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1、10申请公布号CN104135236A43申请公布日20141105CN104135236A21申请号201410379803222申请日2009092261/229,05620090728US200980161604120090922H03F1/3020060171申请人天工方案公司地址美国马萨诸塞州72发明人JH李74专利代理机构北京市柳沈律师事务所11105代理人胡琪54发明名称半导体加工工艺传感器及表征半导体加工工艺的方法57摘要半导体加工工艺传感器以及表征用来形成半导体加工工艺传感器的半导体加工工艺的方法。所述半导体加工工艺传感器包括恒定参考电压源，配置为产生恒定参考电压信号；加工工。
2、艺传感器元件，其耦接到所述恒定参考电压源，并被配置为接收所述恒定参考电压信号，感测表示用来形成所述半导体加工工艺传感器的半导体加工工艺的加工工艺参数，并基于该感测的加工工艺参数产生表征用来将半导体加工工艺传感器形成为额定、高于额定或低于额定中的一种的半导体加工工艺的加工工艺测量信号。30优先权数据62分案原申请数据51INTCL权利要求书3页说明书18页附图15页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书3页说明书18页附图15页10申请公布号CN104135236ACN104135236A1/3页21一种半导体加工工艺传感器，该半导体加工工艺传感器包括恒定参考电压源，配置为产。
3、生恒定参考电压信号；加工工艺传感器元件，其耦接到所述恒定参考电压源，并被配置为接收所述恒定参考电压信号，感测表示用来形成所述半导体加工工艺传感器的半导体加工工艺的加工工艺参数，并基于该感测的加工工艺参数产生表征用来将半导体加工工艺传感器形成为额定、高于额定或低于额定中的一种的半导体加工工艺的加工工艺测量信号。2如权利要求1所述的半导体加工工艺传感器，其中所述加工工艺测量信号将所述半导体加工工艺表征为慢、额定以及快之一。3如权利要求2所述的半导体加工工艺传感器，其中半导体加工工艺表征为慢、额定以及快之一是晶体管类型特有的。4如权利要求1所述的半导体加工工艺传感器，还包括编码器，其耦接到所述加工工。
4、艺传感器元件，并配置为接收所述加工工艺测量信号以及将该加工工艺测量信号编码为数字加工工艺测量信号。5如权利要求1所述的半导体加工工艺传感器，其中所述加工工艺传感器元件包含加工工艺感测电阻器，具有电耦接到所述恒定参考电压源的第一端子和提供感测的电压信号的第二端子，所述加工工艺感测电阻器的电阻取决于用于形成半导体加工工艺传感器的半导体加工工艺中的至少一个变量；恒流源，电耦接到加工工艺感测电阻器的第二端子；以及模数转换器，耦接到所述加工工艺感测电阻器的第二端子，并被配置为提供用于表征用来形成半导体加工工艺传感器的半导体加工工艺的加工工艺测量信号。6如权利要求5所述的半导体加工工艺传感器，还包括分压器。
5、，具有电耦接到恒定参考电压源的输出的输入以及多个输出，每个所述输出提供多个不同参考电压信号之一，所述分压器包含串联连接在所述分压器的输入和参考端之间的多个电阻器，所述分压提供多个电压信号中的至少一个到所述模数转换器。7如权利要求6所述的半导体加工工艺传感器，其中所述分压器的多个电阻器的每一个以及加工工艺感测电阻器具有高度、宽度和长度，所述分压器的多个电阻器的每一个的高度、宽度和长度基本相同，所述加工工艺感测电阻器的高度几乎与所述分压器的多个电阻器的每一个的高度相同，并且所述加工工艺感测电阻器的宽度基本上小于分压器的多个电阻器的每一个的宽度。8如权利要求6所述的半导体加工工艺传感器，其中所述模数。
6、转换器包含至少一个比较器，该至少一个比较器具有电耦接到所述分压器的多个输出的第一输出以接收第一参考电压信号的第一输入、电耦接到所述分压器的多个输出的第二输出以接收第二参考电压信号的第二输入、以及电耦接到所述加工工艺感测电阻器的第二端子以接收所感测的电压信号的第三输入，所述至少一个比较器配置为比较所感测的电压信号与第一和第二电压参考信号，并提供至少一个比较器输出信号，所述至少一个比较器输出信号是表征用来形成所述半导体加工工艺传感器的半导体加工工艺的加工工艺测量信号。9如权利要求8所述的半导体加工工艺传感器，其中，所述多个电阻器包含第一电阻器，具有第一端子和第二端子，所述第一电阻器的第一端子电耦接。
