器R3或R4的每个微调点，都要观 察输出temphz改变时的温度。然后，将输出temphz在所需温度Td处改 变时的电阻器R3或R4的微调点设置为电阻器R3或R4的值。但是，由 于在生产中的高成本和过多的过程步骤，因此不能说该方法是一种理想的 方法。
图3示出了利用本实施例的双温电压测量的微调方法。根据该方法， 在所需检测温度Td两侧的预定温度Tml和Tm2上测量第一监控电压VI 和第二监控电压V2，并且通过从如图3所示这样测量的第一监控电压VI 和第二监控电压V2的计算，来得到检测温度。对于电阻器R3或R4的每 个微调点，都执行上述过程，以得到各个检测温度Tx0、 Txl和Tx2。此 外，对于与最靠近所需检测温度Td的检测温度Tx0、 Txl或Tx2相对应 的每个微调点，设置电阻器R3或R4。
在图3的示例中，固定电阻器R4，并且确定电阻器R3的微调点。就 是说，在温度Tml处，测量第二监控电压V2，并且测量与电阻器R3的 多个微调点tp0到tp2相对应的第一监控电压VI。同样，在温度Tm2
处，测量第二监控电压V2，并且测量与电阻器R3的多个微调点tp0到 tp2相对应的第一监控电压VI。此外，通过从所测量电压(图3中用圆圈 所标记的电压)的计算，得到两个监控电压VI和V2相交时的检测温度 TxO到Tx2。计算方法例如按照图3所示。因为两个监控电压具有正的或 负的比例关系，因此利用上述四个测量点的线性插值，可以得到相交点处 的检测温度Tx0到Tx2。然后，将电阻器R3设置在与检测温度Txl相对 应的微调点tpl上，所述检测温度Txl最靠近所需检测温度Td。
相反地，可以固定电阻器R3，并且可以确定电阻器R4的微调点。在 这种情况下，必须检测关于多个微调点的第二监控电压V2。可替换地， 可以确定关于电阻器R3和R4两者的多个微调点。
根据上述微调方法，通过直接测量第一监控电压VI和第二监控电压 V2来确定电阻器R3或R4的最佳微调点。但是，该方法没有考虑存在于 差分放大电路op3中的偏移电压，因此当偏移电压很大时，则存在如下问 题即使在相应地微调电阻器R3和R4时，也无法高精度地检测所需的 检测温度Td。由于差分放大电路op3的晶体管特性的散布等等的影响， 差分放大电路平衡时的状态不一定是输入V1=V2的状态，而是 Vl=V2+Vos的状态，这是由于偏移电压Vos的移位的结果。因此，因为 从输入电压VI和V2来确定微调点的过程中没有考虑偏移电压Vos，因 此通过偏移电压造成了检测温度的移位。
图4示出了偏移电压的问题。在图4中，圆圈标记了利用上述微调方 法所测量的电压，并且三角标记是从这些测量电压中计算出的检测温度 Tx。另一方面，如上所述，例如当在差分放大电路中存在偏移电压Vos， 并且差分放大电路的平衡使得Vl=V2+Vos时，正方形标记是实际检测到 的检测温度Ts。就是说，在计算出的检测温度Tx和实际的检测温度Ts 之间存在移位。
因此，在本实施例中，差分放大电路op3具有能够切换到第一连接状 态(正常状态)和第二连接状态(微调状态)的结构，其中第一连接状态 输出第一和第二监控电压之间的比较结果，第二连接状态输出偏移监控电 压，所述偏移监控电压是通过将差分放大电路的偏移电压添加到第一或第
二监控电压上，或者从其中减去差分放大电路的偏移电压而得到的。
