-
Die
Erfindung betrifft eine Zappingschaltung und ein Zappingverfahren.
-
Es
gibt integrierte Halbleiterschaltungen mit Abgleichschaltungen,
die ein Trimmen von abstimmbedürftigen
Schaltungsbereichen der integrierten Schaltung ermöglichen,
entweder bevor der diese integrierte Schaltung enthaltende Chip
in ein Gehäuse eingebaut
wird, beispielsweise vor der Zerteilung eines Wafers in einzelne
Chips, oder nachdem der Chip in ein Gehäuse eingebaut worden ist.
-
Ein
System zum Trimmen einer integrierten Schaltung nach dem Einbauen
des diese Schaltung enthaltenden Chips in ein Gehäuse ist
aus der
DE 195 48
984 A1 bekannt, weist eine Schnittstellenschaltung, eine
Logikschaltung und eine schmelzbare Elemente aufweisende Schmelzschaltung
auf und benötigt
drei externe Gehäuseanschlüsse, über welche
der Schnittstellenschaltung ein Taktsignal bzw. ein Datensignal
bzw. ein SET-Signal zugeführt
werden. Das SET-Signal dient zum Aktivieren des Trimmsystems. Mit
dem Taktsignal werden die einzelnen Komponenten des Trimmsystems
synchronisiert und zeitlich gesteuert. Das Datensignal besteht aus
einem seriellen Strom von Datenimpulsen mit Schmelzstartsignalen,
Schmelzstoppsignalen und dazwischen angeordneten Datenblöcken, wobei
jeder Datenblock eine Vielzahl von Rahmen umfasst, die je einen
Adressteil, einen Datenteil und einen Ende-Marken-Teil aufweisen.
In der Logikschaltung werden mit Hilfe einer die Ende-Marken dekodierenden
Ende-Marken-Dekodierschaltung die einzelnen Rahmen herausgegriffen
und einer Serien-Parallel-Umsetzung
unterzogen. Dann erfolgt eine Dekodierung des in dem jeweiligen
Rahmen enthaltenen Adressteils und eine Zwischenspeicherung des
jeweiligen Datenteils in einer ersten und einer zweiten Haltespeicherschaltung.
Die zur Adressdekodierung vorgesehene Adressdekodierschaltung überträgt die in
Parallelform gebrachten Daten in einem Einstellmodus über die
erste Haltespeicherschaltung an einen Wähler und in einem Schmelzmodus über beide
Haltespeicherschaltungen an die Schmelzschaltung.
-
Für das Trimmen
der integrierten Schaltung eines Chips, bevor dieser in ein Gehäuse eingebaut wird,
kann man Zappingschaltungen verwenden, die eine Anzahl Zappingdioden
aufweisen, welche zunächst
wie normale Dioden einen Durchlassbereich und einen Sperrbereich
aufweisen und durch Beaufschlagung mit einer Zappingspannung vorbestimmter
Mindestspannungshöhe
in einen permanent leitenden Zustand gebracht werden können, in
dem sie nicht mehr sperrfähig
sind. Durch eine Auswahl, welche der Zappingdioden unverändert gelassen
oder in den permanent leitenden Zustand gebracht werden, kann das
Abstimmen der abstimmungsbedürftigen Schaltungsteile
bewerkstelligt werden.
-
Für den Zappingvorgang
muss die Zappingspannung an die ausgewählten Zappingdioden angelegt
werden. Zu diesem Zweck sind Zappingschaltungen mit Kontaktflächen, auch
Pads genannt, versehen, auf welche vorübergehend Elektrodensonden aufgesetzt
werden, die mit der Zappingspannung beaufschlagt werden können. Die
Elektrodensonden gehören üblicherweise
zu Robotern, welche sich von Chip zu Chip eines Wafers bewegen und
auf jeden Chip ihre Elektrodensonden aufsetzen. Da die Elektrodensonden
gegenüber
der Mikrostruktur einer hochintegrierten Halbleiterschaltung relativ
groß sind und
auch Toleranzen hinsichtlich der Genauigkeit des Aufsetzens der
Elektrodensonden auf die Pads berücksichtigt werden müssen, belegen
solche Pads relativ viel wertvollen Platz auf der Chipoberfläche. Dies
ist besonders ärgerlich,
weil die Pads nur während
eines einmaligen Zappingvorgangs benötigt werden und dann nie wieder.
