CN1598603A - 集成电路中测试电容数组之装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于在一集成电路中、测试在一电容数组中之复数电容(C0，…，CN)的装置，其系包括一电源(6)，以及一用于对该等电容(C0，…，CN)的至少其中之一循环地进行充电以及放电的装置(S1 [n]，12，7，8)，而其系被馈送以该电源(6)。且在此装置中，该循环频率系取决于该电容(C0，…，CN)的数值，该循环频率、或该循环频率的一数量特征系藉由一装置(18)而加以测量。

Description

集成电路中测试电容数组之装置及方法
技术领域
本发明系相关于一种用于在一集成电路中测试一电容数组的装置以及方法。
背景技术
在集成电路中使用电容数组系为已知，并系已经在一些不同的电路中加以执行，而如此具有电容数组之集成电路的例子系为数字/模拟转换器、或可调式晶体振荡器。
之前，被包含在该等集成电路中的该等电容数组系已经大部分地藉由模拟装置而进行测试，例如，以一电压或电流来测试被用于检查在该电容数组中之该等个别电容的电容器平板之间是否具有一短路的方式，而通常，这些测试仅提供该所测试之电容系为有缺陷、或是可操作的信息，但此方法并不会提供有关所测试电容之数值的精准定量，而由于利用该电容数组之电路，例如，数字/模拟转换器或晶体振荡电路，的用处系决然地取决于在所维持之该电容数组中所需的电容数值，因此，这在测试加权电容数组时系显得特别不利。
发明内容
因此，本发明系以产生用于测试在一集成电路中之一电容数组的装置以及方法的目的作为基础，而其亦可以具有高准确性地决定该等个别电容之数值，特别地是，该装置以及该方法系应该具有可以被执行为全自动之内建自我测试(BIST)的本质。
形成本发明之基础的目的系藉由独立申请专利范围的特征而加以达成，至于本发明较具优势的实施例以及发展则是载明于附属申请专利范围之中。
根据申请专利范围第一项，该用于在一集成电路中测试一包括复数电容之电容数组的装置，系包括一电源，其系馈送至一用于对在该电容数组中之该等电容的至少其中之一循环地进行充电以及放电的装置，并且，该循环的频率系取决于该进行测试电容的数值，而一用于测量该循环频率、或该循环频率所影响之一数量的装置系会致能该所测量之电容的该数值进行评估，因此，其系有可能决定该电容数值是否具有一预设的数值、或是分别地，是否位在一预设的容忍范围之内。
以电容频率转换作为基础的本发明系为电容数值提供非常正确的测量，而如此的结果是，该电容数值之单调性错误及/或非线性错误系可以进行侦测以及加以使用，举例而言，用于侦测一数字/模拟转换器的特征。再者，本发明系具有可以在数字技术中加以执行的优点，并且因此提供其执行为BIST的良好先决条件。
该用于对该(等)电容循环地进行充电以及放电的装置系较佳地包括一比较器，以用于比较一充电电压与一参考数值，以及由该比较器输出所驱动的一第一切换装置，以用于在该充电电压已经达到该参考数值时，对该电容进行放电。在此方法中，该比较器系可以是一多谐振荡器(multivibrator)，因为该比较器输出系会决定该充电阶段(放电/充电)。
原则上，该电容数组之一数量电容的一接点测试系为可能，在此例子中，此数量之电容系会被分配至一共同第一切换装置，然而，本发明一特别具有优势之实施例的特征系在于，一第一切换装置系在每一例子中被分配至在该电容数组中将进行测试的每一电容，以及根据本发明的该装置系具有一解多任务器，且该解多任务器系被提供于该比较器输出以及该受控制之第一切换装置之间的事实。藉由此方法，该电容数组的每一电容系可以个别地进行测试，并且，该等个别的电容系可以接续地进行检查，并受到该解多任务器的控制。在此方法中，系可以获得该电容数组之该等电容数值的一连续影像。
该用于对该电容循环地进行充电以及放电的装置系较具优势地包括一第二切换装置，而透过该第二切换装置，该电容系可以被电连接至该电源，以及系可以自该电源被中断，其中，该第二切换装置系于该相对应电容之一测试一开始执行时即加以关闭。
该比较器输出系较具优势地被电连接至一评估电路，而该评估电路系会执行该信号在该比较器输出处的一计数、或是频率频估。举例而言，处于该比较器输出的信号脉冲系可以在一预设的观察周期期间进行计数，而出现在该观察周期终端的计数即为该循环频率的一量测。
