DE69030168T2

DE69030168T2 - Schaltung zum Einbringen von Identifizierungsinformation auf einer Schaltungsmikroplatte

Info

Publication number: DE69030168T2
Application number: DE69030168T
Authority: DE
Inventors: Victor Akylas; Zeeuw Cornelis Jan Hendrik De
Original assignee: Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1989-12-20
Filing date: 1990-12-13
Publication date: 1997-08-21
Anticipated expiration: 2010-12-14
Also published as: EP0436247B1; DE69030168D1; EP0436247A2; JP3112955B2; JPH0675020A; EP0436247A3; US5056061A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf eine Schaltung zum Einbringen von Identifizierungs-, Reihenanordnungs- und anderen Informationen auf einer Schaltungsmikroplatte.
Es besteht der Bedarf, Identifizierungs- und andere Arten von Informationen auf Schaltungsmikroplatten oder -chips zu schaffen. Bei Untersuchungen von Schaltungsparametern kann es zum Beispiel wünschenswert oder erforderlich zu sein, geringe Verschiebungen der Werte von verschiedenen Schaltungsparametern auf einer Schaltungsmikroplatte über einen gewissen Zeitraum zu überwachen. Zur genauen Beobachtung derartiger Verschiebungen muß für jede Messung eine besondere Prüfmikroplatte verwendet werden, da die Schwankungen der Schaltungsparameter von Mikroplatte zu Mikroplatte den zu überwachenden Verschiebungen entsprechen oder sogar größer sein können. Infolgedessen müssen Mittel geschaffen werden, mit deren Hilfe eine einzelne Schaltungsmikroplatte identifiziert werden kann. Die Verwendung von sichtbaren oder optisch lesbaren Markierungen oder Codes ist im allgemeinen nicht geeignet, da die Mikroplatten eingekapselt sind, so daß die Markierungen oder Codes nicht zu sehen sind. Somit stellt eine elektrische Identifizierung der Mikroplatten die einzige durchführbare Lösung dar, insbesondere dann, wenn große Mengen von Bauteilen in der Fertigung verarbeitet, montiert und geprüft werden. Die einzige andere Alternative würde darin bestehen, die Teileidentifizierung mit physikalischen Mitteln wie Teileträgern oder Identifzierungsbehältern aufrechtzuerhalten; diese Lösung ist bei großen Stückzahlen jedoch nicht realisierbar, und das Risiko einer Fehlklassifizierung ist unerwünscht hoch.
Bei Technologien mit inhärent eingebauten programmierbaren Strukturen, wie programmierbaren Speichern, ist es ein ziemlich einfaches Verfahren, diese verfügbaren Strukturen zum Einbringen der Identifizierungsinformationen in die Schaltungen zu nutzen. Bei anderen Arten von Schaltungen, die keine programmierbaren Strukturen enthalten, sind jedoch zusätzliche nicht wünschenswerte oder unmögliche Herstellungsschritte erforderlich, die Auswirkungen auf die gemessenen Schaltungsparameter haben könnten, die den gesamten Zweck der Parameteruntersuchung zunichte machen würden. Die Identifizierungsschaltung könnte zum Beispiel zusätzliche Materialschichten oder die Verwendung von nicht standardmäßigen Masken erfordern, die eventuell nicht mit aktuellen Waferstepper-Lithographieverfahren kompatibel sind und somit nicht damit eingesetzt werden können.