-
Bei
herkömmlichen
Zappingschaltungen ist für
jede Zappingdiode ein Pad vorgesehen. Da eine Zappingschaltung eine
Mehrzahl Zappingdioden aufweist und integrierte Schaltungen mehrere
abstimmbedürftige
Schaltungsbereiche enthalten können,
für die
je eine Zappingschaltung mit je mehreren Zappingdioden und je mehreren
Pads erforderlich ist, kann die Gesamtzahl der auschließlich für Zappingzwecke
benötigten
Pads und der von diesen belegte Teil der Chipoberfläche beträchtlich
werden.
-
Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen
und die Anzahl der für
Zapping benötigten
Pads und somit den für
solche Pads zur Verfügung
zu stellenden Anteil der Chipoberfläche beträchtlich zu verringern.
-
Dies
lässt sich
mit einer erfindungsgemäßen Zappingschaltung
der in Anspruch 1 angegebenen Art und mit einem erfindungsgemäßen Zappingverfahren
der in Anspruch 9 angegebenen Art erreichen.
-
Ausführungsformen
der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen
angegeben.
-
Die
Erfindung besteht darin, allen Zappingdioden einer Zappingschaltung
nur ein einziges, gemeinsames Pad zur Beaufschlagung mit einer Zappingspannung
zuzuordnen und zwischen diesem Pad und den einzelnen Zappingdioden
je eine Schaltereinrichtung anzuordnen, deren Schaltzustand bestimmt,
ob die je zugehörige
Zappingdiode in den permanent leitfähigen Zustand gebracht werden
soll oder nicht, wobei die Schaltzustände der einzelnen Schaltereinrichtungen
mittels eines Zählers
bestimmt werden, den man eine Zählimpulsfolge
zählen
lässt, durch
welche die auszuwählenden
Zappingdioden bestimmt werden. Dadurch wird die Anzahl der pro Zappingschaltung
erforderlichen Pads auf höchsten zwei
reduziert: ein Pad für
die Zuführung
der Zappingspannung und ein Pad für die Zuführung der Zählimpulse.
-
Eine
erfindungsgemäße Zappingschaltung mit
einer Anzahl Zappingdioden, denen über je eine steuerbare Schaltereinrichtung
eine Zappingspannung zuführbar
ist, wobei für
sämtliche
Zappingdioden ein gemeinsamer Zappingspannungsanschluss vorgesehen
ist und die Schaltzustände
der Schaltereinrichtungen durch einen über einen Zählimpulsanschluss mit Auswahlzählimpulsen
beaufschlagbaren Zähler
steuerbar sind, wodurch für
die Zuführung
der Zappingspannung und der Auswahlzälimpulse zu der Zappingschaltung
maximal zwei Kontaktflächen
erforderlich sind. Bei den Schaltereinrichtungen handelt es sich
vorzugsweise um Schalttransistoren, beispielsweise um MOS-Transistoren.
-
Eine
Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Zappingschaltung
umfasst den Zappingspannungsanschluss, einen Referenzspannungsanschluss,
den Zahlimpulsanschluss und eine zwischen den Zappingspannungsanschluss
und den Referenzspannungsanschluss geschaltete Parallelschaltung
einer Anzahl von Serienschaltungen, die je eine der Zappingdioden
und eine der steuerbaren Schaltereinrichtungen aufweisen, wobei
der Zähler einen mit
dem Zählimpulsanschluss
verbundenen Zählereingang
und eine Anzahl Zählerausgänge und jede
Schaltereinrichtung einen Schaltsteueranschluss aufweist und wobei
die Schaltsteueranschlüsse
mit je einem der Zählerausgänge verbunden
sind.