图5A和5B示出了本实施例的差分放大电路的连接状态。图5A是第 一连接状态，该状态输出构成了第一监控电压VI和第二监控电压V2的 差分电压的比较结果，所述第一连接状态是正常的连接状态。在图5A和 5B中，在第二监控电压V2—侧提供了偏移电压Vos，以作为等效电路。 但是，在第一监控电压VI —侧也可以提供偏移电压Vos。在该连接状态 中，如图4所示，差分放大电路op3产生作为输出信号temphz的第一监 控电压VI和电压V2+Vos之间的比较结果，所述电压V2+Vos是通过将 偏移电压Vos添加到第二监控电压V2上而得到的。
同时，图5B代表了第二连接状态，该状态将通过将偏移电压Vos添 加到第二监控电压V2 (Vcl=V2+Vos)上而得到的电压输出到Vout，所 述第二连接状态是当执行微调时，在监控电压测量期间的连接状态。就是 说，在图5B所示的连接1的状态中，通过断开开关SW10而禁止到差分 放大电路的非倒相输入端的第一监控电压VI的输入，将差分放大电路 op3的输出连接到P沟道晶体管m10的栅极，并且晶体管m10的漏极是 输出端Vout，并且将其反馈到差分放大电路op3的非倒相输入端。利用 晶体管m10和反馈导线FD构成用于差分放大电路op3的负反馈电路。由 于该结构，在差分放大电路op3平衡的状态中，两输入Vout (=Vcl)与 V2+Vos相等，并且将偏移监控电压Vcl-V2+Vos输出到输出端Vout。就 是说，通过提供图5B中的连接1的状态，可以从输出端Vcmt检测到通过 将偏移电压Vos添加到第二监控电压V2上所得到的电压。
此外，即使在非倒相端一侧存在偏移电压Vos时，图5B的连接状态 也同样可以从输出端Vout中计算出通过将偏移电压Vos添加到第二监控 电压V2上(或者从其中减去偏移电压)所得到的电压。此外，在图5B 的连接状态中，当交换第一监控电压VI和第二监控电压V2的位置时， 则可以从输出端Vout测量出通过将偏移电压Vos添加到第一监控电压VI 上所得到的电压。
因此，回到图4，如果不测量第二监控电压V2，而测量通过添加偏 移电压Vos而得到的偏移监控电压V2+Vos，则可以通过对被测量的电压
值的计算而得到检测温度Ts。因此，在已经添加了差分放大电路的偏移 电压的影响的状态中，可以得到检测温度Ts，并且可以高精度地执行微 调。
图6是差分放大电路的电路图，该差分放大电路允许本实施例的第一 和第二连接状态的切换。在该电路中，利用晶体管mil到m16而形成差 分放大电路op3。此外，在该电路中，提供了两组由控制信号conlz进行 切换的CMOS传输门TR1、 TR11和TR2、 TR12，从而在控制信号conlz 处于低电平时，处于正常连接状态(第一连接状态)，并且在控制信号 conlz处于高电平时，处于微调状态，即连接1的状态(第二连接状 态)。
在控制信号conlz处于低电平的正常连接状态中，传输门TR1和TR2 导通，并且传输门TR11和TR12两者都不导通，这意味着将第一监控电 压VI输入到差分放大电路叩3的非倒相输入端V+，并且经由传输门 TR2而将节点N15连接到检测输出temphz。这里，反相器INV1的输出处 于高电平，并且晶体管m17关断。此外，晶体管m16导通，并且晶体管 m10进入关断状态，这意味着所提供的反馈导线FD不起作用。
在控制信号conlz处于高电平的状态，即电压测量状态中，传输门 TR1和TR2不导通，并且传输门TR11和TR12两者导通，这意味着第一 监控电压VI的输入被禁止，并且反馈导线FD经由传输门TR11而被连接 到非倒相输入端V+。此外，晶体管ml6关断，并且节点N15经由传输门 TR12而被连接到晶体管mlO的栅极。这样一来，差分放大电路叩3的输 出N15则利用晶体管m10和反馈导线FD而被负反馈到非倒相输入端 V+，并且因此将偏移监控电压V2+Vos输出到输出端Vout。在该状态 中，连接与图5B中相同。