该评估电路系亦可以较具优势地包括一内存，而在该内存之中则储存有将进行测试之至少一电容的一标称数值，特别是一标称计数、或一标称数值容忍间隔，至于包含在该评估电路中的一比较装置，其系会执行该标称数值、或该标称数值间隔与在该计数、或频率评估期间所获得的评估结果之间的比较，特别地是，将进行测试之该电容数组之每一电容的该标称数值、或标称数值间隔系可以在该内存中获得。
根据本发明之该装置系特别具有优势地加以建构为在该集成电路中的一BIST，此系利用该电容数组而为该集成电路提供了一全自动自我测试，此电路系可以，举例而言，为一数字/模拟转换器、或一振荡器，特别地是，具有可调式晶体振荡器的一多频振荡器。
在上述的方法中，根据本发明之方法系提供在该电容数组中该等电容数值之具有高正确性以及已包含之信息的一量化测试，此外，根据本发明的该方法系亦提供第三切换装置的一测试，而透过该测试，利用该电容数组的该电路系会被连接至该等个别的电容，在此测试中，该等第三切换装置的其中之一(亦即，将进行测试的那个)系会被关闭，再者，该第二切换装置系会被连接至相同的电容，而在该相同电容的该第一切换装置系会被打开，并且，一测试频率系会经由该已关闭的第三切换装置而被施加至该电容，经由该已关闭第二切换装置所获得的该信号系会被用于评估的目的。
附图说明
在接下来的文章中，本发明系藉由一作为说明之实施例并且参考图式而加以解释，在图式中，唯一的图式系显示具有BIST测试电路之一可调式晶体振荡器的电路图。
具体实施方式
一电容数组1系具有N个电容C0，C1，…，CN，而该等电容C0，C1，…，CN系于每一例子中，与一电极连接至接地，至于其它的电极则被连接至开关S1[n]，S2[n]，S3[n]，n＝0，1，…，N，以及N系代表在该电容数组1中电容的数量，而实际上，该等开关S1[n]，S2[n]，S3[n]系藉由开关晶体管而加以执行。
该电容数组1的该等电容Cn系可以有选择性地经由该等开关S2[n]而被连接至振荡器电路，该振荡器电路基本上系包括一场效晶体管(FET)2，而该场效晶体管2的汲极-源极路径系，一方面，经由负载输入端而被连接至操作电压VDD，并且，另一方面，经由一另一开关晶体管5而被连接至接地。
该FET 2的闸极系被连接至该晶体振荡器的XTAL输入端(XTAL-晶体)，而一用于开启该振荡器的信号xtal_on系可以经由该开关晶体管5的该闸极而进行施加，该开关晶体管4则是藉由活化该电容测试的一信号cteston而加以驱动，而该电容测试将于接下来的测试中有更详尽的叙述。
该测试电路系包括一电流源6，一电压比较器7，一计数器18，一解多任务器8，一逻辑单元9，一另一比较器10，以及一内存11。
该电流源6的输出系可以具选择性地经由该等开关S1[n]而被连接至该等电容Cn，而其系亦可以经由一线路12而被连接至该电压比较器7的非反相输入端，再者，该电压比较器7的反相输入端系被连接至一预设的参考电压Vref，而该电压比较器7的输出信号系被供给至该计数器18以及至该解多任务器8之信号输出两者，该解多任务器8的n个输出信号系具有字符宽度n，并经由一控制数据连接13被供给至该电容数组1，而个别之位系会决定该电容数组1之该等开关S3[n]的切换状态，因此，每一别电容Cn的放电程序系可以选择性地加以开始以及结束，并且，系与在其它电容之该等开关S3[n]的开关位置无关。
该计数器18系被供给以一高计数频率f0，而在其重设输入端(resetinput)，系会出现一信号clkin，至于该计数器18的输出系被供给至该比较器10的一第一输入端，而经由一第二输入端，该比较器10系可以存取标称电压数值，以用于储存在该内存11中之标称数值间隔，再者，为了提供该测试电路的高适应性，该等标称数值(或标称数值间隔，分别地)系应该为可程序化。
该测试活化信号cteston系经由一控制线路14而分别被供给至该电压比较器7，该解多任务器13，以及该比较器10的一输入端pwron，其中，若是cteston＝1时，则该等单元系会被开启。
该罗记电路9系被供给以该等信号swtesten以及ctestsw[n:0]。该swtesten信号系载明要执行一电容测试(swtesten＝0)、或是要执行该等开关S2[n]的一测试(swtesten＝1)，至于要进行测试之分别的电容、或开关S2[n]系经由对ctestsw[n:0]之程序化而加以选择。
该逻辑电路9系将字符宽度n的一控制信号15提供至该解多任务器之该控制输入端，而正如已经提及的，该等开关S3[n]系经由此而加以寻址，因为该内存11的地址译码器系亦被连接至该逻辑电路19经由一地址数据链路19所输出的控制信号15，因此，正确的标称数值(亦即，分配至目前所测试之电容者)系在每一例子中进行该取，再者，该逻辑电路9系会产生字符宽度n的一控制信号6，以用于控制该等开关S2[n]，以及会产生字符宽度n的一控制信号17，以用于控制该等开关S1[n]。
