專利名稱：集成電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括在正電源端子與負(fù)電源端子之間串聯(lián)布置的第一對開關(guān)器件的集成電路和一種測試這樣的集成電路的方法。
背景技術(shù)：
D類放大器常用作消費(fèi)者、汽車和移動應(yīng)用中的揚(yáng)聲器驅(qū)動器。D類放大器的關(guān)鍵部分是輸出級，在圖I中示出了輸出級的典型示例。它由交替地將輸出節(jié)點(diǎn)Vtjut連接到負(fù)(-Vsup)或者正(Vsup)電源軌的兩個大的功率晶體管I和2組成。低側(cè)功率晶體管2的柵極由柵極驅(qū)動器3控制，該柵極驅(qū)動器將柵極充電至最大電壓Vam以接通它或者將柵極短接到源極以關(guān)斷它。高側(cè)功率晶體管I的柵極驅(qū)動器4是·互補(bǔ)的。柵極驅(qū)動器由開關(guān)控制邏輯電路5控制。在圖I中也示出了由參考晶體管6、7和比較器8、9形成的過電流檢測電路。過電流檢測一般在功率放大器中用來保護(hù)它們免受過載的影響并且使它們耐受短路。通過將功率晶體管I和2的漏極-源極電壓與用參考電流源10生成的恒定參考電流Ikef偏置的小得多的參考晶體管6和7的漏極-源極電壓相比較來完成過電流檢測。僅在對應(yīng)的功率晶體管1、2接通時，比較器8、9的輸出才有效。在這一情況下，參考晶體管6、7和功率晶體管
1、2具有相等柵極和源極電壓。如果功率晶體管的寬度與長度縱橫比比參考晶體管的寬度與長度縱橫比大N倍，則用于功率晶體管的過電流閾值等于N*Ikef。也在開關(guān)模式電源控制器設(shè)備中使用與這一輸出級相似的電路。大量生產(chǎn)包括這種輸出級的集成電路，并且為了確保每個產(chǎn)品的質(zhì)量，工業(yè)上在晶片上(即在鋸切和封裝之前)測試它們。用包括可編程信號生成器和電源生成器、電壓計和電流計以及數(shù)字接口的專用測試設(shè)備(稱為測試器)完成工業(yè)測試。用精確布置于所謂的探針卡上的針狀探針接觸各個集成電路以確切匹配受測試的集成電路的鍵合焊盤的位置。D類輸出級中的功率晶體管覆蓋大量芯片區(qū)域并且針對柵極泄漏和接通電阻被徹底測試。對于接通電阻測試，接通待測試的功率晶體管并且在施加大電流之時測量漏極-源極電壓。優(yōu)選地，電流等于或者接近過電流閾值。這使測量代表現(xiàn)實(shí)應(yīng)用并且允許測試過電流檢測電路。然而，針狀探針可以處理的最大電流通常小于功率晶體管的過電流閾值。通過將功率晶體管拆分成可以以M乘以更小電流來依次測試的M個更小區(qū)段來解決這一問題。通過使用可以使用繼電器開關(guān)的外部電阻器陣列來控制測量電流。在典型情況下，功率晶體管具有一次一個地接通的8個區(qū)段。通過閉合繼電器來逐步增加電流直至觸發(fā)過電流檢測。外部電流由稱為受控電壓-電流源計(CVI)的儀器供應(yīng)和測量。借助如下模擬復(fù)用器測量漏極-源極電壓，該復(fù)用器將功率晶體管的漏極和源極連接到測試管腳或者焊盤。在稱為處置器(handler)的如下電路板上組裝電阻器和繼電器，該電路板也包含探針卡并且充當(dāng)在受測試的器件(DUT)與測試器之間的接口。工業(yè)測試的成本是總產(chǎn)品價格的一大部分并且與測試的總時間成正比例。為了加速測試時間，并行地測試DUT是有利的。優(yōu)選地，用單個探針卡接觸多個DUT以支持器件的并行測試。然而，處置器上的空間的量是有限的。在一些情況下，這意味著為了完成接通電阻測量而需要的外部硬件實(shí)際是可以并行測試的器件數(shù)目的限制因素。另一問題涉及測量速度和準(zhǔn)確性。通過隨后閉合繼電器來減少外部電阻的過程相對緩慢并且具有有限分辨率。