7、到所述分压器的输入和所述加工工艺感测电阻器的第一端子，并且所述第一电阻器的第二端子电耦权利要求书CN104135236A2/3页3接到所述至少一个比较器的第一输入；第二电阻器，具有第一端子和第二端子，所述第二电阻器的第一端子电耦接到所述第一电阻器的第二端子，并且所述第二电阻器的第二端子电耦接到所述恒定参考电压源的输入；第三电阻器，具有第一端子和第二端子，所述第三电阻器的第一端子电耦接到所述第二电阻器的第二端子，并且所述第三电阻器的第二端子电耦接到所述至少一个比较器的第二输入；以及第四电阻器，具有第一端子和第二端子，所述第四电阻器的第一端子电耦接到所述第三电阻器的第二端子，并且所述第四电阻器的第。
8、二端子电耦接到所述参考端子。10如权利要求8所述的半导体加工工艺传感器，其中所述至少一个比较器包括第一比较器，具有用于接收第一参考电压信号的第一输入和用于接收感测的电压信号的第二输入，所述第一比较器配置为比较感测的电压信号和第一参考电压信号，并响应于感测的电压信号大于第一参考电压信号而提供第一比较器输出信号，以及响应于感测的电压信号小于第一参考电压信号而提供第二比较器输出信号；以及第二比较器，具有用于接收第二参考电压信号的第一输入和用于接收感测的电压信号的第二输入，所述第二比较器配置为比较感测的电压信号和第二参考电压信号，并响应于感测的电压信号大于第二参考电压信号而提供第三比较器输出信号，以及。
9、响应于感测的电压信号小于第二参考电压信号而提供第四比较器输出信号。11如权利要求10所述的半导体加工工艺传感器，还包括编码器，该编码器具有用于接收第一比较器输出信号的第一输入、用于接收第二比较器输出信号的第二输入、用于接收第三比较器输出信号的第三输入、以及用于接收第四比较器输出信号的第四输入，所述编码器配置为响应于感测的电压信号大于第一参考电压信号而赋值第一输出信号，以及响应于感测的电压信号小于第一参考电压信号并且大于第二参考电压信号而赋值第二输出信号，以及响应于感测的电压信号小于第二参考电压信号而赋值第三输出信号。12如权利要求11所述的半导体加工工艺传感器，其中所述第一输出信号将半导体加工。
10、工艺表征为快，所述第二输出信号将半导体加工工艺表征为额定，所述第三输出信号将半导体加工工艺表征为慢。13如权利要求12所述的半导体加工工艺传感器，还包括数字缓冲器，其耦合到所述编码器，并被配置为提供所述第一输出信号、第二输出信号和第三输出信号到半导体加工工艺传感器的输出。14如权利要求1所述的半导体加工工艺传感器，其中每当所述半导体加工工艺传感器被上电时，所述加工工艺传感器元件产生所述加工工艺测量信号。15一种表征用来形成半导体加工工艺传感器的半导体加工工艺的方法，该方法包括如下操作提供基本恒定参考电压到加工工艺感测元件；利用所述加工工艺感测元件感测指示用来形成半导体加工工艺传感器的半导体加工。
11、工艺的加工工艺参数；和基于所述感测操作，产生将用来形成半导体加工工艺传感器的半导体加工工艺表征为额定、高于额定或低于额定之一的加工工艺测量信号。权利要求书CN104135236A3/3页416根据权利要求15所述的方法，其中产生加工工艺测量信号包含进行半导体加工工艺的晶体管类型特有的表征。17根据权利要求15所述的方法，其中感测加工工艺参数包含确定跨加工工艺感测元件的感测的电压降，并且产生加工工艺测量信号包含产生基于感测的电压将半导体加工工艺表征为额定、高于额定或低于额定之一的加工工艺测量信号。18根据权利要求17所述的方法，其中所述产生加工工艺测量信号包含操作基于基本恒定的参考电压产生多个不。
12、同的参考电压；将多个不同的参考电压与感测的电压比较；和基于比较操作来表征所述半导体加工工艺。19根据权利要求18所述的方法，其中所述表征操作包含操作响应于感测的电压大于第一参考电压，将半导体加工工艺表征为快；响应于感测的电压小于第一参考电压且大于第二参考电压，将半导体加工工艺表征为额定；响应于感测的电压小于第二参考电压，将半导体加工工艺表征为慢。20一种半导体加工工艺传感器，该半导体加工工艺传感器包括恒定参考电压源，配置为产生恒定参考电压信号；加工工艺感测元件，其耦接到所述恒定参考电压源；以及用于感测跨加工工艺感测元件的电压降并用于基于所述电压降将用来形成半导体加工工艺传感器的半导体加工工艺表。