-
Bei
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Zappingschaltung
sind die Schaltereinrichtungen auf der Zappingspannungsseite und
die Zappingdioden auf der Referenzspannungsseite der jeweiligen
Reihenschaltung angeordnet sind.
-
Bei
einer Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Zappingschaltung
sind der Zählimpulsanschluss
und der Zappingspannungsanschluss durch einen gemeinsamen Anschluss
gebildet, der für
eine Zuführung
sowohl der Zappingspannung als auch der Auswahlzählimpulse vorgesehen ist. In
diesem Fall wird die Anzahl der für eine Zappingschaltung erforderlichen
Pads auf eins reduziert.
-
Bei
einer Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Zappingschaltung
sind die Zappingdioden mit den Schaltereinrichtungen in Schaltungsknoten verbunden,
die einerseits je über
einen Widerstand mit einem Spannungsversorgungsanschluss verbunden
sind und andererseits je einen Ausgangsanschluss der Zappingschaltung
bilden. Damit wird Folgendes erreicht: Nach dem Zappingvorgang geht
der Zählstand
des Zählers
verloren, sobald nach dem Zappingvorgang die Versorgungsspannung
abgeschaltet wird. Bei einem erneuten Anlegen von Versorgungsspannung,
beispielsweise wenn der mit der Zappingschaltung versehene Chip
später
in Betrieb genommen wird, bestehen einerseits keine definierten
Schaltzustände
der Schaltereinrichtungen mehr und sind andererseits die Zappingdioden nicht
mit einer definierten Spannung beaufschlagt. An den Zappingdioden
träten
undefinierte Spannungspotentiale auf, was die durch den Zappingvorgang
beabsichtigte Abstimmung der abstimmungsbedürftigen Schaltungsteile nicht
gewährleisten
würde.
Durch Verbindung der Schaltungsknoten über Widerstände mit dem Versorgungsspannungsanschluß liegt
an den Zappingdioden bei jeder Inbetriebnahme des Chips eine definierte
Spannung an.
-
Bei
einer Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Zappingschaltung
ist zwischen den Spannungsversorgungsanschluss und die Widerstände mindestens
eine Diode geschaltet. Damit wird verhindert, dass die während des
Zappingvorgangs an einzelne Zappingdioden angelegte Zappingspannung auf
den Versorgungsspannungsanschluss durchgreift. Bei einer weiteren
Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Zappingschaltung
ist ein Zähler
vorgesehen, dessen Zählvorgänge nur
durch impulsflanken auslösbar
sind, deren Richtung von der Richtung der Anfangsflanke der Zappingspannung
verschieden ist.
-
Eine
erfindungsgemäße Zappingschaltung eignet
sich insbesondere für
integrierte Schaltungen.
-
Bei
einem erfindungsgemäßen Zappingverfahren
wird zunächst
zur Auswahl mindestens einer der Schaltereinrichtungen der Zähler mit
einer bestimmten Anzahl Auswahlzählimpulsen
beaufschlagt, um die gewünschte
Schaltereinrichtungsauswahl zu treffen, und danach wird an den Zappingspannungsanschluss
eine Zappingspannung mit einer Spannungshöhe und einer Spannungsdauer
angelegt, die dazu geeignet ist, eine Zappingdiode, die über die
zuvor ausgewählte
mindestens eine Schaltereinrichtung mit dem Zappingsspannungsanschluss
verbunden worden ist, in einen permanent leitenden Zustand zu bringen,
in dem sie nicht mehr sperrfähig
ist.
-
Bei
einer Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Zappingverfahrens,
das mit einer Zappingschaltung mit einem gemeinsamen Anschluss für die Zuführung von
Zählimpulsen
und für
die Zuführung der
Zappingspannung durchgeführt
wird, wird an den gemeinsamen Anschluss eine Spannungsimpulsfolge
angelegt, die mit Zählimpulsen
mit einer vorbestimmten Zählimpulsamplitude
beginnt und mit einem Zappingimpuls mit einer vorbestimmten Zappingimpulsamplitude
endet, wobei die vorbestimmte Zählimpulsamplitude
unterhalb und die vorbestimmte Zappingimpulsamplitude oberhalb eines
Spannungswertes liegen, der ausreicht, um eine Zappingdiode in einen
permanent leitenden Zustand zu bringen, in dem sie nicht mehr sperrfähig ist.
