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Dokumentenidentifikation DE69936039T2 10.01.2008
EP-Veröffentlichungsnummer 0001024500
Titel Prüfungsschaltung zur Messung des Ausganspotentials einer Spannungserhöhungsschaltung in einer Halbleiter-IC-Schaltung
Anmelder Sharp K.K., Osaka, JP
Erfinder Kawai, Ken, Souraku-gun, Kyoto, JP
Vertreter Müller - Hoffmann & Partner Patentanwälte, 81667 München
DE-Aktenzeichen 69936039
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 23.12.1999
EP-Aktenzeichen 993105287
EP-Offenlegungsdatum 02.08.2000
EP date of grant 09.05.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.01.2008
IPC-Hauptklasse G11C 29/00(2006.01)A, F, I, 20070410, B, H, EP

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. GEBIET DER ERFINDUNG:

Die Erfindung betrifft eine Prüfungsschaltung für eine integrierte Halbleiterschaltung (Halbleiter-IC-Schaltung) wie eine Halbleiterspeichervorrichtung und insbesondere betrifft die Erfindung eine Prüfungsschaltung für eine nichtflüchtige Halbleiterspeichervorrichtung wie beispielsweise eine Flash-Speichervorrichtung.

2. BESCHREIBUNG VERWANDTER TECHNIK:

Von Flash-Speichervorrichtungen der nächsten Generation wird verlangt, dass diese bei geringer Spannung betrieben werden können, wenig Leistung verbrauchen und zu geringen Kosten herstellt werden können. Um bei geringer Spannung betrieben werden zu können, enthält eine Flash-Speichervorrichtung üblicherweise eine Spannungserhöhungsschaltung oder eine Ladungspumpenschaltung (Charge Pump Schaltung) zum Erhöhen einer von einer externen Vorrichtung eingespeisten Spannung. Während die Flash-Speichervorrichtung in einem Stand-by-Zustand ist, inaktiviert die Ladungspumpenschaltung den Spannungserhöhungsbetrieb, so dass die erhöhte Ausgangsspannung auf einen niedrigst möglichen Pegel verringert werden kann, ohne jegliche Betriebsprobleme zu verursachen. Während die Flash-Speichervorrichtung in einem aktivierten Zustand ist, gibt die Ladungspumpenschaltung die Spannung mit erhöhtem Pegel aus. Flash-Speichervorrichtungen müssen vor dem Versenden auf Scheibenebene als auch nach dem Verpacken überprüft werden, um sicherzustellen, dass die Flash-Speichervorrichtungen betriebskonform arbeiten, wenn diese vom Stand-by-Zustand in den aktiven Zustand geschaltet werden.

Eine der in diesem Stadium durchgeführten Überpüfungen stellt die Messung eines Potentials eines Ausgangsknotens der Ladungspumpenschaltung dar. Eine herkömmliche Prüfungsschaltung 400 zum Messen eines Potentials an einem Ausgangsknoten VPX einer Ladungspumpenumschaltung 29 wird mit Bezug auf 4 erläutert.

Die Prüfungsschaltung 400 einer Flash-Speichervorrichtung beinhaltet einen Niederfrequenzoszillator (nachfolgend als "LFO" bezeichnet) 28, der dafür sorgt, dass die Ladungspumpenschaltung 29 mit Unterbrechungen arbeitet, Wortleitungs-Ansteuerschaltungen 27 zum Ansteuern von Wortleitungen WL1 bis WLn, Zeilendecoder 26, und eine Adresswechseldetektor(ATD, Address Transition Detection)-Schaltung 30 zum Detektieren eines Adresswechsels. Die Ladungspumpenschaltung 29, die Zeilendecoder 26 und die Wortleitungsansteuerschaltungen 27 weisen jeweils einen herkömmlichen Aufbau auf und werden nicht detailliert beschrieben.

Die Prüfungsschaltung 400 arbeitet auf folgende Weise.

