專利名稱：集成電路中測試電容數(shù)組之裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明系相關(guān)于一種用于在一集成電路中測試一電容數(shù)組的裝置以及方法。
背景技術(shù)：
在集成電路中使用電容數(shù)組系為已知，并系已經(jīng)在一些不同的電路中加以執(zhí)行，而如此具有電容數(shù)組之集成電路的例子系為數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器、或可調(diào)式晶體振蕩器。
之前，被包含在該等集成電路中的該等電容數(shù)組系已經(jīng)大部分地藉由模擬裝置而進行測試，例如，以一電壓或電流來測試被用于檢查在該電容數(shù)組中之該等個別電容的電容器平板之間是否具有一短路的方式，而通常，這些測試僅提供該所測試之電容系為有缺陷、或是可操作的信息，但此方法并不會提供有關(guān)所測試電容之?dāng)?shù)值的精準定量，而由于利用該電容數(shù)組之電路，例如，數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器或晶體振蕩電路，的用處系決然地取決于在所維持之該電容數(shù)組中所需的電容數(shù)值，因此，這在測試加權(quán)電容數(shù)組時系顯得特別不利。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明系以產(chǎn)生用于測試在一集成電路中之一電容數(shù)組的裝置以及方法的目的作為基礎(chǔ)，而其亦可以具有高準確性地決定該等個別電容之?dāng)?shù)值，特別地是，該裝置以及該方法系應(yīng)該具有可以被執(zhí)行為全自動之內(nèi)建自我測試(BIST)的本質(zhì)。
形成本發(fā)明之基礎(chǔ)的目的系藉由獨立申請專利范圍的特征而加以達成，至于本發(fā)明較具優(yōu)勢的實施例以及發(fā)展則是載明于附屬申請專利范圍之中。
根據(jù)申請專利范圍第一項，該用于在一集成電路中測試一包括復(fù)數(shù)電容之電容數(shù)組的裝置，系包括一電源，其系饋送至一用于對在該電容數(shù)組中之該等電容的至少其中之一循環(huán)地進行充電以及放電的裝置，并且，該循環(huán)的頻率系取決于該進行測試電容的數(shù)值，而一用于測量該循環(huán)頻率、或該循環(huán)頻率所影響之一數(shù)量的裝置系會致能該所測量之電容的該數(shù)值進行評估，因此，其系有可能決定該電容數(shù)值是否具有一預(yù)設(shè)的數(shù)值、或是分別地，是否位在一預(yù)設(shè)的容忍范圍之內(nèi)。
以電容頻率轉(zhuǎn)換作為基礎(chǔ)的本發(fā)明系為電容數(shù)值提供非常正確的測量，而如此的結(jié)果是，該電容數(shù)值之單調(diào)性錯誤及/或非線性錯誤系可以進行偵測以及加以使用，舉例而言，用于偵測一數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器的特征。再者，本發(fā)明系具有可以在數(shù)字技術(shù)中加以執(zhí)行的優(yōu)點，并且因此提供其執(zhí)行為BIST的良好先決條件。
該用于對該(等)電容循環(huán)地進行充電以及放電的裝置系較佳地包括一比較器，以用于比較一充電電壓與一參考數(shù)值，以及由該比較器輸出所驅(qū)動的一第一切換裝置，以用于在該充電電壓已經(jīng)達到該參考數(shù)值時，對該電容進行放電。在此方法中，該比較器系可以是一多諧振蕩器(multivibrator)，因為該比較器輸出系會決定該充電階段(放電/充電)。
原則上，該電容數(shù)組之一數(shù)量電容的一接點測試系為可能，在此例子中，此數(shù)量之電容系會被分配至一共同第一切換裝置，然而，本發(fā)明一特別具有優(yōu)勢之實施例的特征系在于，一第一切換裝置系在每一例子中被分配至在該電容數(shù)組中將進行測試的每一電容，以及根據(jù)本發(fā)明的該裝置系具有一解多任務(wù)器，且該解多任務(wù)器系被提供于該比較器輸出以及該受控制之第一切換裝置之間的事實。藉由此方法，該電容數(shù)組的每一電容系可以個別地進行測試，并且，該等個別的電容系可以接續(xù)地進行檢查，并受到該解多任務(wù)器的控制。在此方法中，系可以獲得該電容數(shù)組之該等電容數(shù)值的一連續(xù)影像。