图7是焊盘(pad)输出缓冲电路的电路图。在从图6所示的差分放 大电路的输出端Vout测量偏移监控电压V2+Vos，以及测量第一监控电压 VI的情况下，如果测量设备的输入阻抗很低，则输入到测量设备中的电 流过多，并且测量电压下降。为了避免这个问题，希望可以通过使用图7 中所示的焊盘输出缓冲电路来测量输出端Vout和第一监控电压VI。
在图7中，利用晶体管m21到m26而构成差分放大电路，使得晶体 管m24的漏极连接到输出P沟道晶体管m26，并且输出晶体管m26的漏 极负反馈到晶体管m23的栅极。通过提供运算放大器结构，可以从输出 焊盘Pad输出施加到晶体管m24的栅极上的电压，在所述运算放大器结 构中，以如上方式在差分放大电路中提供了负反馈电路。此外，因为输出 晶体管m26很大，其具有足够的电流驱动能力，因此即使在测量设备的 输入阻抗很低的情况下，也可以高精度地测量电压。
因此，当将控制信号swlz设置为高时，传输门TR21导通，并且图6 中的输出端Vout连接到晶体管m24的栅极，并且将输出端Vout的电压 V2+Vous输出到输出焊盘Pad。此外，当将控制信号swlz设置为低时，传 输门TR22导通，从而将第一监控电压VI连接到晶体管m24的栅极，并 且将第一监控电压VI输出到输出焊盘Pad。
虽然在图7的焊盘输出缓冲电路中也存在偏移电压，但是偏移电压被 施加到两个被测量的电压两者，并且因此对校准没有影响。
图8是本实施例的温度传感器的校准过程的流程图。在校准过程中， 温度首先是Tml (S10)，在连接1的状态中，从输出端Vout测量 Vcl=V2+Vos (S12)，并且测量在多个微调点上的关于R3的第一监控电 压VI (S14)。接下来，温度是Tm2 (S16)，在连接1的状态中，从输 出端Vout测量Vcl=V2+Vos (S18)，并且测量在多个微调点上的关于 R3的第一监控电压VI (S20)。此外，通过计算得到在多个微调点上的 关于R3的检测温度Tx# (S22)，并且检测出与最靠近所需检测温度Td 的检测温度Tx弁相对应的电阻器R3的微调点(S24)。通过添加差分放大 电路op3的偏移电压Vos的影响而得到检测温度Tx#，并且从而与实际的 检测温度相符。将如上所述所检测到的电阻器R3的微调点设置为最优电 阻器R3 (S26)。然后将差分放大电路恢复到正常连接(S28)。
图9A-9D示出了根据本实施例的差分放大电路的连接示例，所述差 分放大电路允许包括了偏移电压的监控电压测量。在图9A-9D的示例 中，除了图5A的正常连接示例和图5B的连接1以外，还包括图9C的连 接2和图9D的连接3的可切换连接状态。如上所述，在图9B的连接1
中，从输出端Vout检测Vcl=V2+Vos。此外，在图9C的连接2中，将第 二监控电压V2提供到差分放大电路叩3的倒相输入端，禁止第一监控电 压VI的输入，并且将P沟道晶体管m10的漏极Vout反馈到差分放大电 路op3的非倒相输入端。当建立该连接状态时，在平衡状态中 V2=Vc2+Vos，并且将Vc2=V2-Vos输出到输出端Vout。
此外，在图9D的连接3的情况下，禁止第二监控电压V2的输入， 将第一监控电压VI提供到差分放大电路叩3的倒相输入端，并且将反馈 导线FD连接到差分放大电路叩3的非倒相输入端。当建立该连接状态 时，在平衡状态中Vc3=Vl+Vos，并且将Vl+Vos输出到输出端Vout。
利用连接1、 2禾Q 3，从输出端Vout所测量的电压Vcl、 Vc2禾B Vc3 如下所述
Vcl=V2+Vos (1)
Vc2=V2-Vos (2)
