基于电荷的电容测量的系统及方法技术方案

本文描述用于基于电荷的电容测量的系统及方法。系统包括第一伪反相器电路及第二伪反相器电路。系统亦包括控制电路，该控制电路耦接在第一反相器电路与第二反相器电路之间。控制电路用以为第一伪反相器电路及第二伪反相器电路产生独立且不重叠的控制信号。屏蔽金属耦接至第一伪反相器电路、第二伪反相器电路以及控制电路。屏蔽金属用以耗散第一伪反相器电路或第二伪反相器电路中的至少一者的寄生电容量。受测装置耦接至第一反相器电路及第二反相器电路中的每一者。

【技术实现步骤摘要】
基于电荷的电容测量的系统及方法
本揭示案中所描述的技术大体而言是关于受测装置的基于电荷的两步骤电容测量。
技术介绍
随着小型、移动及远端技术的研发(例如，物联网(InternetofThings，IoT))，低功率应用受到愈来愈多的关注。金属氧化物金属(Metal-oxide-metal，MOM)电容可用于高解析度应用，诸如，切换式电容或渐进近似式模拟数字转换器(successiveapproximateanalog-to-digitalconverter，SAR-ADC)。利用本文中所描述的结构的电容测量的评估可辅助满足IoT应用中低功率电路的关键准则。
技术实现思路
本揭示内容包含一种用于基于电荷的电容测量的系统。系统包括第一伪反相器电路、第二伪反相器电路、控制电路以及屏蔽金属。控制电路耦接在第一伪反相器电路与第二伪反相器电路之间。控制电路用以为第一伪反相器电路及第二伪反相器电路产生独立且不重叠的控制信号。屏蔽金属耦接至第一伪反相器电路、第二伪反相器电路以及控制电路。屏蔽金属用以耗散第一伪反相器电路或第二伪反相器电路中的至少一者的寄生电容量。受测装置耦接至第一伪反相器电路及第二伪反相器电路中的每一者。本揭示内容包含一种用于基于电荷的电容测量的方法，方法包含：将一第一电压施加至一第一伪反相器电路，以及将一第二电压施加至一第二伪反相器电路，其中一受测装置耦接在第一伪反相器电路与第二伪反相器电路之间；测量受测装置的一第一电容量，其中第一电容量包含受测装置的一电容量及一寄生电容量；在测量第一电容量之后，测量寄生电容量；以及基于第一电容量及寄生电容量来判定受测装置的电容量。本揭示内容包含一种用于基于电荷的电容测量的系统。系统包含第一驱动器电路、第二驱动器电路及控制电路。控制电路，耦接在第一驱动器电路与第二驱动器电路之间，控制电路用以为第一驱动器电路及第二驱动器电路产生独立且不重叠的多个控制信号。受测装置耦接至第一驱动器电路及第二驱动器电路中的每一者。附图说明当结合附图理解时，根据以下详细描述最佳理解本揭示案的态样。应当注意，根据业界的标准实践，各种特征并未按比例绘制。事实上，出于论述清楚的目的，可任意地增大或缩小各种特征的尺寸。图1为示例性方块图，图示根据本揭示案的各种实施例的用于基于电荷的电容测量的电路；图2为示例性电路示意图，图示与根据本揭示案的各种实施例的基于电荷的两阶段电容测量一起使用的电性部件；图3为另一示例性电路示意图，图示与根据本揭示案的各种实施例的基于电荷的两阶段电容测量一起使用的电性部件；图4为示例性示意图，图示根据本揭示案的各种实施例的产生输入至驱动器#1的控制信号CN1及CP1的时序图的控制电路；图5为示例性示意图，图示根据本揭示案的各种实施例的图1的受测装置的驱动器的实体耦接；图6为示例性流程图，图示根据本揭示案的各种实施例的用于测量基于电荷的电容的方法。不同附图中的对应元件符号及符号大体而言是指对应元件，除非另有指示。绘制附图以清晰地图示实施例的相关态样，并且附图未必按比例绘制。【符号说明】100:系统110:受测装置(DUT)120:驱动器、驱动器电路130:驱动器、驱动器电路140:控制电路200:电路示意图212:电容量、电容214:寄生电容216:寄生电容量224:PMOS晶体管226:NMOS晶体管300:电路示意图334:晶体管336:晶体管400:示意图442:信号产生器500:示意图510:信号通道520:共用通道530:屏蔽金属600:流程图610:步骤620:步骤630:步骤640:步骤具体实施方式以下揭示案提供了用于实施所提供标的的不同特征的许多不同实施例或实例。下文描述部件及配置的具体实例以简化本揭示案。当然，这些仅仅为实例且并非意欲限制性的。例如，在以下描述中，在第二特征之上或在其上制造第一特征可包括将第一特征及第二特征制造为直接接触的实施例，且亦可包括可在第一特征与第二特征之间制造额外特征以使得第一特征与第二特征可不直接接触的实施例。另外，本揭示案可重复各种实例中的元件符号及/或字母。此重复是出于简单与清晰的目的，且其自身不指示所论述的各种实施例及/或配置之间的关系。本文中可使用空间相对术语，诸如“下方”、“在…之下”、“下”、“上方”、“上”、“在…前方”、“在…后方”等，以便于描述，以描述一个元件或特征与另一(些)元件或特征的关系，如附图中所图示。空间相对术语意欲涵盖装置使用时或操作时除附图中所描绘的定向以外的不同定向。可以其他方式来定向装置(旋转90度或以其他定向)，且可同样相应地解释本文所使用的空间相对描述词。描述了本揭示案的一些实施例。可在这些实施例中所描述的阶段之前、期间、及/或之后提供额外操作。可针对不同实施例代替或消除所描述的阶段中的一些。可向半导体装置添加额外特征。可针对不同实施例代替或消除下文所描述的特征中的一些。尽管通过以特定次序执行的操作论述一些实施例，这些操作可以另一逻辑次序执行。高解析度模拟电路(诸如，模拟数字转换器(analog-to-digitalconverter，ADC))用于将模拟信号(例如，连续波形信号)转换为数字信号(例如，离散的“1”或“0”)。这些电路用于日常电子设备中，诸如，手机及膝上型计算机。高解析度模拟电路的解析度限定可由电路测量的最小电荷(例如，电压)。换言之，解析度判定高解析度模拟电路的测量的精确程度。高解析度模拟电路可能经受金属氧化物金属(Metal-oxide-metal，MOM)失配。例如，当一对MOM装置(例如，电容)应当电性相同(例如，相同电容量值或电/磁场感应值)，但是现实中电性不同(例如，不同电容量值或电/磁场感应值)时，MOM失配发生。失配可源于布局设计及/或制程灵敏度。制程灵敏度可由晶圆上的偏差引起。例如，在制造步骤期间晶圆上的不均匀蚀刻或气体在晶圆上不同点处的不均匀流动可致使同一晶圆上或同一晶片上不同位置之间的部件偏差。特征密度差异亦可致使蚀刻率的偏差，从而形成制程灵敏度。在镶嵌制程中，例如，更关键的制程灵敏度来源来自铜(Cu)化学机械平坦化(chemicalmechanicalplanarization，CMP)(例如，Cu图案密度、浆料均匀性，以及来自研磨衬垫的变形)。尽管一些制程偏差可能不可避免，但是可采取特定措施来减轻那些偏差的影响。例如，如本文中所描述，可利用电场及磁场控制来使MOM失配(例如，耦接误差)最小。在实施例中，本文所描述的基于电荷的两步骤测量系统及方法可使用时序调整及屏蔽金属来侦测及修补MOM失配。图1为示例性方块图，图示根据本揭示案的各种实施例的用于基于电荷的电容测量的系统100。系统100包括受测装置(deviceund本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于基于电荷的电容测量的系统，其特征在于，该系统包含：/n一第一伪反相器电路及一第二伪反相器电路；/n一控制电路，耦接在该第一伪反相器电路与该第二伪反相器电路之间，该控制电路用以为该第一伪反相器电路及该第二伪反相器电路产生独立且不重叠的多个控制信号；以及/n一屏蔽金属，耦接至该第一伪反相器电路、该第二伪反相器电路以及该控制电路，该屏蔽金属用以耗散该第一伪反相器电路或该第二伪反相器电路中的至少一者的寄生电容量，/n其中一受测装置耦接至该第一伪反相器电路及该第二伪反相器电路中的每一者。/n