该测试电路之操作如下：
在该BIST期间，FET 2系经由该信号xtal_on＝0而进行去活化。
正如已经提及的，测试顺序系藉由该信号cteston＝1而加以活化，而该控制信号swtesten系被用于选择要进行测试的是该等电容Cn或是该等开关S2[n]：
1.测试该等电容Cn(swtesten＝0)。
为了检查该等电容Cn，举例而言，13MHz的，一时脉clkin系被施加至该XTAL输入端，亦即，被施加至FET 2的该闸极，而且，该时脉clkin系亦会计时该逻辑电路9，该解多任务器8以及该内存11的地址译码器(未显示)，再者，该时脉clkin系会重设该计数器18，亦即，其系会载明时间窗口，而在该范围内，位在该电压比较器7之输出的脉冲系会进行计数。
在该等电容Cn的测试期间，该等开关S1[n]以及S3[n]系会选择性地藉由该逻辑电路9而加以驱动，而将进行测试之该电容Cn的该开关S1[n]系会被关闭，且该开关S3[n]的位置系藉由控制数据连接13而加以控制，同时，该电流源6系加以活化，并且，系传递一固定电流I0。
举例而言，电容C0系进行测试。在一第一充电阶段，该开关S1[0]系被关闭，而开关S3[0]系被开启，接着，该电容C0系藉由该电流源6而进行充电，直到该充电电压到达一数值Vref为止，在此瞬间，该电压比较器7系会产生一计数脉冲的上升缘，其系会增加该计数器18，并且，在同时间，会经由该解多任务器8而关闭该所选择的开关S2[0]，因此，该电容C0系进行放电，而如此的结果是，电压系会在该电压比较器7的非反相输入端处下降，并且，在该电压比较器之输出处的信号数值系会改变，而此在信号数值中的改变系会结束该技术脉冲，并且打开该开关S3[0]，据此，一新的充电阶段开始。
在藉由该重设时脉clkin而预先决定周期之后，该比较器10系会比较该计数以及对应至该电容C0的标称数值(或标称数值间隔)，在该比较器10之该输出20处的比较信号变量系会载明该计数是否相符于在容忍限制范围内的标称数值，若答案为是时，则该电容C0即已通过该测试，但若是答案为否时，则该电容系被视为有缺陷、或是在容忍范围之外。
藉由该逻辑电路9的控制，所有的(或是仅一特别群组的)电容Cn系皆可以在多任务循环clkin中，以此方法进行检查，而此方法的正确性系取决于该充电电流之数值的瞬时固定性(temporalconstancy)，再者，该电容量测的一非常高的正确性系可以利用会产生一稳定的(与温度无关，暂时固定的)充电电流的一电流源6而加以达成，亦即，藉由利用一外部的参考。
2.测试该等开关S2[n](swtesten＝1)：
该电流源6系为了测试该等开关S2[n]而进行去活化，一外部的时脉系为了负载而被施加于该输入端3。而由于将进行测试的该等开关S2[n]以及相关的开关S1[n]系加以关闭，因此，该外部时脉系经由线路12而被导通至该电压比较器7的该非反相输入端，若是该开关S2[n]以及该开关S1[n]系正确地进行操作时，则位在该电压比较器7之输出处的该信号数值系会依照该外部时脉而改变，而此乃是以已经叙述以及记述过的方式，并藉由该计数器18、该比较器10，以及可能该内存11而加以决定，举例而言，亦经由该比较器输出20。

Claims (20)

1.一种用于在一集成电路中测试一包括复数电容之电容数组(1)的装置，其系包括：
-一电源(6)；
-一用于对该等电容(Cn)的至少其中之一循环地进行充电以及放电的装置(S1[n]，S3[n]，7，8)，其系被馈送以该电源(6)，且该循环频率系取决于该电容(Cn)的数值；以及
-一用于测量该循环频率、或该循环频率所影响之一数量的装置(18)。
2.根据申请专利范围第1项所述之装置，其特征在于，该用于对该电容(Cn)循环地进行充电以及放电的装置(S1[n]，S3[n]，7，8)系包括：
-一比较器(7)，其系用于比较一充电电压以及一参考数值(Vref)；以及
-一第一切换装置(S1[n])，其系受该比较器输出的控制，以用于在该充电电压已经达到该参考数值(Vref)时，对该电容(Cn)进行放电。
3.根据申请专利范围第1或第2项所述之装置，其特征在于，
-一第一切换装置(S3[n])系于每一例子中被分配至在该电容数组(1)中将进行测试的每一电容(Cn)；以及