該用于對該電容循環(huán)地進行充電以及放電的裝置系較具優(yōu)勢地包括一第二切換裝置，而透過該第二切換裝置，該電容系可以被電連接至該電源，以及系可以自該電源被中斷，其中，該第二切換裝置系于該相對應(yīng)電容之一測試一開始執(zhí)行時即加以關(guān)閉。
該比較器輸出系較具優(yōu)勢地被電連接至一評估電路，而該評估電路系會執(zhí)行該信號在該比較器輸出處的一計數(shù)、或是頻率頻估。舉例而言，處于該比較器輸出的信號脈沖系可以在一預(yù)設(shè)的觀察周期期間進行計數(shù)，而出現(xiàn)在該觀察周期終端的計數(shù)即為該循環(huán)頻率的一量測。
該評估電路系亦可以較具優(yōu)勢地包括一內(nèi)存，而在該內(nèi)存之中則儲存有將進行測試之至少一電容的一標稱數(shù)值，特別是一標稱計數(shù)、或一標稱數(shù)值容忍間隔，至于包含在該評估電路中的一比較裝置，其系會執(zhí)行該標稱數(shù)值、或該標稱數(shù)值間隔與在該計數(shù)、或頻率評估期間所獲得的評估結(jié)果之間的比較，特別地是，將進行測試之該電容數(shù)組之每一電容的該標稱數(shù)值、或標稱數(shù)值間隔系可以在該內(nèi)存中獲得。
根據(jù)本發(fā)明之該裝置系特別具有優(yōu)勢地加以建構(gòu)為在該集成電路中的一BIST，此系利用該電容數(shù)組而為該集成電路提供了一全自動自我測試，此電路系可以，舉例而言，為一數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器、或一振蕩器，特別地是，具有可調(diào)式晶體振蕩器的一多頻振蕩器。
在上述的方法中，根據(jù)本發(fā)明之方法系提供在該電容數(shù)組中該等電容數(shù)值之具有高正確性以及已包含之信息的一量化測試，此外，根據(jù)本發(fā)明的該方法系亦提供第三切換裝置的一測試，而透過該測試，利用該電容數(shù)組的該電路系會被連接至該等個別的電容，在此測試中，該等第三切換裝置的其中之一(亦即，將進行測試的那個)系會被關(guān)閉，再者，該第二切換裝置系會被連接至相同的電容，而在該相同電容的該第一切換裝置系會被打開，并且，一測試頻率系會經(jīng)由該已關(guān)閉的第三切換裝置而被施加至該電容，經(jīng)由該已關(guān)閉第二切換裝置所獲得的該信號系會被用于評估的目的。


在接下來的文章中，本發(fā)明系藉由一作為說明之實施例并且參考圖式而加以解釋，在圖式中，唯一的圖式系顯示具有BIST測試電路之一可調(diào)式晶體振蕩器的電路圖。
具體實施例方式
一電容數(shù)組1系具有N個電容C0，C1，…，CN，而該等電容C0，C1，…，CN系于每一例子中，與一電極連接至接地，至于其它的電極則被連接至開關(guān)S1[n]，S2[n]，S3[n]，n＝0，1，…，N，以及N系代表在該電容數(shù)組1中電容的數(shù)量，而實際上，該等開關(guān)S1[n]，S2[n]，S3[n]系藉由開關(guān)晶體管而加以執(zhí)行。
該電容數(shù)組1的該等電容Cn系可以有選擇性地經(jīng)由該等開關(guān)S2[n]而被連接至振蕩器電路，該振蕩器電路基本上系包括一場效晶體管(FET)2，而該場效晶體管2的汲極-源極路徑系，一方面，經(jīng)由負載輸入端而被連接至操作電壓VDD，并且，另一方面，經(jīng)由一另一開關(guān)晶體管5而被連接至接地。
該FET 2的閘極系被連接至該晶體振蕩器的XTAL輸入端(XTAL-晶體)，而一用于開啟該振蕩器的信號xtal_on系可以經(jīng)由該開關(guān)晶體管5的該閘極而進行施加，該開關(guān)晶體管4則是藉由活化該電容測試的一信號cteston而加以驅(qū)動，而該電容測試將于接下來的測試中有更詳盡的敘述。
該測試電路系包括一電流源6，一電壓比較器7，一計數(shù)器18，一解多任務(wù)器8，一邏輯單元9，一另一比較器10，以及一內(nèi)存11。