Die vorliegende Erfindung hat daher zur Aufgabe, eine Schaltung zum Einbringen auf elektrischem Wege von Identifizierungs- und anderen Informationen auf einer Schaltungsmikroplatte zu schaffen, die einfach in eine Schaltungsmikroplatte eingebaut werden kann, indem Herstellungsschritte angewendet werden, die mit den aktuellen Verfahren zur Herstellung integrierter Schaltungen kompatibel sind.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Schaltung zum Speichern und Lesen von Informationen zu schaffen, die eine Kondensatorstruktur als binäres Informationsbit einsetzt, das physikalisch verändert werden kann, um seinen binären Wert selektiv zu ändern.
Diese und weitere Aufgaben der Erfindung werden durch den Einsatz einer programmierbaren Identifizierungsschaltung erfüllt, die auf eine Schaltungsmikroplatte entweder nach oder während der Herstellung der Mikroplatte aufgebracht werden kann und die eine Schaltungstechnologie nutzt, welche mit den übrigen Schaltungen auf der Mikroplatte kompatibel ist. In der Patentanmeldung US-A-4 507 756 ist eine programmierbare Schaltung beschrieben, die die in der Präambel zum Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale beinhaltet. Die Informationen werden als eine Vielzahl binärer Bits eingebracht, und jedes Informationsbit wird durch eine Kondensatorstruktur dargestellt, die in einer Halbleiterstruktur enthalten ist, die so verdrahtet ist, daß sie wie ein Kondensator funktioniert, z.B. ein Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) oder ein Isolierschicht-Feldeffekttransistor (IGFET). Normalerweise befindet sich der Kondensator in einer Leerlaufschaltung, so daß kein Strom durch ihn fließen kann. Erfindungsgemäß liegt an der Gate-Elektrode des Feldeffekttransistors jedoch eine hohe Spannung von einer Programierspannungs-Meßspitze an, und der Transistor schlägt durch und schafft einen Leitungspfad zwischen der Gate-Elektrode und der Source- oder Drain-Elektrode des Feldeffekttransistors. Die Identifizierungsinformationen können daher in binärer Form durch das selektive Anlegen einer hohen Spannung an die MOSFET- oder IGFET-Kondensatoren auf der Schaltungsmikroplatte programmiert werden.
Nachdem die Informationen auf der Schaltungsmikroplatte programmiert sind, können sie mittels zahlreicher Methoden gelesen werden, zum Beispiel mit Hilfe einer Abtastschaltung, die den Zustand jedes Kondensators auf einer Mikroplatte der Reihe nach überprüft. Eine solche Verwendung einer MOSFET- oder IGFET-Struktur ermöglicht es, die Identifizierungsinformationsschaltungen auf eine Schaltungsmikroplatte aufzubringen, auf der MOS-Technologie und -Herstellungverfahren angewendet werden, ohne daß andere inkompatible Herstellungsverfahren eingesetzt zu werden brauchen.
Die obengenannten und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der Betrachtung der folgenden ausführlichen Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform ersichtlich, die in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigen:
Figur 1 ein Schaltbild einer Schaltung zum Speichern und Lesen eines einzigen Informationsbits gemäß eines Ausführungsbeipiels der vorliegenden Erfindung und
Figur 2 ein Schaltbild einer Schaltung zum Lesen von Informationen einer Vielzahl von Schaltungen, die gemäß Figur 1 aufgebaut sind.