Vc3=Vl+Vos (3)
因此，如果从等式(1)禾n (2)中得到偏移电压Vos，并且基于等式 (3)减去偏移电压Vos，则可以得到第一监控电压VI 。
因此，如果在温度Tml和Tm2处，分别利用连接1、 2禾n 3测量 (1) 、 (2)和(3)中每一个的电压，则可以获得第一监控电压VI和 偏移电压第二监控电压V2+Vos，从而可以检测到如下的电阻器R3的微 调点，即对于该微调点，检测温度是与偏移电压的影响相耦合的所需温度 Td。
此外，可以用连接4 (未示出)代替上述连接3，在所述连接4中， 交换图9C的连接2中的第一监控电压VI和第二监控电压V2的位置。在 这种情况下，将Vc4-Vl-Vos输出到输出端Vout。因此，如果利用连接4 来测量Vc4=Vl-Vos，并且加上上述偏移电压Vos，则可以得到第一监控 电压VI。
图10是差分放大电路的电路图，该差分放大电路允许切换到图9A-9D中的四个连接状态。在图10中，差分放大电路除了包括晶体管mll到 m15的差分放大电路op3之外，还提供了与图6类似的晶体管m10、 m16
和ml7、电阻器Rll和反馈导线FD，以及用于在前述电路元件之间进行 切换的切换单元SW1到SW6。这些切换单元根据两个控制信号f和s来 改变三个端子a、 b和c之间的连接。此外，利用控制逻辑电路10，作为 控制信号S100而产生用于切换单元的控制信号f和s，以及分别用于晶体 管m16和m17的栅极信号pg2和pgl。控制逻辑电路10根据输入信号 conlz、 con2z和con3z来产生用于切换单元组的控制信号f和s，以及用 于晶体管的控制信号pgl和pg2。
图11示出了切换单元的电路图和真值表。切换单元电路包括反相器 INV10和INV11、与非门NAND2和NAND4、反相器INV12和INV14以 及CMOS传输门TRa和TRb。此外，如真值表所指示，根据输入控制信 号f和s来执行控制，以产生与下述情况相对应的三种状态，所述情况 是输出端c进入高阻状态HiZ，输出端c连接到输入端a，以及输出端c 连接到输入端b。
图12A和12B是示出了图10中的控制逻辑电路10的操作的真值 表。图12A的真值表示出了根据输入控制信号conlz、 con2z和con3z，用 于切换单元SW1到SW6的控制信号f和s是什么，以及用于晶体管的控 制信号pgl和pg2是什么，而图12B的表示出了根据控制信号f、 s、 pgl 和pg2的每个切换单元的状态以及晶体管m16、 ml7的状态。如图12A所 示，当输入控制信号conlz、 con2z和con3z是"0、 0、 0"时，切换到正 常状态(图9A);当输入控制信号conlz、 con2z和con3z是"1、 0、 0" 时，切换到连接1的状态(图9B);当输入控制信号conlz、 con2z和 con3z是"0、 1、 0"时，切换到连接2的状态(图9C);并且当输入控 制信号conlz、 con2z和con3z是"0、 0、 1"时，切换到连接3的状态 (图9D)。
图13是本实施例的温度传感器的校准过程的流程图。该流程图是一 个这样的示例，即在该示例中，通过使用图9A-9D中的连接1、 2和3的 状态来执行用于校准的电压测量。因此，由于与图8的流程图的相似性， 因此为相同的过程分派了相同的标号。
在利用连接l、 2和3的状态的校准中，温度首先是Tml (S10)，并
且在连接l的状态中，从输出端Vout测量Vcl=V2+Vos (S12)，在连接 2的状态中，从输出端Vout测量Vc2=V2-Vos (S30)，并且在连接3的 状态中，从输出端Vout测量关于多个电阻器R3的Vc3=Vl+Vos