Die Ladungspumpenschaltung 29 erhöht eine Spannung Vcc, die von einer externen Leistungsversorgung bereitgestellt wird, auf eine höhere Spannung VH (in 5 gezeigt). Ebenso ist in 5 VL dargestellt, womit eine minimale Betriebsspannung bezeichnet wird, die zur Aufrechterhaltung eines Normalbetriebs einer Flash-Speichervorrichtung mit der Ladungspumpenschaltung 29 erforderlich ist. Die erhöhte Spannung VH wird als Einspeisespannung für die jeweiligen Zeilendecoder 26 und die jeweiligen Wortleitungsansteuerschaltungen 27 verwendet. Die erhöhte Spannung VH erscheint am Ausgangsknoten VPX der Ladungspumpenschaltung 29. Die Zeilendecoder 26 geben jeweils eine erhöhte Spannung VH oder eine Spannung Vss (GND) an die Wortleitungsansteuerschaltungen 27 als Ausgaben X1 bis Xn entsprechend den von einem Vordecoder (nicht gezeigt) gesendeten Signalen A1 bis An aus.

Jede Wortleitungsansteuerschaltung 27 ist ein Inverter-Puffer einschließlich eines p-Kanal MOS Transistors und eines n-Kanal MOS Transistors. Die Wortleitungsansteuerschaltungen 27 invertieren die Signale an den Ausgangsabschnitten X1 bis Xn. Jede der Speicherzellen in einem Speicherarray (nicht gezeigt), deren Gates an entsprechende Wortleitungen WL1 bis WLn angeschlossen sind, werden entsprechend der invertierten Ausgabe in einen ausgewählten Zustand oder in einen nicht ausgewählten Zustand geschaltet.

Um den Leistungsverbrauch auf niedrigem Niveau zu halten, während die Flash-Speichervorrichtung in einem Stand-by-Zustand ist, wird die Ladungspumpenschaltung 29 derart angesteuert, dass diese mit Unterbrechungen über ein Signal LFOP (Low Frequency Oscillator's Pulse) vom LFO 28 betrieben wird. Wird eine Flash-Speichervorrichtung in einen aktiven Zustand geschaltet, z. B. einen Lesezustand, so wird die Ladungspumpenschaltung 29 über eine Signalausgabe von der Adresswechseldetekor-Schaltung 30, welche den Adresswechsel detektiert hat, gesteuert.

Nun wird der Betrieb der Prüfungsschaltung 400 während eines Stand-by-Zustands des Flash-Speichers erläutert.

5 zeigt ein Diagramm mit beispielhaften Änderungen in den Ausgangsspannungen vom LFO 28 und der Ladungspumpenschaltung 29, während die Flash-Speichervorrichtung in einem Stand-by-Zustand ist. Die Änderungen werden mit Bezug auf die 4 und 5 erläutert.

Der LFO 28 enthält einen Ringoszillator und die Ausgangsspannung LFOP wird zwischen einem hohen Pegel Vcc und einem niedrigen Pegel Vss mit einer bestimmten Periode T umgeschaltet. Die Ladungspumpenschaltung 29 wird aktiviert, um einen Spannungserhöhungsbetrieb durchzuführen, während das Ausgangssignal LFOP beispielsweise auf dem hohen Pegel Vcc ist, um so die Spannung am Ausgangsknoten VPX auf einen vorgegebenen erhöhten Pegel VH zu vergrößern. Während der LFOP auf niedrigem Pegel Vss ist, wird der Spannungserhöhungsbetrieb nicht über die Ladungspumpenschaltung 29 durchgeführt. Somit verbraucht die Ladungspumpenschaltung 29 selbst im Wesentlichen keine Leistung; d. h. die Ladungspumpenschaltung 29 befindet sich in einem Ruhezustand. In diesem Zustand weist der Ausgangsknoten VPX der Ladungspumpenschaltung 29 eine hohe Impedanz auf und ist somit in einem potentialfreien Zustand. Der Knoten VPX ist mit einer Mehrzahl von Schaltungen (z. B. Zeilendecodern 26 und Wortleitungsansteuerschaltungen 27) verbunden und weist somit eine große parasitäre Kapazität auf. Das Potential des Ausgangsknotens VPX wird bis zu einem bestimmten Grad durch die Ansammlung von Ladungen in der parasitären Kapazität aufrechterhalten, nimmt jedoch graduell ab, z. B. durch eine Entladung aufgrund eines Leckstroms wie eines Aus-Leckstroms vom p-Kanal MOS Transistor in den Wortleitungsansteuerschaltungen 27. Ist jedoch die Periode T vorüber, kehrt das Ausgangssignal LFOP des LFO 28 auf den hohen Pegel Vcc zurück. Dadurch wird die Ladungspumpenschaltung 29 aktiviert und beginnt mit dem Spannungserhöhungsbetrieb. Die Spannung am Ausgangsknoten VPX wird auf den erhöhten Pegel VH vergrößert, während das Signal LFOP auf einem hohen Pegel Vcc ist.