Es folgt nun eine ausführlichere Betrachtung der Erfindung, bei der eine Schaltung 10 zum Speichern und Lesen eines einzigen Informationsbits in Figur 1 dargestellt ist, welche eine programmierbare MOSFET- oder IGFET-Struktur 12 zum Speichern eines einzelnen Bits binärer Information umfaßt. Der MOSFET oder IGFET 12 enthält eine Gate-Elektrode 14, eine Source-Elektrode 16 und eine Drain-Elektrode 18. Die Source-Elektrode 16 und die Drain-Elektrode 18 sind miteinander verbunden und liegen über einen Pfad 20 an Masse. Der auf diese Weise angeschlossene MOSFET oder IGFET 12 funktioniert wie ein Kondensator, wobei die Gate-Elektrode 14 als Kondensatorplatte mit positiver Spannung und die Source-Elektrode 16 sowie die Drain- Elektrode 18 als Erdungsplatten dienen. Es ist zu beachten, daß es nicht erforderlich ist, einen MOSFET oder IGFET als Kondensator einzusetzen, da diese Aufgabe ebenso von jeglicher Art von Dünnfilm-Kondensatorstruktur übernommen werden könnte.
Unter normalen Umständen kann kein Gleichstrom zwischen der Gate- Elektrode 14 und der Source-Elektrode 16 oder der Drain-Elektrode 18 fließen. Wird jedoch kurzzeitig eine ausreichend hohe Spannung an die Gate-Elektrode 14 angelegt, dann bricht die physikalische Struktur des Kondensators 12 durch und es bildet sich ein Leitungspfad zwischen der Gate-Elektrode 14 und der Source-Elektrode 16 bzw. der Drain-Eiektrode 18. Auf diese Weise kann der Kondensator 12 durch das selektive Anlegen einer zerstörenden hohen Spannung programmiert werden, um eine binäre 1 oder eine binäre 0 darzustellen, je nachdem, ob eine leitende Verbindung zwischen der Gate-Elektrode 14 und der Source-Elektrode 16 oder der Drain-Elektrode 18 besteht oder nicht. Die derartige Verwendung des MOSFET- oder IGFET-Kondensators 12 ermöglicht es, die Informationsschaltung 10 auf einer Schaltungsmikroplatte mit denselben MOS-Herstellungsverfahren, zum Beispiel Waferstepper-Lithographie, aufzubringen, die auch für das Aufbringen der restlichen Schaltungen auf die Mikroplatte eingesetzt werden. Somit wirkt sich das Aufbringen der Informationsschaltung 10 nicht störend auf andere Schaltungsparameter der Mikroplatte aus.
Eine Programmierspannungs-Anschlußfläche 22 ist über einen Pfad 24 mit der Gate-Elektrode 14 verbunden, um dieser die Programmierspannung zuzuführen. Die Anschlußfläche 22 wird vorzugsweise innen auf einer Schaltungsmikroplatte angeordnet, auf die die Schaltung 10 aufgebracht wird, so daß eine Meßspitze benutzt werden kann, um Spannung an die Anschlußfläche 22 anzulegen, bevor die Schaltungsmikroplatte von anderen benachbarten Mikroplatten auf einem Halbleiter-Wafer getrennt wurde.
Wenn der Kondensator 12 einmal programmiert ist, kann sein Zustand, d.h. offen oder kurzgeschlossen, abgetastet werden, indem der Gate-Elektrode 14 ein Signal zugeführt wird und geprüft wird, ob die Gate-Elektrode 14 leitend mit der Source-Elektrode 16 oder der Drain-Elektrode 18 verbunden ist. Zu diesem Zweck ist eine Sense-Leitung 24 über einen Durchlaßtransistor 26 und einen Schutzwiderstand 28 mit hohem Wert mit der Gate-Elektrode 14 verbunden. Die Gate-Elektrode 30 des Durchlaßtransistors 26 ist, wie in Figur 2 dargestellt, über eine Multiplexer-Ausgangsleitung 31 mit einem Multiplexer 32 verbunden, der den Durchlaßtransistor 26 selektiv aktiviert, um dem Kondensator 12 ein Abtastsignal zuzuführen. Der Multiplexer 32 wird ausführlicher in bezug auf Figur 2 beschrieben.