-
Insbesondere
bei dieser Ausführungsform der
Erfindung wird ein Zähler
verwendet, dessen Zählvorgänge nur
durch Impulsflanken ausgelöst werden,
die eine andere Richtung haben als die Anfangsflanke der Zappingspannung.
Damit wird erreicht, dass der Zähler
den Zappingimpuls bei dessen Beginn nicht als Zählimpuls interpretiert sondern der
vor Beginn des Zappingimpulses erreichte Zählstand des Zählers während der
Dauer des Zappingimpulses unverändert
bleibt.
-
Die
Erfindung wird nun anhand von Ausführungsformen näher erläutert. In
den beiliegenden Zeichnungen zeigen:
-
1 eine
erste Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Zappingschaltung;
-
2 eine
zweite Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Zappingschaltung;
-
3 einen
für den
Betrieb der in 2 gezeigten zweiten Ausführungsform
geeigneten Impulsspannungsverlauf;
-
4 eine
dritte Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Zappingschaltung,
bei der es sich um eine Modifikation der in 1 gezeigten
ersten Ausführungsform
handelt;
-
5 eine
vierte Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Zappingschaltung,
bei der es sich um eine Modifikation der in 2 gezeigten
zweiten Ausführungsform
handelt; und
-
6 eine
Darstellung des nach Beendigung eines Zappingvorgangs wirksamen
Schaltungsteils der in den 4 und 5 gezeigten
Ausführungsformen.
-
1 zeigt
eine erste Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Zappingschaltung
mit einem Zappingspannungsanschluß 11, einem davon
getrennten Zählimpulsanschluß 13 und
einem Zähler 12.
-
Zwischen
dem Zappingspannungsanschluß 11 und
einem Referenzspannungsanschluß gnd,
bei dem es sich vorzugsweise um einen Masseanschluß handelt,
befindet sich eine Parallelschaltung mit vier Reihenschaltungen 15, 17, 19 und 21,
die je eine Zappingdiode 23, 25, 27 bzw. 29 und
einen Schalter 31, 33, 35 bzw. 37 aufweisen.
-
Der
Zähler 12 besitzt
einen Zählereingang 41 und
vier Zählerausgänge 43, 45, 47 und 49,
die mit je einem Schaltsteueranschluß 51, 53, 55 bzw. 57 der Schalter 31, 33, 35 bzw. 37 verbunden
sind.
-
Die
Arbeitsweise der in 1 gezeigten Zappingschaltung
ist folgendermaßen:
Zunächst wird
an den Zählimpulsanschluß 13 eine Zählimpulsfolge
angelegt, die von dem Zähler 12 gezählt wird
und zu einem Zählstand
des Zählers 12 führt, der
zu der gewünschten
Auswahl derjenigen der Schalter 31, 33, 35 und 37 führt, die
denjenigen Zappingdioden 23, 25, 27, 29 zugeordnet
sind, welche in einen permanent leitfähigen Zustand gebracht werden
sollen, in dem sie nicht mehr sperrfähig sind. Danach wird an den
Zappingspannungsanschluß 11 eine
Zappingspannung angelegt, deren Spannungshöhe ausreicht, um eine Zappingdiode
in den permanent leitfähigen
Zustand zu bringen, in dem sie nicht mehr sperrfähig ist.
-
Die
in 2 gezeigte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zappingschaltung
stimmt mit der in 1 gezeigten Ausführungsform
mit der Ausnahme überein,
daß als
Zappingspannungsanschluß und
als Zählimpulsanschluß ein einziger
gemeinsamer Anschluß 59 vorgesehen
ist, der sowohl mit dem Zähleingang 41 des
Zählers 12 als
auch mit allen vier Schaltern 31, 33, 35 und 37 verbunden
ist. Ansonsten stimmen beide Ausführungsformen überein,
so daß hinsichtlich
des weiteren Aufbaus der in 2 gezeigten
Zappingschaltung auf die vorausgehenden Erläuterungen zu 1 verwiesen
werden kann.