【技术特征摘要】
20200529 US 63/031,830;20210415 US 17/231,3121.一种用于基于电荷的电容测量的系统，其特征在于，该系统包含：
一第一伪反相器电路及一第二伪反相器电路；
一控制电路，耦接在该第一伪反相器电路与该第二伪反相器电路之间，该控制电路用以为该第一伪反相器电路及该第二伪反相器电路产生独立且不重叠的多个控制信号；以及
一屏蔽金属，耦接至该第一伪反相器电路、该第二伪反相器电路以及该控制电路，该屏蔽金属用以耗散该第一伪反相器电路或该第二伪反相器电路中的至少一者的寄生电容量，
其中一受测装置耦接至该第一伪反相器电路及该第二伪反相器电路中的每一者。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在一第一时间中，不重叠的所述多个控制信号促进该受测装置的一电容量及一寄生电容量的特征化，并且其中在一第二时间中，不重叠的所述多个控制信号促进该受测装置的该电容量的特征化。


3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，该受测装置的该电容量表达如下：



其中Cdut为该受测装置的该电容量，Iac1为由该寄生电容量感应的电流，Iac2为由该受测装置感应的电流，Vdd1为一供应电压，并且f为一时脉频率。


4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该第一伪反相器电路由一第一控制信号控制，该第二伪反相器电路由一第二控制信号控制，并且该第一控制信号及该第二控制信号为多个不重叠且独立的输入信号。


5.一种用于基于电荷的电容测量的方法，其特征在于，该方法包含：
将一第一电压施加至一第一伪反相器...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈泰邑，杨忠傑，张志强，吕宗庭，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71