13、征为额定、高于额定和低于额定之一的部件。权利要求书CN104135236A1/18页5半导体加工工艺传感器及表征半导体加工工艺的方法0001本申请是申请日为2009年9月22日、申请号为2009801616041国际申请号为PCT/US2009/057823、发明名称为“半导体加工工艺、电压、以及温度传感器”的发明专利申请的分案申请。0002相关申请的交叉引用0003本申请基于要求于2009年7月28日提交的题目为“加工工艺、电压、以及温度传感器”的美国临时申请NO61/229,056的35USC119E的优先权，该申请通过引用方式整体结合在本申请中。技术领域0004本发明总体涉及一种半导体器。
14、件，尤其是涉及一种能够监控半导体器件的运行参数的传感器。背景技术0005半导体器件的性能会随着该器件的使用的条件CONDITIONS而改变。例如，半导体器件诸如上升时间、下降时间、增益、带宽、线性度LINEARITY、频率响应等的性能特征通常会随着所述器件使用时的电源电压电平以及该器件的温度而改变。不过，即使相同类型的两个器件采用相同的制造设备制造并在一致的条件下运行，一个器件可能表现依然不同于另外一个器件。在性能上的这种不同通常会产生，因为不管采用相同的制造设备和加工工艺步骤来形成所述器件的事实如何，在用来形成每个单个器件的加工工艺中依然会出现微小MINUTE的差别。在用来形成每个单个器件的。
15、加工工艺中的这种差别在形成于不同半导体晶片上器件之间或者在形成于不同晶片上和不同时间即在不同批次中形成的器件之间通常更明显，但是这些差别甚至会发生在形成于同一晶片上的器件之间例如，如果第一器件位于该晶片的边缘，而另一个器件则位于更中心的位置。由于在用来形成单个器件的加工工艺中的这些轻微的差别，一个器件的性能可能会不同于另一个器件的性能。0006在许多应用中，在用来形成器件的加工工艺中的这些轻微的变化以及在性能上任何导致的差别可能极小引起关注或者能够为其中使用了该器件的电子电路或设备的设计所容忍。不过，在许多应用中，相同类型的器件之间的性能上的这种差别可能会对其中使用了该器件的电子电路或设备的运。
16、行产生影响。发明内容0007申请人已经认识到某些半导体器件对温度、电源电压电平以及用来形成该器件的加工工艺非常敏感。这种敏感在希望相同的设计和制造的半导体器件表现始终如一的时候会是一个问题。因此，申请人已经开发出一种传感器，该传感器能够感测器件运行时的电压电平和温度，并且能够感测表示用来生产该器件的加工工艺的参数，以便对该器件的性能进行表征。无论器件之间的性能的差别、器件所运行的温度和电源电压的差别或所有以上说明书CN104135236A2/18页6差别如何，该信息随后都可以被用来补偿该器件以便确保相同设计和制造的不同器件之间更为一致的性能。0008根据本发明的一个方面，提供了一种集成电路。该。
17、集成电路包括该加工工艺传感器被配置为感测表示用来形成所述集成电路的半导体加工工艺的加工工艺参数，并基于该加工工艺参数将半导体加工工艺的表征CHARACTERIZATION提供到所述加工工艺传感器的输出端。该温度传感器被配置为提供集成电路的温度的指示到所述温度传感器的输出端。该电压传感器被配置为提供集成电路的电源电压电平的指示到所述电压传感器的输出端。所述加工工艺传感器的输出端电连接到温度传感器和电压传感器中的至少一个，以便响应于所述半导体加工工艺的表征，补偿所述温度的指示和电源电压电平的指示中的至少之一。0009根据本发明的一个实施例，所述加工工艺传感器的输出端电连接到温度传感器和电压传感器两。
18、者，以便响应于所述半导体加工工艺的表征，补偿所述温度的指示和电源电压电平的指示两者。0010根据本发明的另一个实施例，每次在所述加工工艺传感器被上电时，所述加工工艺传感器提供所述半导体加工工艺的表征。在进一步实施例中，述温度传感器被配置成向温度传感器的输出端动态地提供集成电路的温度的指示，并且其中所述电压传感器被配置成向电压传感器的输出端动态地提供集成电路的电源电压电平的指示。0011根据本发明的另一个实施例，所所述集成电路包括相关联的半导体器件，所述相关联的半导体器件采用相同的半导体加工工艺制造步骤共同地形成有加工工艺传感器、温度传感器、以及电压传感器。根据本发明的一个实施例，所述相关联的半。
19、导体器件是可编程的。在进一步实施例中，响应于由所述加工工艺传感器提供的所述半导体加工工艺的表征、所述温度传感器提供的温度的指示、以及所述电压传感器提供的所述电源电压电平的指示，所述相关联的半导体器件被补偿。0012根据本发明的另一个实施例，该集成电路还包括算法状态机,所述算法状态机电连接到所述加工工艺传感器的输出端、温度传感器的输出端、所述电压传感器的输出端、以及所述相关联的半导体器件的可编程输入端。所述算法状态机被配置成响应于由所述加工工艺传感器提供的所述半导体加工工艺的表征、所述温度传感器提供的温度的指示、以及所述电压传感器提供的所述电源电压电平的指示，补偿所述相关联的半导体器件。在进一步。