該電流源6的輸出系可以具選擇性地經(jīng)由該等開關(guān)S1[n]而被連接至該等電容Cn，而其系亦可以經(jīng)由一線路12而被連接至該電壓比較器7的非反相輸入端，再者，該電壓比較器7的反相輸入端系被連接至一預(yù)設(shè)的參考電壓Vref，而該電壓比較器7的輸出信號系被供給至該計數(shù)器18以及至該解多任務(wù)器8之信號輸出兩者，該解多任務(wù)器8的n個輸出信號系具有字符寬度n，并經(jīng)由一控制數(shù)據(jù)連接13被供給至該電容數(shù)組1，而個別之位系會決定該電容數(shù)組1之該等開關(guān)S3[n]的切換狀態(tài)，因此，每一別電容Cn的放電程序系可以選擇性地加以開始以及結(jié)束，并且，系與在其它電容之該等開關(guān)S3[n]的開關(guān)位置無關(guān)。
該計數(shù)器18系被供給以一高計數(shù)頻率f0，而在其重設(shè)輸入端(resetinput)，系會出現(xiàn)一信號clkin，至于該計數(shù)器18的輸出系被供給至該比較器10的一第一輸入端，而經(jīng)由一第二輸入端，該比較器10系可以存取標稱電壓數(shù)值，以用于儲存在該內(nèi)存11中之標稱數(shù)值間隔，再者，為了提供該測試電路的高適應(yīng)性，該等標稱數(shù)值(或標稱數(shù)值間隔，分別地)系應(yīng)該為可程序化。
該測試活化信號cteston系經(jīng)由一控制線路14而分別被供給至該電壓比較器7，該解多任務(wù)器13，以及該比較器10的一輸入端pwron，其中，若是cteston＝1時，則該等單元系會被開啟。
該羅記電路9系被供給以該等信號swtesten以及ctestsw[n:0]。該swtesten信號系載明要執(zhí)行一電容測試(swtesten＝0)、或是要執(zhí)行該等開關(guān)S2[n]的一測試(swtesten＝1)，至于要進行測試之分別的電容、或開關(guān)S2[n]系經(jīng)由對ctestsw[n:0]之程序化而加以選擇。
該邏輯電路9系將字符寬度n的一控制信號15提供至該解多任務(wù)器之該控制輸入端，而正如已經(jīng)提及的，該等開關(guān)S3[n]系經(jīng)由此而加以尋址，因為該內(nèi)存11的地址譯碼器系亦被連接至該邏輯電路19經(jīng)由一地址數(shù)據(jù)鏈路19所輸出的控制信號15，因此，正確的標稱數(shù)值(亦即，分配至目前所測試之電容者)系在每一例子中進行該取，再者，該邏輯電路9系會產(chǎn)生字符寬度n的一控制信號6，以用于控制該等開關(guān)S2[n]，以及會產(chǎn)生字符寬度n的一控制信號17，以用于控制該等開關(guān)S1[n]。
該測試電路之操作如下在該BIST期間，F(xiàn)ET 2系經(jīng)由該信號xtal_on＝0而進行去活化。
正如已經(jīng)提及的，測試順序系藉由該信號cteston＝1而加以活化，而該控制信號swtesten系被用于選擇要進行測試的是該等電容Cn或是該等開關(guān)S2[n]1.測試該等電容Cn(swtesten＝0)。
為了檢查該等電容Cn，舉例而言，13MHz的，一時脈clkin系被施加至該XTAL輸入端，亦即，被施加至FET 2的該閘極，而且，該時脈clkin系亦會計時該邏輯電路9，該解多任務(wù)器8以及該內(nèi)存11的地址譯碼器(未顯示)，再者，該時脈clkin系會重設(shè)該計數(shù)器18，亦即，其系會載明時間窗口，而在該范圍內(nèi)，位在該電壓比較器7之輸出的脈沖系會進行計數(shù)。
在該等電容Cn的測試期間，該等開關(guān)S1[n]以及S3[n]系會選擇性地藉由該邏輯電路9而加以驅(qū)動，而將進行測試之該電容Cn的該開關(guān)S1[n]系會被關(guān)閉，且該開關(guān)S3[n]的位置系藉由控制數(shù)據(jù)連接13而加以控制，同時，該電流源6系加以活化，并且，系傳遞一固定電流I0。
舉例而言，電容C0系進行測試。在一第一充電階段，該開關(guān)S1
系被關(guān)閉，而開關(guān)S3
系被開啟，接著，該電容C0系藉由該電流源6而進行充電，直到該充電電壓到達一數(shù)值Vref為止，在此瞬間，該電壓比較器7系會產(chǎn)生一計數(shù)脈沖的上升緣，其系會增加該計數(shù)器18，并且，在同時間，會經(jīng)由該解多任務(wù)器8而關(guān)閉該所選擇的開關(guān)S2