-
3 zeigt
einen impulsförmigen
Spannungsverlauf, der für
einen Zappingvorgang der in 2 gezeigten
Zappingschaltung geeignet ist. In 3 sind die
Spannungsamplituden A über
der Zeit t aufgetragen. Die Impulsfolge beginnt mit zwei Zählimpulsen
C1 und C2 mit einer Zählimpulsamplitude Ac,
auf welche ein Zappingimpuls Z mit einer Zappingimpulsamplitude
Az folgt.
-
Um
eine Zappingdiode in ihren permanent leitfähigen, nicht mehr sperrfähigen Zustand
zu bringen, muß sie
mit einer Zappingspannung mit einer Mindestspannungsamplitude Amin
beaufschlagt werden, die in 3 mit einer
gestrichelten Linie angedeutet ist. Damit die in 2 gezeigte
Zappingschaltung richtig funktionieren kann, muß die Zählimpulsamplitude Ac unterhalb
Amin liegen und muß die Zappingimpulsamplitude
Az muß mindestens
so groß sein
wie Amin.
-
Die
in 3 gezeigten Amplitudenhöhen sind rein willkürlich zu
Erläuterungszwecken
gewählt worden.
Bei einer Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Zappingschaltung
können
Ac = 5 V und Az = 50 V sein.
-
Bei
der in 3 gewählten
Darstellung werden positiv gerichtete Impulse verwendet. Bei entsprechender
Konfiguration der Zappingschaltung können stattdessen negativ gerichtete
Impulse verwendet werden.
-
Willkürlich ist
auch die Zahl vier für
die Zappingdioden in den Figuren gewählt. Die tatsächliche Anzahl
Zappingdioden hängt
von dem Schaltungsteil ab, der mit der Zappingschaltung abgestimmt
werden soll. Es können
daher auch erheblich mehr als vier Zappingdioden vorgesehen sein,
mit einer entsprechenden Anzahl Schalter und einem Zähler mit
einer entsprechenden Anzahl Zählerausgängen.
-
Es
wird nun die Wirkungsweise der in 2 gezeigten
Zappingschaltung bei Verwendung der in 3 gezeigten
Impulsfolge betrachtet.
-
Bei
Verwendung positiv gerichteter Impulse wird vorteilhafterweise ein
Zähler 12 verwendet,
dessen Zählvorgänge durch
negativ gerichtete abfallende Impulsflanken ausgelöst werden.
Dies ist in 3 durch Pfeile auf den abfallenden
Flanken angedeutet.
-
Wird
für einen
Zappingvorgang dem gemeinsamen Anschluß 59 die in 3 gezeigte
Impulsfolge zugeführt,
führt der
Zähler 12 zu
den Zeitpunkten der abfallenden Flanken der Zählimpulse C1 und C2 je einen
Zählvorgang
durch, zählt
also unter der Voraussetzung, daß sich der Zähler 12 vor
Beginn des Zappingvorgangs auf einem Zählstand 0 befand,
bis zum Zählstand 2.
Dies führt
zu einer bestimmten Auswahl hinsichtlich derjenigen Schalter, die
in den leitenden Zustand geschaltet werden. Da der darauffolgende
Zappingimpuls mit einer positiv gerichteten Anstiegsflanke beginnt,
bleibt der zuvor erreichte Zählstand 2 bis
zum Ende des Zappingimpulses aufrechterhalten, so daß die bis
dahin erreichte Auswahl an leitend geschalteten Schaltern unverändert bleibt. Die
Zappingspannung wird daher während
der gesamten Dauer des Zappingimpulses auf diejenigen der Zappingdioden 23, 25, 27, 29 gegeben,
deren Schalter zuvor leitend geschaltet worden sind. Diese Zappingdioden
werden während
des Zappingimpulses in den permanent leitfähigen Zustand geschaltet, in
dem sie nicht mehr sperrfähig
sind.