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種集成電路，該集成電路包括在正電源端子與負(fù)電源端子之間串聯(lián)布置的第一對開關(guān)器件，其中該集成電路在操作模式與測試模式之間可切換，在操作模式中，驅(qū)動第一對開關(guān)器件以將正電源端子或者負(fù)電源端子耦合到輸出端 子，在測試模式中，驅(qū)動集成電路上的電流源以使所需電流在第一對開關(guān)器件中的第一開關(guān)器件中流動。通過使用集成電流源而不是使用外部可切換電阻器，本發(fā)明克服上文闡述的問題，這是因?yàn)榭梢韵幹闷魃系乃型獠坎考?。另外，避免了使用繼電器，由此加速測試過程。通常，電流源是第一對開關(guān)器件中的第二開關(guān)器件。因此，可以使用互補(bǔ)功率晶體管作為電流源以使所需電流在第一對開關(guān)器件中的第一開關(guān)器件中流動。備選地，電流源是集成電路上的第二對開關(guān)器件之一。在這一情況下，將提供連接第一對開關(guān)器件和第二對開關(guān)器件的輸出端子的外部連接，使得電流路徑存在于二者之間。這具有的優(yōu)點(diǎn)是，也加壓于與輸出端子的連接并且對其進(jìn)行測試。在另一實(shí)施例中，電流源是多個開關(guān)器件，每個開關(guān)器件形成集成電路上的多對開關(guān)器件之一。這具有的優(yōu)點(diǎn)是，在測試期間在電流源中的功率耗散分布于更大區(qū)域之上，這減少溫度增加。通常，第一對開關(guān)器件是一對互補(bǔ)MOSFET晶體管。集成電路還可以包括過電流檢測電路，適于當(dāng)在操作模式中時檢測在第一對開關(guān)器件中的第一開關(guān)器件中流動的過量電流并且當(dāng)在測試模式中時驅(qū)動電流源以引起所需電流流動?！斑^量電流”意味著超過過電流限制或者閾值的電流?？梢酝ㄟ^使用過電流檢測電路作為反饋回路中的誤差放大器將電流調(diào)節(jié)成所需電流。通過將所需電流調(diào)節(jié)至恰好低于并且隨后恰好高于過電流閾值的水平,測試過電流檢測的功能而無需測試程序中的序列以通過開關(guān)電阻器組來確定這一水平。過電流檢測電路優(yōu)選地包括跨導(dǎo)放大器，配置成當(dāng)在測試模式中時用代表在輸出端子的電壓與參考電壓之間的差值的信號驅(qū)動電流源；以及電壓偏移電路，可控制成將偏移電壓與差值相加或者從差值減去偏移電壓?？鐚?dǎo)放大器和電壓偏移電路通常被配置成當(dāng)在操作模式中時進(jìn)入高阻抗?fàn)顟B(tài)。集成電路通常還包括驅(qū)動器電路，用于當(dāng)在操作模式中時驅(qū)動第一對開關(guān)器件中的第二開關(guān)器件，其中驅(qū)動器電路被配置成當(dāng)在測試模式中時進(jìn)入高阻抗?fàn)顟B(tài)。集成電路還可以包括模擬復(fù)用器，用于測量跨第一對開關(guān)器件中的第一開關(guān)器件和/或第二開關(guān)器件的電壓?？梢詫⒔油娮栌嬎銥闇y量的電壓(例如，在開關(guān)器件為MOSFET時的漏極-源極電壓)與電源電流之比。
第一對開關(guān)器件通常形成D類音頻放大器的部分或者開關(guān)模式電源控制器的部分。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種測試根據(jù)本發(fā)明的第一方面的集成電路的方法，該方法包括將集成電路切換到測試模式；驅(qū)動集成電路上的電流源以使所需電流在第一對開關(guān)器件中的第一開關(guān)器件中流動；以及根據(jù)預(yù)定測試協(xié)議分析輸出信號。在一個實(shí)施例中，所需電流超過過電流限制，并且輸出信號是指示過量電流在第一對開關(guān)器件中的第一開關(guān)器件中流動的過電流檢測信號。在另一實(shí)施例中，輸出信號是跨第一對開關(guān)器件中的第一開關(guān)器件的電壓。這實(shí)現(xiàn)支持根據(jù)代表跨第一對開關(guān)器件中的第一開關(guān)器件的電壓的輸出信號和向第一對開關(guān)器件中的第一開關(guān)器件供應(yīng)的電流計算接通電阻。