，因此，該電容C0系進行放電，而如此的結(jié)果是，電壓系會在該電壓比較器7的非反相輸入端處下降，并且，在該電壓比較器之輸出處的信號數(shù)值系會改變，而此在信號數(shù)值中的改變系會結(jié)束該技術(shù)脈沖，并且打開該開關(guān)S3
，據(jù)此，一新的充電階段開始。
在藉由該重設(shè)時脈clkin而預(yù)先決定周期之后，該比較器10系會比較該計數(shù)以及對應(yīng)至該電容C0的標稱數(shù)值(或標稱數(shù)值間隔)，在該比較器10之該輸出20處的比較信號變量系會載明該計數(shù)是否相符于在容忍限制范圍內(nèi)的標稱數(shù)值，若答案為是時，則該電容C0即已通過該測試，但若是答案為否時，則該電容系被視為有缺陷、或是在容忍范圍之外。
藉由該邏輯電路9的控制，所有的(或是僅一特別群組的)電容Cn系皆可以在多任務(wù)循環(huán)clkin中，以此方法進行檢查，而此方法的正確性系取決于該充電電流之?dāng)?shù)值的瞬時固定性(temporalconstancy)，再者，該電容量測的一非常高的正確性系可以利用會產(chǎn)生一穩(wěn)定的(與溫度無關(guān)，暫時固定的)充電電流的一電流源6而加以達成，亦即，藉由利用一外部的參考。
2.測試該等開關(guān)S2[n](swtesten＝1)該電流源6系為了測試該等開關(guān)S2[n]而進行去活化，一外部的時脈系為了負載而被施加于該輸入端3。而由于將進行測試的該等開關(guān)S2[n]以及相關(guān)的開關(guān)S1[n]系加以關(guān)閉，因此，該外部時脈系經(jīng)由線路12而被導(dǎo)通至該電壓比較器7的該非反相輸入端，若是該開關(guān)S2[n]以及該開關(guān)S1[n]系正確地進行操作時，則位在該電壓比較器7之輸出處的該信號數(shù)值系會依照該外部時脈而改變，而此乃是以已經(jīng)敘述以及記述過的方式，并藉由該計數(shù)器18、該比較器10，以及可能該內(nèi)存11而加以決定，舉例而言，亦經(jīng)由該比較器輸出20。
權(quán)利要求
1.一種用于在一集成電路中測試一包括復(fù)數(shù)電容之電容數(shù)組(1)的裝置，其系包括-一電源(6)；-一用于對該等電容(Cn)的至少其中之一循環(huán)地進行充電以及放電的裝置(S1[n]，S3[n]，7，8)，其系被饋送以該電源(6)，且該循環(huán)頻率系取決于該電容(Cn)的數(shù)值；以及-一用于測量該循環(huán)頻率、或該循環(huán)頻率所影響之一數(shù)量的裝置(18)。
2.根據(jù)申請專利范圍第1項所述之裝置，其特征在于，該用于對該電容(Cn)循環(huán)地進行充電以及放電的裝置(S1[n]，S3[n]，7，8)系包括-一比較器(7)，其系用于比較一充電電壓以及一參考數(shù)值(Vref)；以及-一第一切換裝置(S1[n])，其系受該比較器輸出的控制，以用于在該充電電壓已經(jīng)達到該參考數(shù)值(Vref)時，對該電容(Cn)進行放電。
3.根據(jù)申請專利范圍第1或第2項所述之裝置，其特征在于，-一第一切換裝置(S3[n])系于每一例子中被分配至在該電容數(shù)組(1)中將進行測試的每一電容(Cn)；以及-一解多任務(wù)器(8)系被提供于該比較器輸出以及該受控制之第一切換裝置(S3[n])之間。
4.根據(jù)申請專利范圍第2或第3項所述之裝置，其特征在于，該用于對該電容(Cn)循環(huán)地進行充電以及放電的裝置(S1[n]，S3[n]，7，8)系包括一第二切換裝置(S1[n])，而透過該第二切換裝置(S1[n])，該電容(Cn)系可以被電連接至該電源(6)，以及系可以自該電源(6)被中斷。
5.根據(jù)申請專利范圍第4項所述之裝置，其特征在于，在每一例子中，一第二切換裝置(S1[n])系被分配至在該電容數(shù)組(1)中將進行測試的每一電容(Cn)。
6.根據(jù)申請專利范圍第2至第5項其中之一所述之裝置，其特征在于，該比較器輸出系被電連接至一評估電路(18、10、11)，而該評估電路系會執(zhí)行該信號在該比較器輸出處的一計數(shù)、或是頻率頻估。
7.根據(jù)申請專利范圍第6項所述之裝置，其特征在于，該評估電路(18、10、11)系包括電連接至該比較器輸出的一計數(shù)器(18)。