(S32)。接下来，温度是Tm2 (S16)，并且在连接1的状态中，从输 出端Vout测量Vcl=V2+Vos (S18)，在连接2的状态中，从输出端Vout 测量Vc2二V2-Vos (S34)，并且在连接3的状态中，从输出端Vout测量 关于多个电阻器R3的Vc3=Vl+Vos (S36)。其后，与图8相似，通过校 准得到关于电阻器R3的多个微调点的检测温度T^ (S22)，并且检测与 最靠近所需检测温度Td的检测温度Tx弁相对应的电阻器R3的微调点
(S24)。检测温度Tx弁是考虑到差分放大电路op3的偏移电压Vos的影 响而得到的，并且因而与实际的检测温度相符。将如上所述所检测到的电 阻器R3设置为最优电阻器R3 (S26)。然后将差分放大电路恢复到正常 连接(S28)。
由于切换到连接1、 2和3的状态，因此利用如下电路可以检测第一 监控电压VI和通过将偏移电压添加到第二监控电压上而得到的 V2+Vos，在所述电路中P沟道晶体管mlO的漏极是输出端Vout。因此， 即使在测量设备的输入阻抗很小时，也可以正确地测量上述两个电压。这 样一来，无需使用焊盘输出缓冲器，就可以执行对温度传感器电路的校 准。
如上文所述，根据本实施例，可以将温度传感器电路的差分放大电路 切换到如下的状态，即在该状态中，可以输出第一监控电压VI和通过将 偏移电压Vos添加到第二监控电压V2上而得到的V2+Vos;或者也可以 将温度传感器电路的差分放大电路切换到如下的状态，即在该状态中，可 以输出能够从其中计算V2+Vos的电压。因此，可以高精度地执行检测温 度的校准。
本申请基于2004年6月7日递交的在先日本专利申请No.2004-168699，并要求其优先权，这里并入了其全部内容，以作为参考。
权利要求
1.一种半导体设备，该半导体设备包括温度传感器电路，所述温度传感器电路包括第一监控电压产生电路，所述第一监控电压产生电路产生第一监控电压，该电压具有随温度改变的特性；第二监控电压产生电路，所述第二监控电压产生电路产生第二监控电压，该电压具有以与所述第一监控电压不同的变化量而随温度改变的特性；以及差分放大电路，将所述第一和第二监控电压输入所述差分放大电路，并且所述差分放大电路输出所述两电压的比较结果，其中，所述差分放大电路能够切换到第一连接状态，以输出所述比较结果以用于控制存储器的刷新周期，并且能够切换到第二连接状态，以输出通过将所述差分放大电路的偏移电压添加到所述第一和第二监控电压中的一个电压或者从所述第一和第二监控电压中的一个电压减去所述偏移电压而得到的偏移监控电压。
2. 根据权利要求1所述的半导体设备，其中，所述第二连接状态是一 种如下的状态，即在该状态中禁止将所述监控电压输入到所述差分放大电 路的一个输入端，并且提供从所述差分放大电路的输出到所述一个输入端 的负反馈电路。
3. 根据权利要求2所述的半导体设备，其中，所述负反馈电路包括 输出晶体管，所述差分放大电路的输出连接到该输出晶体管的栅极；以及反馈导线，该反馈导线将所述输出晶体管的漏极连接到所述差分放大电路 的所述一个输入端。
4. 根据权利要求1所述的半导体设备，还包括输出缓冲电路，将所 述偏移监控电压或者所述第一或第二监控电压输入所述输出缓冲电路，并 且所述输出缓冲电路将如此输入的电压放大以输出。
