一种应用于CMOS温度传感器的晶圆级校准方法及电路技术

本发明专利技术公开了一种应用于CMOS温度传感器的晶圆级校准方法及电路，包括，获取CMOS温度传感器的输出电压，根据所述输出电压确定熔丝烧录方案；通过烧熔丝的方式微调校准电路中接入电路的阻值，实现对芯片整体输出的校准；所述校准电路包括带隙电阻校准电路、反馈电阻校准电路和平衡电阻校准电路；本发明专利技术通过晶圆级校准技术快速而准确地确定熔丝烧录方案，通过烧熔丝的方式微调该三部分校准电路(带隙电阻校准电路、反馈电阻校准电路和平衡电阻校准电路)中接入电路的阻值，从而实现对芯片整体输出的校准。出的校准。出的校准。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于CMOS温度传感器的晶圆级校准方法及电路


[0001]本专利技术涉及CMOS温度传感器校准
，具体是一种应用于CMOS 温度传感器的晶圆级校准方法及电路。

技术介绍

[0002]根据实施平台的不同，目前报道的温度传感器校准方案可分为软件校准、硬件校准和软硬件协同校准。软件校准采用最小二乘法、插值法、多项式拟合等，可实现更高的精度，但实时性较差。硬件校准产生更高的实时性能。大多数硬件校准是针对某个电路模块进行的。例如，运算放大器的失调电压通过自动调零、斩波等进行校准。为了设计双极晶体管的精确电流偏置，采用了动态元件匹配。这些硬件校准方法只能间接或部分补偿传感器的输出特性，因此补偿精度较低。此外，还报告了软硬件协同校准。一些研究人员采用了一种批量校准技术，该技术从几个样本中提取校准系数，并应用于同一批次中的所有其他芯片。批量校准方法可以显著降低成本，但会牺牲准确性。还有人提出了一种自动校准技术，该技术采用微调电路和逐次逼近算法。它可用于消除带隙基准电压的工艺误差，但是他需要后续数字模块，这会导致额外的芯片面积、功耗，提高校准成本。因此，它不适用于低成本设计。
[0003]因此，实现一种具有高精度、低成本和高实时性的校准方法来消除由工艺偏差引起的传感器响应的误差带是非常有必要的。