20、实施例中，所述相关联的半导体器件包括可编程增益放大器，其中所述算法状态机包括输入端，该输入端用于接收表示所述可编程增益放大器的增益和频率响应中的至少一个的运行设置值。所述算法状态机被配置为根据所述运行设置值，响应于由所述加工工艺传感器提供的所述半导体加工工艺的表征、所述温度传感器提供的温度的指示、以及所述电压传感器提供的所述电源电压电平的指示，补偿所述可编程增益放大器。0013根据本发明的另一个实施例，所述集成电路还包括至少一个接口，其电连接到所述加工工艺传感器的输出端、温度传感器的输出端、所述电压传感器的输出端、以及所述相关联的半导体器件的可编程输入端。所述接口被配置为将由所述加工工艺传感器。
21、提供的所述半导体加工工艺的表征、所述温度传感器提供的温度的指示、以及所述电压传感器提供的所述电源电压电平的指示提供到外部器件，并且从所述外部器件接收被补偿的运行设置值，以便提供到所述相关联的半导体器件的可编程输入端。说明书CN104135236A3/18页70014根据本发明的另一个实施例，所述相关联的半导体器件具有用于提供输出信号的输出端。所述集成电路还包括至少一个接口，电连接到所述加工工艺传感器的输出端、温度传感器的输出端、以及所述电压传感器的输出端。所述至少一个接口被配置为将由所述加工工艺传感器提供的所述半导体加工工艺的表征、所述温度传感器提供的温度的指示、以及所述电压传感器提供的所述电。
22、源电压电平的指示提供到外部器件，以便使得所述外部器件基于所述半导体加工工艺的表征、所述温度的指示、以及所述电源电压电平的指示，补偿所述相关联的半导体器件的输出信号。0015根据本发明的另一个方面，提供了一种监控根据一种半导体加工工艺形成半导体器件的方法。所述方法包括如下操作感测表示用来形成所述半导体器件的半导体加工工艺的加工工艺参数；基于所感测的加工工艺参数表征所述半导体加工工艺。所述方法还包括感测所述半导体器件的温度；感测正被提供到半导体器件的电源电压电平；以及响应于所述表征操作，补偿所述半导体器件的所感测的温度和正被提供到所述半导体器件的所感测的电源电压电平中的至少之一。0016根据一个实。
23、施例，所述补偿操作包括响应于所述表征操作补偿所述半导体器件的所感测的温度和正被提供到所述半导体器件的所感测的电源电压电平两者。根据本发明的另一个实施例，响应于所述表征操作，动态地执行所述感测加工工艺参数、感测温度、感测正被提供到所述半导体器件的所述电源电压电平、以及补偿所述半导体器件的所感测的温度和正被提供到所述半导体器件的所感测的电源电压电平两者的操作。0017根据本发明的另一个实施例，所述表征半导体加工工艺的操作包括将所述半导体加工工艺表征为快、额定以及慢中之一的操作。0018根据本发明的另一个实施例，所述半导体器件是可编程半导体器件，该方法还包括如下操作响应于所补偿的感测的温度、所补偿的。
24、感测的电源电压电平、以及表征的半导体加工工艺，调节所述半导体器件的至少一个可编程参数。在进一步实施例中，所述调节的操作包括如下操作接收用于可编程半导体器件的运行设置值；采用所补偿的感测的温度、所补偿的感测的电源电压电平、以及表征的半导体加工工艺，来指数化所述运行设置值，以便确定所补偿的运行设置值；以及向可编程的半导体器件提供所补偿的运行设置值，以便调整所述至少一个可编程参数。在进一步实施例中，所述接收、指数化、以及提供操作都在与可编程半导体器件相同的集成电路上执行。在可替换实施例中，所述接收和指数化的操作通过位于不同于所述可编程半导体器件的集成电路上的处理器来执行。0019根据本发明的另一个方。
25、面，提供了一种半导体加工工艺传感器，用于表征用来形成所述半导体加工工艺传感器的操作半导体加工工艺，该半导体加工工艺传感器包括恒定参考电压源、加工工艺感测电阻器、恒流源以及模数转换器。该恒定参考电压源具有用于提供恒定参考电压信号的输出端。该加工工艺感测电阻器具有电连接到恒定参考电压源的输出端的第一端子和用于提供感测的电压信号的第二端子，所述加工工艺感测电阻器的电阻取决于用于形成半导体加工工艺传感器的半导体加工工艺中的至少一个变量。该恒流源电连接到加工工艺感测电阻器的第二端子。该模数转换器，连接到所述加工工艺感测电阻器的第二端子，用于提供至少一个用于表征用来形成半导体加工工艺传感器的半导体加工工艺。