Nachfolgend wird der Betrieb der Testschaltung beim Umschalten der Flash-Speichervorrichtung von einem Stand-by-Zustand in einen aktiven Zustand erläutert.

6 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung beispielhafter Änderungen in den Ausgangsspannungen des LFO 28 und der Ladungspumpenschaltung 29 und eine beispielhafte Änderung eines Chip-Enable Signals/CE, welche auftreten, falls die Flash-Speichervorrichtung von einem Stand-by-Zustand in einen aktiven Zustand umgeschaltet wird. Derartige Änderungen werden ebenso mit Bezug auf 4 erläutert. Falls sich die Flash-Speichervorrichtung in einem Stand-by-Zustand befindet, liegt das Chip-Enable Signal/CE auf hohem Pegel Vcc; und wenn die Flash-Speichervorrichtung in einen aktiven Zustand umgeschaltet wird, geht das Chip-Enable Signal/CE auf einen niedrigen Pegel Vss.

Wird die Flash-Speichervorrichtung von einem Stand-by-Zustand in einen aktiven Zustand geschaltet, d. h. einen Lesezustand, detektiert die Ladungspumpenschaltung 29 über eine Signalausgabe von der Adresswechseldetektor-Schaltung 30, die einen Adresswechsel detektiert hat, und nicht über das Ausgabesignal LFOP vom LFO 28, dass sich die Flash-Speichervorrichtung im Lesezustand befindet. Die Ladungspumpenschaltung 29 wird in einem konstanten aktiven Zustand gehalten und die Spannung am Ausgangsknoten VPX wird auf dem erhöhten Pegel VH gehalten. Jedoch existiert eine Verzögerungszeitperiode TD nach dem Wechsel des Chip-Enable Signals/CE auf den niedrigen Pegel Vss, bis die Ladungspumpenschaltung 29 aktiviert wird, um die vorgegebene erhöhte Spannung VH auszugeben.

Somit werden die Wortleitungen WL unmittelbar nach dem Wechsel des Chip-Enable Signals/CE auf den niedrigen Pegel angesteuert, während die Spannung am Ausgangsknoten VPX weiterhin über die Entladung niedrig ist. Um die Wortleitungen WL mit einer zufriedenstellenden hohen Ansteuergeschwindigkeit in diesem Zustand anzusteuern, ist es erforderlich, das Potential am Ausgangsknoten VPX auf einem ausreichend hohen Wert oberhalb der minimalen Betriebsspannung VL zu halten, selbst falls die Flash-Speichervorrichtung in einem Stand-by-Zustand ist. Jedoch führt eine Erhöhung der Oszillationsfrequenz des LFO 28 zur Aufrechterhaltung des Potentials am Ausgangsknoten VPX auf einem ausreichend hohen Wert im Vergleich zur minimalen Betriebsspannung zu einem erhöhten Leistungsverbrauch, wenn die Flash-Speichervorrichtung in einem Stand-by-Zustand ist. Um dies zu vermeiden, werden die Oszillationsfrequenz des LFO 28 und dergleichen derart festgelegt, dass das Potential am Ausgangsknoten VPX geringfügig über der minimalen Betriebsspannung VL gehalten wird.