5. 根据权利要求1所述的半导体设备，其中，所述第二连接状态包括输出第一偏移监控电压的状态，所述第一偏移监控电压是通过将所述 偏移电压添加到所述第一和第二监控电压中的一个电压而得到的；输出第 二偏移监控电压的状态，所述第二偏移监控电压是通过从所述第一和第二 监控电压中的一个电压减去所述偏移电压而得到的；以及输出第三偏移监 控电压的状态，所述第三偏移监控电压是通过将所述偏移电压添加到所述 第一和第二监控电压中的另一个电压或者从所述第一和第二监控电压中的 所述另 一个电压减去所述偏移电压而得到的。
6. 根据权利要求5所述的半导体设备，其中，所述第二连接状态是一 种如下的状态，即在该状态中禁止将所述监控电压输入到所述差分放大电 路的一个输入端，并且提供包括了输出晶体管和反馈导线的负反馈电路， 以将所述差分放大电路的输出连接到所述一个输入端。
7. 根据权利要求6所述的半导体设备，还包括第一开关和第二开 关，所述第一开关和第二开关将所述第一和第二监控电压中的每个电压连 接到所述差分放大电路的非倒相输入端或倒相输入端；第五开关，所述第 五开关将所述差分放大电路的输出端连接到所述比较结果的输出端或者输 出晶体管；及第六开关，所述第六开关将所述输出晶体管的漏极连接到所 述差分放大电路的非倒相输入端或倒相输入端。
8. 根据权利要求1所述的半导体设备，其中，所述存储器包括DRAM 存储单元阵列。
9. 一种用于设置在半导体设备中的温度传感器电路的校准方法，该方法包括产生第一监控电压，该电压具有随温度改变的特性；产生第二监控电压，该电压具有以与所述第一监控电压不同的变化量 而随温度改变的特性；比较所述第一和第二监控电压，以输出所述两电压的比较结果；并且 在第一连接状态和第二连接状态之间切换，在所述第一连接状态中， 输出所述比较结果以控制存储器的刷新周期，在所述第二连接状态中，输 出通过将差分放大电路的偏移电压添加到所述第一或第二监控电压中的一 个电压或者从所述第一或第二监控电压中的一个电压减去所述偏移电压而 得到的偏移监控电压。
10. 根据权利要求9所述的校准方法，其中，所述存储器包括DRAM 存储单元阵列。
11. 根据权利要求9所述的校准方法，还包括通过在第一温度状态中建立所述第二连接状态，并且将所述偏移电压 添加到所述第一或第二监控电压上或者从所述第一或第二监控电压中减去所述偏移电压，而检测第一温度状态偏移监控电压；通过在与所述第一温度状态不同的第二温度状态中，将所述偏移电压 添加到所述第一或第二监控电压上或者从所述第一或第二监控电压中减去所述偏移电压，而检测第二温度状态偏移监控电压；并且微调电路元件，以产生所述第一或第二监控电压，使得基于所述第一 和第二温度状态偏移监控电压而确定的检测温度成为所需的检测温度。
12. 如权利要求11所述的校准方法，还包括分别在所述第一和第二温度状态中，与多个微调值相对应地检测所述 第一和第二监控电压中的一个电压的温度状态偏移监控电压，所述多个微 调值与电路元件相关。
全文摘要
本发明公开了一种半导体设备和温度传感器电路校准方法。所述温度传感器电路包括产生第一监控电压的第一监控电压产生电路；产生第二监控电压的第二监控电压产生电路；以及差分放大电路，将所述第一和第二监控电压输入所述差分放大电路，并且输出所述两电压的比较结果。此外，所述差分放大电路能够切换到第一连接状态和第二连接状态，所述第一连接状态输出比较结果以用于控制存储器的刷新周期，并且所述第二连接状态输出通过将差分放大电路的偏移电压添加到第一或第二监控电压中的一个电压或者从第一或第二监控电压中的一个电压中减去偏移电压而得到的偏移监控电压。
文档编号G05F3/08GK101339803SQ20081013079
公开日2009年1月7日 申请日期2005年2月23日 优先权日2004年6月7日
发明者竹内淳 申请人:富士通株式会社