26、的输出信号。0020根据本发明的另一个实施例，所述加工工艺传感器还包括分压器，具有电连接到说明书CN104135236A4/18页8恒定参考电压源的输出端的输入端以及输出端，所述分压器包括多个串联在所述分压器的输入端和所述分压器的输出端之间的电阻器。所述模数转换器还连接到所述分压器，所述分压器提供至少一个电压到所述模数转换器作为参考电压信号在该实施例的另一个方面，所述分压器的每个电阻器都具有基本相同的高度、宽度和长度，并且所述加工工艺感测电阻器的高度和宽度。所述加工工艺感测电阻器的高度几乎与所述分压器的每个电阻器的高度相同，而所述加工工艺感测电阻器的宽度基本上小于分压器的每个电阻器的宽度。00。
27、21根据本发明的另一个实施例，所述加工工艺传感器还包括分压器，具有电连接到恒定参考电压源的输出端的输入端以及输出端。所述分压器提供多个不同的参考电压信号。所述模数转换器包括至少一个比较器，所述至少一个比较器具有电连接到所述分压器以便接收所述多个不同的参考电压信号中的第一参考电压信号的第一输入端、电连接到所述分压器以便接收所述多个不同的参考电压信号中的第二参考电压信号的第二输入端、以及电连接到所述加工工艺感测电阻器的第二端子以便接收所感测的电压信号的第三输入端。所述至少一个比较器配置为比较所感测的电压信号与第一和第二电压参考信号，并提供至少一个比较器输出信号，所述至少一个比较器输出信号是用来表征。
28、所述用来形成所述半导体加工工艺传感器的半导体加工工艺的所述至少一个输出信号。0022根据本发明的另一个实施例，所述分压器包括多个串联在所述分压器的输入端和输出端之间的电阻器。所述多个串联电阻器包括第一电阻器、第二电阻器、第三电阻器以及第四电阻器。第一电阻器具有第一端子和第二端子，所述第一电阻器的第一端子电连接到所述分压器的输入端和所述加工工艺感测电阻器的第一端子，并且所述第一电阻器的第二端子电连接到所述至少一个比较器的第一输入端。第二电阻器具有第一端子和第二端子，所述第二电阻器的第一端子电连接到所述第一电阻器的第二端子。第三电阻器具有第一端子和第二端子，所述第三电阻器的第一端子电连接到所述第二。
29、电阻器的第二端子，并且所述第三电阻器的第二端子电连接到所述至少一个比较器的第二输入端。第四电阻器具有第一端子和第二端子，所述第四电阻器的第一端子电连接到所述第三电阻器的第二端子，并且所述第四电阻器的第二端子电连接到所述分压器的输出端。在进一步实施例中，所述第二电阻器的第二端子电连接到所述恒定参考电压源的输入端。0023根据本发明的另一个实施例，所述至少一个比较器包括第一比较器和第二比较器。第一比较器具有用于接收第一参考电压信号的第一输入端和用于接收所感测电压信号的第二输入端。所述第一比较器配置为比较所感测的电压信号和第一参考电压信号，并响应于所感测的电压信号大于第一参考电压信号而提供第一比较器。
30、输出信号，以及响应于所感测的电压信号小于第一参考电压信号而提供第二比较器输出信号。第二比较器具有用于接收第二参考电压信号的第一输入端和用于接收所感测电压信号的第二输入端。所述第二比较器配置为比较所感测的电压信号和第二参考电压信号，并响应于所感测的电压信号大于第二参考电压信号而提供第三比较器输出信号，以及响应于所感测的电压信号小于第二参考电压信号而提供第四比较器输出信号。0024根据本发明的另一个实施例，所述加工工艺传感器还包括编码器。该编码器具有用于接收第一比较器输出信号的第一输入端、用于接收第二比较器输出信号的第二输入端、用于接收第三比较器输出信号的第三输入端、以及用于接收第四比较器输出信号。
31、的第四输入端。所述编码器配置为响应于所感测的电压信号大于第一参考电压信号而赋值说明书CN104135236A5/18页9ASSERT第一输出信号，以及响应于所感测的电压信号小于第一参考电压信号以及大于第二参考电压信号而赋值第二输出信号，以及响应于所感测的电压信号小于第二参考电压信号而赋值第三输出信号。根据本发明的另一个方面，所述半导体加工工艺响应于所述编码器赋值第一输出信号而被表征为快，所述半导体加工工艺响应于所述编码器赋值第二输出信号而被表征为额定，以及所述半导体加工工艺响应于所述编码器赋值第三输出信号而被表征为慢。0025根据本发明的另一个方面，提供了一种表征用来形成半导体加工工艺传感器的。