-一解多任务器(8)系被提供于该比较器输出以及该受控制之第一切换装置(S3[n])之间。
4.根据申请专利范围第2或第3项所述之装置，其特征在于，该用于对该电容(Cn)循环地进行充电以及放电的装置(S1[n]，S3[n]，7，8)系包括一第二切换装置(S1[n])，而透过该第二切换装置(S1[n])，该电容(Cn)系可以被电连接至该电源(6)，以及系可以自该电源(6)被中断。
5.根据申请专利范围第4项所述之装置，其特征在于，在每一例子中，一第二切换装置(S1[n])系被分配至在该电容数组(1)中将进行测试的每一电容(Cn)。
6.根据申请专利范围第2至第5项其中之一所述之装置，其特征在于，该比较器输出系被电连接至一评估电路(18、10、11)，而该评估电路系会执行该信号在该比较器输出处的一计数、或是频率频估。
7.根据申请专利范围第6项所述之装置，其特征在于，该评估电路(18、10、11)系包括电连接至该比较器输出的一计数器(18)。
8.根据申请专利范围第6或第7项其中之一所述之装置，其特征在于，该评估电路(18、10、11)系包括：
-一内存(11)，而在该内存之中系储存有将进行测试之至少一电容(Cn)的一标称数值，特别是一标称计数；以及
-一比较装置(10)，以用于比较该标称数值以及在该计数或频率评估期间所获得的评估结果。
9.根据前述申请专利范围其中之一所述之装置，其特征在于，该装置系加以建构为在该集成电路中的BIST装置。
10.一种包括根据前述申请专利范围其中之一所述之一电容数组的电路，其特征在于，该电路系可以经由第三切换装置(S2[n])而被连接至该电容数组(1)的该等电容(Cn)。
11.一种数字/模拟转换器，其系包括根据前述申请专利范围其中之一所述的一电容数组(1)。
12.一种振荡器，其系包括根据前述申请专利范围其中之一所述的一电容数组(1)。
13.一种用于在一集成电路中测试一包括复数电容之电容数组(1)的方法，其系包括下列步骤：
-循环地对该等电容(Cn)的至少其中之一进行充电以及放电，而该循环频率系取决于该电容(Cn)的数值；以及
-测量该循环频率、或该循环频率所影响之一数量。
14.根据申请专利范围第13项所述之方法，其特征在于，该循环地进行充电以及放电的步骤系更包括下列步骤：
-比较该充电电压以及一参考数值(Vref)；以及
-关闭一第一切换装置(S1[n])，而在该充电电压已经达到该参考数值(Vref)时，该第一切换装置系会于其关闭状态中对该电容(Cn)进行放电。
15.根据申请专利范围第13或第14项所述之方法，其特征在于，在每一例子中，一第一切换装置(S3[n])系被分配至在该电容数组(1)中将进行测试的每一电容(Cn)，而该方法系更包括下列步骤：
-时分多工地(time-division-multiplexed)驱动该第一切换装置(S3[n])。
16.根据申请专利范围第15项所述之方法，其特征在于，该等电容(Cn)系可以在每一例子中，经由一第二切换装置(S1[n])而被电连接至一电源(6)，以及系可以自该电源(6)被中断，而该方法更包括下列步骤：
-在该第一切换装置(S3[n])之多任务速率驱动该第二切换装置(S1[n])。
17.根据申请专利范围第14至第16项其中之一所述之方法，其特征系在于下列步骤：
-藉由一计数、或频率频估装置(18)而评估该比较信号。
18.根据申请专利范围第17项所述之装置，其特征在于，该评估步骤系更包括下列步骤：
-呼叫储存在一内存(11)中将进行测试之至少一电容(Cn)的一标称数值，特别是一标称计数；以及
-比较(10)该标称数值以及在该计数、或频率评估期间所获得的评估结果。
19.根据申请专利范围第13至第18项其中之一所述之方法，其特征在于，该方法系为一BIST方法。
20.根据申请专利范围第13至第19项其中之一所述之方法，其中，一电路系可以经由一第三切换装置(S2[n])而被连接至该电容数组的该等电容，其特征在于下列步骤：
-关闭该第三切换装置(S2[n])的至少其中之一；
-关闭在该相同电容(Cn)的该第二切换装置(S1[n])；
-打开在该相同电容(Cn)的该第一切换装置(S3[n])；
-经由该已关闭之第三切换装置(S2[n])而施加一测试频率至该电容(Cn)；以及
-评估经由该已关闭之第二切换装置(S1[n])所获得的该信号(12)。
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