現(xiàn)在將參照以下附圖具體描述本發(fā)明的示例，其中圖I示出了現(xiàn)有技術(shù)的D類輸出級；圖2示出了本發(fā)明的一個實(shí)施例；圖3示出了圖2的實(shí)施例的增強(qiáng)；并且圖4示出了具有可控偏移的運(yùn)算跨導(dǎo)放大器。
具體實(shí)施例方式在圖2中，PMOS功率晶體管11與NMOS功率晶體管12串聯(lián)耦合在正(Vsup)電源軌與負(fù)(-Vsup)電源軌之間。PMOS功率晶體管11和NMOS功率晶體管12形成D類放大器的輸出級的部分并且在集成電路上。集成電路在操作模式與測試模式之間可切換。在操作模式中，PMOS功率晶體管11和NMOS功率晶體管12由驅(qū)動器電路(未示出)驅(qū)動以產(chǎn)生如下輸出信號，該輸出信號是輸入信號的放大版本。在測試模式中，PMOS功率晶體管11由也在集成電路上的電壓源13偏置以充當(dāng)用于在NMOS功率晶體管12的接通電阻測量中使用的電流源。電流的路徑在圖2中由箭頭示出，并且它從CVI 14流向PMOS功率晶體管11的源極、經(jīng)過PMOS功率晶體管11并且流入NMOS功率晶體管12中。電流由CVI測量，并且使用模擬復(fù)用器15來測量NMOS功率晶體管12的漏極-源極電壓，該復(fù)用器在測試管腳16處產(chǎn)生輸出信號。因此，可以通過將測量的電壓除以測量的電流來確定NMOS功率晶體管12的接通電阻。存在可以生成適當(dāng)控制電壓Vrfri以驅(qū)動PMOS功率晶體管11的柵極的各種方式。一種特別有利的方式是使用如圖3中所示的與NMOS功率晶體管12集成的過電流檢測電路。過電流檢測電路包括具有如下寬度與長度縱橫比的NMOS參考晶體管17和與參考晶體管17串聯(lián)的參考電流源18，該寬度與長度縱橫比是NMOS功率晶體管12的寬度與長度縱橫比的N分之一。選擇參考電流Ikef為NMOS功率晶體管12的過電流限制或者閾值的N分之一，使得在流過NMOS功率晶體管12的電流達(dá)到過電流限制時NMOS功率晶體管12和NMOS參考晶體管17 二者的漏極-源極電壓二者將相同。線性放大器19放大在Vtjut(NMC)S功率晶體管12的漏極電壓)與Vkef(NMC)S參考晶體管17的漏極電壓)之間的電壓差。來自線性放大器19的輸出耦合到比較器20，該比較器在Vwt超過Vkef時被觸發(fā)并且使驅(qū)動器電路關(guān)斷以保護(hù)NMOS功率晶體管12免受:損壞。在線性放大器19的輸出處的放大的電壓差也用來驅(qū)動運(yùn)算跨導(dǎo)放大器(OTA) 21，該OTA控制PMOS功率晶體管11的柵極電壓。偏移電路22向0TA21的輸入施加小偏移電壓Votfsetij可以切換Vwfset的極性。因此，根據(jù)Votfset的符號將經(jīng)過PMOS功率晶體管11的電流設(shè)置為恰好低于或者恰好高于過電流閾值N*Ikef。以這一方式，可以測試過電流檢測電路的功能。通過向過電流檢測電路添加OTA 21和偏移電路22而形成的反饋回路的穩(wěn)定性由如下主極點(diǎn)確保，該主極點(diǎn)由OTA 21和PMOS功率晶體管11的非常大的輸入電容形成。顯然，互補(bǔ)回路可以用來測量PMOS功率晶體管11的接通電阻和過電流閾值水平。在這一情況下，使用NMOS功率晶體管12作為電流源?！ぎ?dāng)在如圖3中所示的測試模式中時，將PMOS功率晶體管11的柵極-驅(qū)動器電路置于高阻抗模式。另一方面，在操作模式期間，將OTA 21置于高阻抗模式。在圖4中示出了用于具有可控偏移電壓的OTA的非常簡單的電路；這因此組合圖3中所示的OTA 21和偏移電路22的功能。在這一電路中，長尾對由晶體管23、24形成，這些晶體管具有由晶體管25、26形成的電流鏡作為它們的負(fù)載。在晶體管23、24的源極之間提供一組三個電阻器27、28、29。在晶體管23、24的兩個源極電路之間共享電阻器29。長尾對中的電流由尾電流源30提供，該尾電流源由相應(yīng)的晶體管31、32耦合到電阻器29的任一側(cè)。