技术实现思路

[0004]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例，在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0005]鉴于上述和/或现有技术中所存在的问题，提出了本专利技术。
[0006]因此，本专利技术所要解决的技术问题是现有校准方案难以以低成本实现高精度校准的问题。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种应用于CMOS温度传感器的晶圆级校准方法，包括，
[0008]获取CMOS温度传感器的输出电压，根据所述输出电压确定熔丝烧录方案；
[0009]在芯片晶圆级中测过程中，基于探针台完成CMOS温度传感器的校准调整；
[0010]通过烧熔丝的方式调整校准电路中接入电路的阻值，实现对芯片整体输出的校准；
[0011]所述校准电路包括带隙电阻校准电路、反馈电阻校准电路和平衡电阻校准电路。
[0012]作为本专利技术所述应用于CMOS温度传感器的晶圆级校准方法的一种优选方案，其中：采用所述带隙电阻校准电路对带隙基准电压进行校准，利用带隙基准电压的典型输出值和实际测量值计算校准系数C1，通过校准系数C1确定带隙熔丝组端口的烧录状s态，进行
所述带隙熔丝组的烧录。
[0013]作为本专利技术所述应用于CMOS温度传感器的晶圆级校准方法的一种优选方案，其中：通过所述反馈电阻校准电路校准传感器的输出特性的斜率，利用传感器的输出特性的典型斜率和实际测量斜率计算校准系数C2,通过校准系数C2确定反馈熔丝组端口的烧录状态，进行反馈熔丝组的烧录。
[0014]作为本专利技术所述应用于CMOS温度传感器的晶圆级校准方法的一种优选方案，其中：通过所述平衡电阻校准电路校准室温下传感器的输出电压；利用传感器的典型输出电压和实际测量电压，用于计算系数C3，确定平衡熔丝组端口的烧录状态，进行平衡熔丝组的烧录；
[0015]确定各组熔丝端口状态并烧录，完成对所述CMOS温度传感器的晶圆级校准，包括AP、BP、CP的三步烧录过程。
[0016]本专利技术还公开了一种基于前述应用于CMOS温度传感器的晶圆级校准方法的电路：包括，
[0017]V
REF
产生电路，用于产生参考电压V
REF
；
[0018]V
CTAT
产生电路，用于产生与绝对温度成反比例的电压V
CTAT
；
[0019]减法器电路，用于对电压V
REF
和电压V
CTAT
进行减法运算，以获取和温度成正比例的输出电压V
Temp
；
[0020]V
REF
产生电路连接V
CTAT
产生电路、减法器电路，V
CTAT
产生电路连接减法器电路。
[0021]作为本专利技术所述应用于CMOS温度传感器的晶圆级校准电路的一种优选方案，其中：所述V
REF
产生电路包括第一支路和第二支路，所述第一支路和第二支路分别对应连接于放大器OP1的正向输入端和反向输入端；
[0022]所述第一支路上设置有第一晶体管，所述第二支路上设置有由n个第一晶体管并联组成的第二晶体管。
[0023]作为本专利技术所述应用于CMOS温度传感器的晶圆级校准电路的一种优选方案，其中：所述第一支路上设置有带隙电阻R1，所述第二支路上设置有带隙电阻R3，所述带隙电阻R1和带隙电阻R3均由带隙调整电阻串联组成，
[0024]所述减法器电路中设置有反馈电阻R7，所述反馈电阻R7由反馈调整电阻串联组成；
[0025]所述减法器电路中还设置有可变电阻R
4V
和可变电阻R
5V
，可变电阻R
4V
和可变电阻R
5V
的阻值和固定且等分成多个平衡调整电阻。
[0026]作为本专利技术所述应用于CMOS温度传感器的晶圆级校准电路的一种优选方案，其中：带隙电阻校准电路包括带隙开关，所述带隙开关与部分带隙调整电阻并联，并由带隙控制件控制通断；
[0027]所述带隙控制件包括带隙逻辑判断门和带隙熔丝组。
[0028]作为本专利技术所述应用于CMOS温度传感器的晶圆级校准电路的一种优选方案，其中：反馈电阻校准电路包括反馈开关，所述反馈开关与部分反馈调整电阻并联，并由反馈控制件控制通断；
[0029]所述反馈控制件包括反馈逻辑判断门和反馈熔丝组。
[0030]作为本专利技术所述应用于CMOS温度传感器的晶圆级校准电路的一种优选方案，其中：平衡电阻校准电路包括平衡开关，所述平衡开关部分与平衡调整电阻并联，并由于平衡
控制件控制通断；
[0031]所述平衡控制件包括平衡逻辑判断门和平衡熔丝组。
[0032]作为本专利技术所述应用于CMOS温度传感器的晶圆级校准电路的一种优选方案，其中：所述V
REF
产生电路包括带隙电阻R3、带隙电阻R1、放大器OP1、 MOS管M
N1
，放大器OP1的反相端连接带隙电阻R3，放大器OP1的同相端连接带隙电阻R1，带隙电阻R3的另一端连接带隙电阻R1的另一端、MOS管M
N1
的S极与减法器电路，MOS管M
N1
的D极接V
DD
，MOS管M
N1
的G极连接放大器OP1的输出端，带隙电阻R1、带隙电阻R3阻值相同
[0033]作为本专利技术所述应用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于CMOS温度传感器的晶圆级校准方法，其特征在于：包括，获取CMOS温度传感器的输出电压，根据所述输出电压确定熔丝烧录方案；在芯片晶圆级中测过程中，基于探针台完成CMOS温度传感器的校准调整；通过烧熔丝的方式调整校准电路中接入电路的阻值，实现对芯片整体输出的校准；所述校准电路包括带隙电阻校准电路、反馈电阻校准电路和平衡电阻校准电路。2.根据权利要求1所述的应用于CMOS温度传感器的晶圆级校准方法，其特征在于：采用所述带隙电阻校准电路对带隙基准电压进行校准，利用带隙基准电压的典型输出值和实际测量值计算校准系数C1，通过校准系数C1确定带隙熔丝组(AP)端口的烧录状s态，进行所述带隙熔丝组(AP)的烧录。3.根据权利要求2所述的应用于CMOS温度传感器的晶圆级校准方法，其特征在于：通过所述反馈电阻校准电路校准传感器的输出特性的斜率，利用传感器的输出特性的典型斜率和实际测量斜率计算校准系数C2,通过校准系数C2确定反馈熔丝组(BP)端口的烧录状态，进行反馈熔丝组(BP)的烧录。4.根据权利要求3所述的应用于CMOS温度传感器的晶圆级校准方法，其特征在于：通过所述平衡电阻校准电路校准室温下传感器的输出电压；利用传感器的典型输出电压和实际测量电压，用于计算系数C3，确定平衡熔丝组(CP)端口的烧录状态，进行平衡熔丝组(CP)的烧录；确定各组熔丝端口状态并烧录，完成对所述CMOS温度传感器的晶圆级校准，包括AP、BP、CP的三步烧录过程。5.一种如权利要求1～4任一所述的应用于CMOS温度传感器的晶圆级校准方法形成的电路，其特征在于：包括，V
REF
产生电路(100)，用于产生参考电压V
REF
；V
CTAT
产生电路(200)，用于产生与绝对温度成反比例的电压V
CTAT
；减法器电路(300)，用于对电压V
REF
和电压V
CTAT
进行减法运算，以获取和温度成正比例的输出电压V
Temp
；V
REF
产生电路(100)连接V
CTAT
产生电路(200)、减法器电路(300)，V
CTAT
产生电路(100)连接减法器电路(300)。6.根据权利要求5所述的应用于CMOS温度传感器的晶圆级校准电路，其特征在于：所述V
REF
产生电路(100)包括第一支路(102)和第二支路(103)，所述第一支路(102)和第二支路(103)分别对应连接于放大器OP1的正向输入端和反向输入端；所述第一支路(102)上设置有第一晶体管，所述第二支路(103)上设置有由n个第一晶体管并联组成的第二晶体管。7.根据权利要求6所述的应用于CMOS温度传感器的晶圆级校准电路，其特征在于：所述第一支路(102)上设置有带隙电阻R1，所述第二支路(103)上设置有带隙电阻R3，所述带隙电阻R1和带隙电阻R3均由带隙调整电阻串联组成，所述减法器电路(300)中设置有反馈电阻R7，所述反馈电阻R7由反馈调整电阻串联组成；所述减法器电路(300)中还设置有可变电阻R
4V
和可变电阻R
5V
，可变电阻R
4V
和可变电阻R
5V
的阻值和固定且等分成多个平衡调整电阻。
8.根据权利要求7所述的应用于CMOS温度传感器的晶圆级校准电路，其特征在于：带隙电阻校准电路(101)包括带隙...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜岩峰，高颖，刘鑫，张曙斌，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：