32、半导体加工工艺的方法。该方法包括如下操作提供基本恒定参考电压到分压器和加工工艺感测电阻器；基于所述基本恒定参考电压，在分压器中产生多个不同的参考电压；基于所述基本恒定参考电压确定在加工工艺感测电阻器上下降DROPPED的感测的电压，加工工艺感测电阻器的电阻取决于用于形成所述半导体加工工艺传感器的半导体加工工艺中的至少一个变量VARIATION。该方法还包括较所述多个不同的参考电压与所感测的电压；以及基于所述比较操作，表征用来形成所述半导体加工工艺传感器的所述半导体加工工艺。0026根据本发明的一个实施例，所述产生操作包括产生第一参考电压和第二参考电压的操作，并且其中所述比较操作包括比较所感测的。
33、电压与第一参考电压和第二参考电压的操作。在进一步实施例中，所述表征操作包括如下操作响应于所感测的电压大于第一参考电压，将半导体加工工艺表征为快；响应于所感测的电压小于第一参考电压且大于第二参考电压，将半导体加工工艺表征为额定；以及响应于所感测的电压小于第二参考电压，将半导体加工工艺表征为慢。在进一步的实施例中，该方法还包括响应于半导体加工工艺被表征为快而赋值第一输出信号，响应于半导体加工工艺被表征为额定而赋值第二输出信号，以及响应于半导体加工工艺被表征为慢而赋值第三输出信号。0027根据本发明的另一个方面，提供了一种半导体加工工艺传感器，该半导体加工工艺传感器包括恒定参考电压源，配置为产生恒定。
34、参考电压信号；加工工艺传感器元件，其耦接到所述恒定参考电压源，并被配置为接收所述恒定参考电压信号，感测表示用来形成所述半导体加工工艺传感器的半导体加工工艺的加工工艺参数，并基于该感测的加工工艺参数产生表征用来将半导体加工工艺传感器形成为额定、高于额定或低于额定中的一种的半导体加工工艺的加工工艺测量信号。0028根据本发明的另一个方面，提供了一种表征用来形成半导体加工工艺传感器的半导体加工工艺的方法，该方法包括如下操作提供基本恒定参考电压到加工工艺感测元件；利用所述加工工艺感测元件感测指示用来形成半导体加工工艺传感器的半导体加工工艺的加工工艺参数；和基于所述感测操作，产生将用来形成半导体加工工艺。
35、传感器的半导体加工工艺表征为额定、高于额定或低于额定之一加工工艺测量信号。0029根据本发明的另一个方面，提供了一种半导体加工工艺传感器，该半导体加工工艺传感器包括恒定参考电压源，配置为产生恒定参考电压信号；加工工艺感测元件，其耦接到所述恒定参考电压源；以及用于感测跨加工工艺感测元件的电压降并用于基于所述电压降将用来形成半导体加工工艺传感器的半导体加工工艺表征为额定、高于额定和低于额定之一的部件。说明书CN104135236A6/18页10附图说明0030附图并不试图按照比例绘制。在这些附图中，在各个图中所示出的每个相同或几乎相同的元件都采用类似的标号来代表。为了清楚起见，并不是每个元件在每张。
36、附图中都做了标记。在这些附图中0031图1是根据本发明实施例的加工工艺、电压和温度PVT传感器的方块图；0032图2是图1中的PVT中用于的加工工艺传感器的示例性加工工艺传感器的方块图；0033图3是图2中的加工工艺传感器的更详细的示意图；0034图4是图1中的用于PVT传感器中的温度传感器方块图；0035图4A是图4中的温度传感器的一部分的更详细的示意图；0036图5是图1中PVT传感器中使用的电压传感器的方块图；0037图5A是图5中电压传感器的一部分的更详细的示意图；0038图6是图1中加工工艺、电压以及温度传感器的操作的示例性方法的流程图；0039图7是根据本发明的具有芯片上ONCHI。
37、P查询表/状态机的示例性可编程增及放大器的方块图；0040图8是图7中所述可编程增益放大器的放大器或衰减器ATTENUATOR的简化示意图；0041图9图释了根据本发明的实施例的查询表的一部分；0042图10是图6中可编程增益放大器的操作的示例性方法的流程图；0043图11是根据本发明另一个实施例的具有芯片外OFFCHIP固件查询表和总线接口的示例性可编程增益放大器的方块图；0044图12是根据本发明另一个实施例的具有芯片外OFFCHIP固件查询表F可编程增益放大器方块图；以及0045图13是图11和12中所述可编程增益放大器的操作的方法的流程图。具体实施方式0046本发明并不限于其应用到在下。