向晶體管31、32供應(yīng)輸入信號offset及其反信號。因此，當(dāng)晶體管31接通時，晶體管32關(guān)斷并且反之亦然。這保證晶體管23、24的源極電壓將總是相互略微偏移。因此，根據(jù)數(shù)字輸入信號offset的值，輸入?yún)⒖计齐妷菏钦蛘哓?fù)ITAttXRA。這一電路是圖3中所示的測量回路所需要的僅有附加硬件。所有其它元件已經(jīng)在圖I的電路中可用。通過將尾電流Iim減少至零來使0TA21進(jìn)入高阻抗模式。對于互補(bǔ)控制回路，相同的電路可以使用于互補(bǔ)布置中。在測試時，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)切換(toggle)輸入信號偏移引起向NMOS功率晶體管12供應(yīng)的電流的少量變化，該變化足以在比較器20的輸出處觸發(fā)ocl信號。作為圖3中所示配置的備選，用來向NMOS功率晶體管12供應(yīng)電流的PMOS功率晶體管不必在相同支路中。如果多于一個D類半橋(即，成對NMOS和PMOS功率晶體管)在相同芯片上，則可以使用其它半橋之一的PMOS功率晶體管作為電流源。在這一情況下，必須提供將兩個半橋的輸出連接的外部連接，使得在二者之間的電流路徑是可能的。這具有的優(yōu)點(diǎn)是，加壓于到輸出的連接并且對其進(jìn)行測試。另一備選是將所有可用D類輸出級的PMOS功率晶體管一起用作單個電流源。這具有的優(yōu)點(diǎn)是，在測試期間在PMOS功率晶體管中的耗散分布于更大區(qū)域之上，這減少溫度增加。在D類音頻放大器和DC-DC轉(zhuǎn)換器中發(fā)現(xiàn)這一個類型的半橋，并且本發(fā)明可以應(yīng)用于兩個類型的電路中。本領(lǐng)域技術(shù)人員在實(shí)現(xiàn)要求保護(hù)的本發(fā)明時可以從對附圖、公開內(nèi)容和所附權(quán)利要求的研讀中理解和實(shí)現(xiàn)對公開的實(shí)施例的其它變化。在權(quán)利要求中，詞語“包括”未排除其它元件或者步驟，并且不定冠詞“一個/ 一種”未排除多個/多種。單個處理器或者其它單元可以實(shí)現(xiàn)在權(quán)利要求中記載的若干項(xiàng)的功能。在互不相同的從屬權(quán)利要求中記載某些措施這僅有的事實(shí)并不指示不能有利地使用這些措施的組合。權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記
不應(yīng)解釋為限制范圍。
權(quán)利要求
1.一種集成電路，包括在正電源端子與負(fù)電源端子之間串聯(lián)布置的第一對(11，12)開關(guān)器件，其中所述集成電路在操作模式與測試模式之間可切換，在所述操作模式中，驅(qū)動所述第一對(11，12)開關(guān)器件以將所述正電源端子或者所述負(fù)電源端子耦合到輸出端子，在所述測試模式中，驅(qū)動所述集成電路上的電流源以使所需電流在所述第一對(11，12)開關(guān)器件中的第一開關(guān)器件(12)中流動。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的集成電路，其中所述電流源是所述第一對開關(guān)器件中的第二開關(guān)器件(11)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的集成電路，其中所述電流源是所述集成電路上的第二對開關(guān)器件中的一個開關(guān)器件。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的集成電路，其中所述電流源是多個開關(guān)器件，每個所述開關(guān)器件形成所述集成電路上的多對開關(guān)器件之一。
5.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的集成電路，其中所述第一對(11，12)開關(guān)器件是一對互補(bǔ)MOSFET晶體管。