Zum Schutz der Leseschaltung der Vorrichtung, die den Durchlaßtransistor 26 enthält, ist ein Schutztransistor 34 an einer Seite zwischen den Durchlaßtran sistor 26 und den Widerstand 28 am Knotenpunkt A geschaltet und an der anderen Seite mit Masse verbunden. Die Gate-Elektrode 36 des Schutztransistors 34 ist mit einer Anschlußfläche 38 der Schutztransistor-Gate-Elektrode verbunden, um dieser eine aktivierende Spannung zuzuführen. Ein Pull-Down-Widerstand 40 ist zwischen die Gate- Anschlußfläche 38 und Masse geschaltet. Wenn der Schutzwiderstand 34 durch die Zuführung eines hohen Signals zur Gate-Anschlußfläche 38 aktiviert wird und eine hohe Spannung an der Programmierspannungs-Anschlußfläche 22 anliegt, stellt der große Widerstand 28 sicher, daß eine relative niedrige Spannung am Knotenpunkt A anliegt, so daß der Durchlaßtransistor 26 und die restliche angeschlossene Leseschaltung nicht beschädigt werden.
Ein alternatives Verfahren zur Programmierung des Kondensators 12 besteht darin, eine hohe negative Spannung an die Programmierspannungs-Anschlußfläche 22 und eine positive Spannung an den Massepfad 20 anzulegen. Das Substrat (nicht abgebildet), auf das die Schaltung 10 aufgebracht würde, würde damit geerdet. In diesem Fall funktioniert die Drain-Elektrode des Schutztransistors 34 als Diode, die den Schutzwiderstand 28 mit dem Substrat verbindet. Die restliche Schutzschaltung, d.h. die Gate-Anschlußfläche 38 und der Pull-Down-Widerstand 40, werden nicht benötigt. Der Vorteil dieses Programmierverfahrens besteht darin, daß dieselbe Spannungsdifferenz zwischen der Gate-Elektrode 14 und der Source-Elektrode 16 sowie der Drain-Elektrode 18 des MOSFET- oder IGFET-Kondensators 12 mit einer niedrigeren Spannung über und einem niedrigeren Strom durch den Schutzwiderstand 28 kombiniert wird, wodurch dieses Bauelement kleiner ausgelegt werden kann. Hierdurch wird außerdem die Wahrscheinlichkeit verringert, daß die Gate-Verbindung mit dem MOSFET- oder IGFET-Kondensator 12 bei einem Durchbruch beschädigt wird.
In Figur 2 ist eine Schaltung zum Lesen von Werten eines kompletten Bitsatzes auf einer einzelnen Schaltungsmikroplatte dargestellt. Es sind insbesondere eine Vielzahl von Bits mit der Bezeichnung 0-N dargestellt, die gemäß der Schaltung 10 aus Figur 1 konfiguriert sind. Die Sense-Leitungen 24 jedes der Bits sind mit dem Sense-Bus 50 verbunden, der an eine Leseschaltung 52 angeschlossen ist. Die Leseschaltung 52 ist außerdem über eine Leitung 54 mit dem Multiplexer 32 verbunden. Es ist ersichtlich, daß die Multiplexer-Ausgangsleitungen 31 und der Sense-Bus 50 in jeglicher geeigneten Art mit den Bits verbunden sein können, zum Beispiel mit externen Bondpads, wenn die Leseschaltung 52 außerhalb der Informationsschaltung 10 liegt. Bei einer weiterentwickelten Ausführung kann die Leseschaltung 52 auf derselben Schaltungsmikroplatte untergebracht sein, auf der die Informationsschaltung aufgebracht ist, und es sind dann keine externen Bondpads erforderlich.
Im Betrieb verwendet die Leseschaltung 52 jegliche geeigneten Mittel, um abzutasten, ob jedes der Bits 0-N durch den Kondensator 12 leitend verbunden ist oder nicht. Die Leseschaltung 52 sendet Steuersignale über die Leitung 54 an den Multiplexer, damit dieser den Durchlaßtransistor 26 bei jedem der Bits nacheinander aktiviert. Die Leseschaltung 52 kann jegliche herkömmlichen Speichermittel enthalten, um den Wert jedes Bits aufzuzeichnen. Aus diesen Werte können die Informationen der Schaltungsmikroplatte abgeleitet werden.