38、面描述中提出的或在附图中所图示的构造的细节和元件的安排。本发明能够为其他实施方式并且能够以各种方式被实现或实施。而且，在此所使用的措词和术语是为了描述，不应该被认为是为了限制。在此“包括”、“包含”或“具有”、“含有”、“涵盖”以及其变化形式，其含义是为了覆盖之后所列举的事项ITEM以及其等同物以及另外的事项。0047在多个半导体器件应用中，对半导体器件有益的是提供一致CONSISTENT的输出信号。例如，在有线电视CATV系统中，期望一种提供和维持一致输出信号在诸如DC增益、增益带宽、增益平温度、平率补偿、线性度等等方面的上游可编程增益放大器PGA，来确保下游元件适当地或有效率地运行。在这种。
39、应用中，还期望能够在相同设计和制造的不同器件上提供一致的输出信号。尽管可以测试各个器件来确定性能表征CHARACTERISTICS，并且之后各个器件被分类以便为终端用户提供具有相似性能表征的不同器件，但是这种测试和分类通常会增加器件的成本。而且这种测试不能解决器件所使用的环境中的差别，这种在器件所运行的电源电压电平和/或温度方面的差别依然会导致说明书CN104135236A107/18页11一个器件与另一个器件表现不同。0048本发明的实施例涉及一种加工工艺、电压以及温度PVT传感器，其配置为感测表示用来生成PVT传感器的加工工艺的加工工艺参数、PVT传感器运行的电源电压电平、以及PVT传感器。
40、运行的温度。所述PVT传感器优选实现在与相关联的器件相同的集成电路上，并通过与相关联的器件相同的加工PROCESSING步骤形成，使得PVT传感器感测SENSE的参数精确地反映REFLECT相关联器件的那些参数。不过，PVT传感器和相关联器件可实现在分开的集成电路上。如果PVT传感器和相关联器件实现在分开的集成电路上，PVT传感器也可以用来感测精确反映相关联器件的那些参数的参数。例如，如果PVT传感器布置得与相关联器件紧密接近，或者与相关联器件安装在共同的基底SUBSTRATE上，并且采用相同的电源为每一个提供电源电压，PVT传感器所感测的电压和温度参数将精确的反映相关联器件的那些参数。004。
41、9根据其中PVT传感器和相关联器件形成在相同集成电路上并且采用相同步骤形成的实施例，表示用来生产相关联器件的加工工艺的所感测的加工工艺参数被用于定性地QUALITATIVELY表征相关联器件的性能PERFORMANCE，并且提供相关联器件的性能相关的输出信号、相关联器件的感测的运行电源电压电平，以及相关联器件的被感测的运行温度。这些输出信号可以用来配置相关联器件以便补偿相关联器件，从而不管相同设计和制造的不同芯片之间的性能差别如何，不管器件运行的条件方面的差别如何，都能够提供更一致的输出。在一个实施例中，相关联器件的至少一部分是可编程的，并且该部分响应于输出信号被编程以便补偿相关联器件，从而提。
42、供一致的输出。在另一实施例中，在相关联器件下游的器件响应于输出信号被配置成补偿相关联器件中的性能差别。0050参见图1，其中示出了根据本发明实施例的电路100的方块图，电路100被配置为例如物理地、电或两者连接到相关联的半导体器件未示出，包括PVT传感器102。PVT传感器102连接到电压参考电路104。如下面将详细讨论的，电压参考电路104包括连接到通常的低漏失LOWDROPOUTLDO调整器108的带隙BANDGAP电压参考源106。PVT传感器102包括温度传感器112、电压传感器114、加工工艺传感器116以及变压电路103。加工工艺传感器116具有多个输入端，包括连接到偏压电路103。
43、的输出端111的输入端126A以及连接到电压参考电路104的输出端110的输入端126B。温度传感器112具有多个输入端，包括连接到偏压电路103的输出端111的输入端118A、连接到电压参考电路104的输出端110的输入端118B、以及连接到加工工艺传感器116的输出端128的输入端118C。电压传感器114具有多个输入端，包括连接到偏压电路103的输出端111的输入端122A、连接到电压参考电路104的输出端110的输入端122B、以及连接到加工工艺传感器116的输出端128的输入端122C。如图1所示，偏压电路103包括在PVT传感器102中；不过，在另一个实施例中，偏压电路103不包括。
44、在PVT传感器102中。0051电压参考电路104将多个稳定的参考电压提供到温度传感器112、电压传感器114以及加工工艺传感器116。传统的带隙参考源106作为用于传统LDO调压器108的参考，使得来自电压参考电路104的输出在温度和电源电压方面是稳定的，例如33伏。偏压电路103响应于电压参考电路104提供多个稳定的偏压电流和电压到温度传感器112、电压传感器114以及加工工艺传感器116。可以理解的是，电压参考电路和偏压电路103可以与PVT传感器102集成在一起或分开。为简化起见，偏压电路103和传感器112116之间的一些说明书CN104135236A118/18页12连接细节在后面。