6.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的集成電路，還包括過電流檢測電路，適于當(dāng)在所述操作模式中時檢測在所述第一對開關(guān)器件中的所述第一開關(guān)器件中流動的過量電流并且當(dāng)在所述測試模式中時驅(qū)動所述電流源以弓I起所述所需電流流動。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的集成電路，其中所述過電流檢測電路包括跨導(dǎo)放大器(21)，配置成當(dāng)在所述測試模式中時用代表在所述輸出端子的電壓與參考電壓之間的差值的信號驅(qū)動所述電流源；以及電壓偏移電路(22)，可控制成將偏移電壓與所述差值相加或者從所述差值減去所述偏移電壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的集成電路，其中所述跨導(dǎo)放大器(21)和電壓偏移電路(22)被配置成當(dāng)在所述操作模式中時進(jìn)入高阻抗?fàn)顟B(tài)。
9.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的集成電路，還包括驅(qū)動器電路，用于當(dāng)在所述操作模式中時驅(qū)動所述第一對開關(guān)器件中的所述第二開關(guān)器件(11)，其中所述驅(qū)動器電路被配置成當(dāng)在所述測試模式中時進(jìn)入高阻抗?fàn)顟B(tài)。
10.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的集成電路，還包括模擬復(fù)用器(15)，用于測量跨所述第一對開關(guān)器件中的所述第一開關(guān)器件和/或所述第二開關(guān)器件的電壓。
11.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的集成電路，其中所述第一對(11，12)開關(guān)器件形成D類音頻放大器的部分或者開關(guān)模式電源控制器的部分。
12.—種測試根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的集成電路的方法，所述方法包括將所述集成電路切換到所述測試模式；驅(qū)動所述集成電路上的所述電流源以使所述所需電流在所述第一對開關(guān)器件中的所述第一開關(guān)器件(12)中流動；以及根據(jù)預(yù)定測試協(xié)議分析輸出信號。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述所需電流超過過電流限制并且所述輸出信號是指示過量電流在所述第一對開關(guān)器件中的所述第一開關(guān)器件(12)中流動的過電流檢測信號。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述輸出信號是跨所述第一對開關(guān)器件中的所述第一開關(guān)器件(12)的電壓。
全文摘要
公開了一種集成電路，該集成電路包括在正電源端子與負(fù)電源端子之間串聯(lián)布置的第一對(11，12)開關(guān)器件。該集成電路在操作模式與測試模式之間可切換，在操作模式中驅(qū)動第一對(11，12)開關(guān)器件以將正電源端子或者負(fù)電源端子耦合到輸出端子，在測試模式中驅(qū)動集成電路上的電流源以使所需電流在第一對(11，12)開關(guān)器件中的第一開關(guān)器件(12)中流動。
文檔編號G01R31/28GK102955125SQ20121031050
公開日2013年3月6日 申請日期2012年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月25日
發(fā)明者M·貝爾庫特 申請人:Nxp股份有限公司