Claims

1. Programmierbare Schaltung zum Einbringen von Informationen, die folgendes umfaßt:

mindestens eine erste Schaltung zum Speichern und Lesen eines einzelnen Informationsbits, die folgendes enthält:

a) eine Kondensatorstruktur (12) mit einer ersten Spannungsplatte (14) und einer zweiten Spannungsplatte (16, 18), wobei sich die genannte erste Spannungsplatte (14) und die genannte zweite Spannungsplatte (16, 18) normalerweise in Leerlaufschaltung befinden und wobei die genannte Kondensatorstruktur (12) ein Feldeffekttransistor ist;

b) Mittel (22) zum selektiven Anlegen einer hohen Spannung an die genannte erste Spannungsplatte (14), um die Kondensatorstruktur (12) zu veranlassen, physikalisch durchzuschlagen und einen Leitungspfad zwischen der genannten ersten Spannungsplatte (14) und der genannten zweiten Spannungsplatte (16, 18) zu bilden; und

c) Mittel (26) zum Abtasten des Zustands der genannten Kondensatorstruktur, wobei die Kondensatorstruktur (12) als ein binäres Speicherbit fungiert und wobei die Struktur einen ersten binären Wert darstellt, wenn zwischen der genannten ersten Spannungsplatte (14) und der genannten zweiten Spannungsplatte (16, 18) ein Leitungspfad vorliegt, und einen zweiten binären Wert darstellt, wenn der Stromkreis zwischen der genannten ersten Spannungsplatte (14) und der genannten zweiten Spannungsplatte (16, 18) unterbrochen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Feldeffekttransistor (12) eine Gate-Elektrode besitzt, die die erste Spannungsplatte (14) bildet, und eine Source-Elektrode (16) und eine Drain-Elektrode (18) besitzt, die miteinander verbunden sind und die zweite Spannungsplatte (16, 18) bilden.

2. Programmierbare Schaltung nach Anspruch 1, wobei die genannte erste Spannungsplatte eine Platte mit positiver Spannung und die genannte zweite Spannungsplatte eine Masseplatte ist und die genannte hohe Spannung eine hohe positive Spannung ist.

3. Programmierbare Schaltung nach Anspruch 1, wobei die genannte erste Spannungsplatte eine Platte mit negativer Spannung und die genannte zweite Spannungsplatte eine Platte mit positiver Spannung ist und die genannte hohe Spannung eine hohe negative Spannung ist.

4. Programmierbare Schaltung nach Anspruch 3, wobei der genannte Feldeffekttransistor ein MOSFET ist.

5. Programmierbare Schaltung nach Anspruch 3, wobei der genannte Feldeffekttransistor ein IGFET ist.

6. Programmierbare Schaltung nach Anspruch 3, wobei die genannten Mittel zum Anlegen einer hohen Spannung eine Anschlußfläche enthalten, die elektrisch mit der genannten Gate-Eiektrode verbunden ist, damit sie an einer Quelle hoher Spannung anliegt.

7. Programmierbare Schaltung nach Anspruch 3, wobei die genannten Abtastmittel Mittel zum Abtasten des Durchgangs zwischen der genannten Gate-Elektrode und der genannten Source- oder Drain-Elektrode enthalten.

8. Programmierbare Schaltung nach Anspruch 3, wobei die genannten Abtastmittel folgendes umfassen:

i) eine Leseschaltung zum Abtasten des Durchgangs zwischen der genannten Gate-Elektrode und der genannten Source- oder Drain-Elektrode;

ii) einen ersten Durchlaßtransistor, um die genannte Leseschaltung selektiv mit der genannten Gate-Elektrode der genannten ersten Speicher- und Leseschaltung zu verbinden; und

iii) Multiplexermittel, die den genannten ersten Durchlaßtransistor aktivieren, damit die genannte Leseschaltung mit der genannten Gate-Elektrode der genannten ersten Speicher- und Leseschaltung verbunden wird.

9. Programmierbare Schaltung nach Anspruch 8, die außerdem folgendes enthält:

iv) mindestens eine zweite Schaltung zum Speichern und Lesen eines einzelnen Informationsbits; und

v) einen zweiten Durchlaßtransistor, um die genannte Leseschaltung mit der Gate-Elektrode der genannten zweiten Speicher- und Leseschaltung zu verbinden;

wobei die genannten Multiplexermittel nacheinander den genannten ersten Durchlaßtransistor und den genannten zweiten Durchlaßtransistor aktivieren, so daß der Zustand der genannten ersten und der zweiten Speicherschaltung sequentiell durch die genannte Leseschaltung abgetastet werden kann.

10. Programmierbare Schaltung nach Anspruch 8, die außerdem Mittel zum Schutz der genannten Leseschaltung und des Durchlaßtransistors vor hoher Spannung an der genannten Gate-Elektrode enthält.

11. Programmierbare Schaltung nach Anspruch 10, wobei die genannten Schutzmittel einen Widerstand enthalten, der zwischen die genannte Gate-Elektrode und den genannten Durchlaßtransistor geschaltet ist, und Mittel zum Erden einer zum Durchlaßtransistor gerichteten Seite des genannten Widerstands, wenn an der genannten Gate-Elektrode eine hohe Spannung anliegt.

12. Integrierte Schaltung, die die programmierbare Schaltung nach den Ansprüchen 1 - 11 enthält.