-
Sobald
der Zappingvorgang beendet ist und die während der Dauer des Zappingvorgangs
auf die Pads (11, 13 bzw. 59) aufgesetzten
Elektrodensonden wieder entfernt sind, gerät die Zappingschaltung in einen
Zustand ohne Spannungsversorgung, so daß der Zählstand des Zählers wieder
verlorengeht und bei einer erneuten Spannungsversorgung des Chips
an den Zappingdioden undefinierte Potentialverhältnisse auftreten.
-
Um
für den
späteren
Betrieb des Chips definierte Spannungsverhältnisse an den Zappingdioden zu
schaffen, sind in den 4 und 5 gezeigte Modifikationen
der Ausführungsformen
gemäß 1 bzw. 2 mit
je einem Spannungsversorgungsnetzwerk versehen, das bei den dargestellten
Ausführungsformen
vier Widerstände 61, 63, 65 und 67 aufweist,
die einen Endes mit je einem Schaltungsknoten 69, 71, 73 bzw. 75 und
anderen Endes gemeinsam über
eine Diode 77 mit einem Spannungsversorgungsanschluß 79 verbunden
sind. Die Schaltungsknoten 69, 71, 73 und 75 stellen
Verbindungspunkte zwischen einer je zugehörigen der Zappingdioden 23, 25, 27 bzw. 29 und
einem je zugehörigen der
Schalter 31, 33, 35 bzw. 37 dar.
-
Wie
bei den 1 und 2 besteht
auch bei den 4 und 5 der einzige
Unterschied darin, daß bei 4 ein
Zappingspannungsanschluß 11 und
ein davon getrennter Zählimpulsanschluß 13 vorhanden
sind, während
diese beiden Anschlüsse
in 5 zu einem gemeinsamen Anschluß 59 zusammengefaßt sind.
-
Die
Diode 77 soll verhindern, daß die während des Zappingimpulses C
auftretende, relativ hohe Spannung auf den Versorgungsspannungsanschluß 79,
der beispielsweise eine Spannung von +5 V liefert, durchgreift.
Bei einer Zappingschaltung, die während des Zappingvorgangs mit
einer positiven Zappingspannung beaufschlagt wird, ist daher die
Diode 77 anodenseitig mit dem Spannungsversorgungsanschluß 79 und
kathodenseitig mit den Widerständen 61, 63, 65 und 67 verbunden.
-
Die
Schaltungsknoten 69, 71, 73 und 75 sind außerdem mit
Ausgangsanschlüssen
Q1, Q2, Q3 bzw. Q4 verbunden, an welchen die Abstimmsignale für den (nicht
dargestellten) abstimmbedürftigen Schaltungsteil
des Chips abnehmbar sind.
-
Die
Anschlüsse 11 und 13 in
den 1 und 4 bzw. 59 in den 2 und 5 sind
keine externen Anschlüsse
des Chips, werden daher während
des regulären
Betriebs des Chips nicht mit Spannung beaufschlagt. Während eines
solchen regulären
Betriebes sind sie daher für
die elektrischen Vorgänge
praktisch nicht vorhanden. Während
des regulären
Betriebs eines Chips, der entweder eine Zappingschaltung gemäß 4 oder
eine Zappingschaltung gemäß 5 enthält, wird
lediglich der in 6 gezeigte Schaltungsteil elektrisch
wirksam, nämlich
die vier Zappingdioden 23, 25, 27 und 29,
die Widerstände 61, 63, 65 und 67,
der Spannungsversorgungsanschluß 79 und
der Referenzspannungsanschluß gnd.
-
Bei
den Ausführungsformen
gemäß den 2 und 5 ist
darauf zu achten, daß ein
Zähler verwendet
wird, dessen Zähleingang
ausreichend spannungsfest ist, um den Spannungswert der Zappingspannung
ohne Schaden verkraften zu können.