8.根據(jù)申請專利范圍第6或第7項其中之一所述之裝置，其特征在于，該評估電路(18、10、11)系包括-一內(nèi)存(11)，而在該內(nèi)存之中系儲存有將進行測試之至少一電容(Cn)的一標稱數(shù)值，特別是一標稱計數(shù)；以及-一比較裝置(10)，以用于比較該標稱數(shù)值以及在該計數(shù)或頻率評估期間所獲得的評估結(jié)果。
9.根據(jù)前述申請專利范圍其中之一所述之裝置，其特征在于，該裝置系加以建構(gòu)為在該集成電路中的BIST裝置。
10.一種包括根據(jù)前述申請專利范圍其中之一所述之一電容數(shù)組的電路，其特征在于，該電路系可以經(jīng)由第三切換裝置(S2[n])而被連接至該電容數(shù)組(1)的該等電容(Cn)。
11.一種數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器，其系包括根據(jù)前述申請專利范圍其中之一所述的一電容數(shù)組(1)。
12.一種振蕩器，其系包括根據(jù)前述申請專利范圍其中之一所述的一電容數(shù)組(1)。
13.一種用于在一集成電路中測試一包括復(fù)數(shù)電容之電容數(shù)組(1)的方法，其系包括下列步驟-循環(huán)地對該等電容(Cn)的至少其中之一進行充電以及放電，而該循環(huán)頻率系取決于該電容(Cn)的數(shù)值；以及-測量該循環(huán)頻率、或該循環(huán)頻率所影響之一數(shù)量。
14.根據(jù)申請專利范圍第13項所述之方法，其特征在于，該循環(huán)地進行充電以及放電的步驟系更包括下列步驟-比較該充電電壓以及一參考數(shù)值(Vref)；以及-關(guān)閉一第一切換裝置(S1[n])，而在該充電電壓已經(jīng)達到該參考數(shù)值(Vref)時，該第一切換裝置系會于其關(guān)閉狀態(tài)中對該電容(Cn)進行放電。
15.根據(jù)申請專利范圍第13或第14項所述之方法，其特征在于，在每一例子中，一第一切換裝置(S3[n])系被分配至在該電容數(shù)組(1)中將進行測試的每一電容(Cn)，而該方法系更包括下列步驟-時分多工地(time-division-multiplexed)驅(qū)動該第一切換裝置(S3[n])。
16.根據(jù)申請專利范圍第15項所述之方法，其特征在于，該等電容(Cn)系可以在每一例子中，經(jīng)由一第二切換裝置(S1[n])而被電連接至一電源(6)，以及系可以自該電源(6)被中斷，而該方法更包括下列步驟-在該第一切換裝置(S3[n])之多任務(wù)速率驅(qū)動該第二切換裝置(S1[n])。
17.根據(jù)申請專利范圍第14至第16項其中之一所述之方法，其特征系在于下列步驟-藉由一計數(shù)、或頻率頻估裝置(18)而評估該比較信號。
18.根據(jù)申請專利范圍第17項所述之裝置，其特征在于，該評估步驟系更包括下列步驟-呼叫儲存在一內(nèi)存(11)中將進行測試之至少一電容(Cn)的一標稱數(shù)值，特別是一標稱計數(shù)；以及-比較(10)該標稱數(shù)值以及在該計數(shù)、或頻率評估期間所獲得的評估結(jié)果。
19.根據(jù)申請專利范圍第13至第18項其中之一所述之方法，其特征在于，該方法系為一BIST方法。
20.根據(jù)申請專利范圍第13至第19項其中之一所述之方法，其中，一電路系可以經(jīng)由一第三切換裝置(S2[n])而被連接至該電容數(shù)組的該等電容，其特征在于下列步驟-關(guān)閉該第三切換裝置(S2[n])的至少其中之一；-關(guān)閉在該相同電容(Cn)的該第二切換裝置(S1[n])；-打開在該相同電容(Cn)的該第一切換裝置(S3[n])；-經(jīng)由該已關(guān)閉之第三切換裝置(S2[n])而施加一測試頻率至該電容(Cn)；以及-評估經(jīng)由該已關(guān)閉之第二切換裝置(S1[n])所獲得的該信號(12)。
全文摘要
一種用于在一集成電路中、測試在一電容數(shù)組中之復(fù)數(shù)電容(C
文檔編號G01R31/28GK1598603SQ20041007856
公開日2005年3月23日 申請日期2004年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月15日
發(fā)明者G·里普馬, D·普哈姆-斯特納, E·瓦格納 申請人:因芬尼昂技術(shù)股份公司