45、的附图中没有示出。0052如下面结合图2和3所详细解释的那样，加工工艺传感器116配置为感测表示用来制造PVT传感器以及相关联的、共同形成的半导体器件的加工工艺的加工工艺参数，并将该加工工艺的表征CHARACTERIZATION提供到输出端128。在一个实施例中，加工工艺的表征是三比特数字，其三个值之一表示该加工工艺的“速度”，即晶体管和其他共同形成的器件在相对于用于给定制造加工工艺的额定设计性能方面例如晶体管增益、多晶硅传导性、注入剂量等等的相对性能。例如，如果加工工艺速度与额定量比较确定为慢以下称之为“慢”加工工艺，则第一比特设置为高而另外两个比特设置为低。如果加工工艺速度与额定量比较确定。
46、为额定以下称之为“额定”加工工艺，则第二比特设置为高而另外两个比特设置为低。如果加工工艺速度与额定量比较确定为快以下称之为“快”加工工艺，则第三比特设置为高而另外两个比特设置为低。需要认识的是，在其它实施例中，加工工艺表征可以包括任意数量的比特或值，可以不同地被编码，并且可以表示除速度之外的加工工艺参数，例如电容CAPACITANCE。0053如下面结合附图4和4A更详细解释的那样，温度传感器112被配置成感测PVT传感器以及相关联的共同形成的半导体器件的晶片DIE温度并提供PVT传感器和所述相关联的半导体器件的晶片温度的指示到输出端120。在一个实施例中，温度的指示包括5比特，代表40到85。
47、的温度范围。这5比特范围从00000到11111代表32种不同的温度范围的分部SUBDIVISION，PVT传感器以及相关联的共同形成的半导体器件的晶片温度的指示可以在这些分部上运行。需要认识的是，晶片温度的指示可以包括任意数量的比特，可以代表任何温度范围，并且可以再细划分成任意数量的较小或较大的梯级STEP。例如，在另一个实施例中，温度的指示可以包括6个比特，代表20到65的温度范围。这6比特范围从000000到111111代表64种不同的温度范围的分部SUBDIVISION。需要认识是，这些子划分可是相同的，但是不是必须相同。0054如下面结合附图5和5A更详细解释的那样，电压传感器114。
48、被配置为感测PVT传感器以及相关联的共同形成的半导体器件的电源未示出的电压，并提供所述电源电压电平的指示到输出端124。在一个实施例中，所述电源电压电平的指示包括4个比特，代表45伏特到55伏特的电压范围。这4比特范围从0000到1111代表的电压范围的16种不同分部，所述PVT传感器以及相关联的共同形成的半导体器件的电源电压电平的指示在这些分部上运行。应该认识的是，所述电源电压电平的指示可以是任意数量的比特，可以代表任何电压范围，并且可以再细划分成任意数量的较小或较大相同或不同的梯级STEP。例如在另一个实施例中，所述电源电压电平的指示可以包括3个比特，代表47伏特到52伏特的电压范围。这3。
49、比特范围从000到111代表8种不同的电压范围的分部。0055现在参照附图2进行描述根据本发明的实施例的加工工艺传感器116的更多的细节。加工工艺传感器200包括与电压参考电路104图1对应的恒定参考电压源20、连接到恒定参考电压源202的加工工艺传感器元件204、连接到加工工艺传感器元件204的编码器206、以及连接到编码器206的可选数字缓冲器208，数字缓冲器208的输出端形成加工工艺传感器200的输出端210。0056恒定参考电压源202提供恒定参考电压信号到加工工艺传感器元件204。在一个说明书CN104135236A129/18页13实施例中，恒定参考电压源202由图1的电压参考电路104提供，但是需要认识的是，恒压源202可以是分离的SEPARATE的稳定的电压参考源。加工工艺传感器元件204感测表示用来生产传感器元件以及相关联的共同形成的半导体器件的加工工艺的一个或多个参数，表征该加工工艺，并输出表示该表征CHARACTERIZATION的数字信号。在下面描述的实施例中，加工工艺传感器元件204将速度表征为慢、额定或快三个级别之一。0057将认识到，PVT传感器以及相关联的共同形成的半导体器件的速度会随着用来制造这些器件的加工工艺而改变。例如，在90纳米NMCMOS制造加工工艺中，制造加工工艺中的可变性VARIABILITY通常导致采用那种加工工艺制造的某些。