Falls beispielsweise der Aus-Leckstrom des p-Kanal MOS Transistors in den Wortleitungsansteuerschaltungen 27 außerordentlich groß ist oder die Oszillationsfrequenz des LFO 28 aufgrund einer Vorrichtungsabhängigen Dispersion in den Vorrichtungscharakteristiken nicht ausreichend hoch ist, kann die Spannung am Ausgangsknoten VPX auf unerwünschte Weise niedriger als die minimale Betriebsspannung VL werden.

Dies kann eine Fehlfunktion hervorrufen oder die Ansteuerzeit verlängern. Um derartige unerwünschte Effekte zu verhindern, ist es erforderlich, das Potential am Ausgangsknoten VPX zu messen, während die Flash-Speichervorrichtung auf Scheibenebene vorliegt oder bereits verpackt ist. Flash-Speichervorrichtungen, die im Stand-by-Zustand eine im Vergleich zur Spannung VL niedrigere Spannung aufweisen, müssen ausgesondert werden, bevor diese auf den Markt kommen.

Während die Ladungspumpenschaltung 29 in einem konstanten aktiven Zustand ist, d. h. einem Lesezustand, lässt sich das Potential am Ausgangsknoten VPX auf einfache Weise über ein Potential-Messpad (d.h. Spannungs-Messpad) 25 durch Schließen eines Schalters 24 (4) messen. Der Schalter 24 wird über ein Steuersignal angesteuert, das von einer Prüfungssteuerschaltung (nicht gezeigt) gesendet wird, die in einem Prüfungsbetrieb arbeitet. Die Prüfungssteuerschaltung ist in der Flash-Speichervorrichtung enthalten.

Die Ladungspumpenschaltung 29 arbeitet mit Unterbrechungen, während die Flash-Speichervorrichtung in einem Stand-by-Zustand ist, und der Knoten VPX befindet sich in einem potentialfreien Zustand ist, während die Ladungspumpenschaltung 29 in einem Ruhezustand ist. Da die Ladungen, die sich im Ausgangsknoten VPX angesammelt haben, über eine Messvorrichtung (nicht gezeigt) durch das Potential-Messpad 25 bei geschlossenem Schalter 24 entladen werden, kann eine genaue Messung des Potentials auf ähnliche Weise erzielt werden, wie wenn sich die Ladungspumpenschaltung 29 im konstanten aktiven Zustand befindet.

Dies führt zu Flash-Speichervorrichtungen, die im Stand-by-Zustand eine im Vergleich zur minimalen Betriebsspannung VL niedrigere Spannung aufweisen und die nicht ausgesondert sind, während sich die Flash-Speichervorrichtungen auf Scheibenebene befinden. Somit werden fehlerhafte Flash-Speichervorrichtungen zur Verpackungsstufe weitergeleitet, was extra Kosten verursacht. Es besteht ebenso eine unerwünschte Wahrscheinlichkeit dahingehend, dass die fehlerhaften Flash-Speichervorrichtungen während der Überprüfung nach dem Verpacken nicht aufgefunden werden und folglich auf den Markt kommen.

Maßnahmen, die zur Verhinderung obiger Probleme dienen, verursachen, wie nachfolgend erläutert wird, weitere Probleme. Der Einsatz von Spezifikationen mit höheren Ansprüchen führt zu einer geringeren Produktionsausbeute und einem Kostenfanstieg. Falls die Oszillationsfrequenz des LFO 28 beispielsweise auf einem im Vergleich zur Designstufe höheren Pegel eingestellt wird, führt dies zu einer Vergrößerung des Leistungsverbrauchs.

US 5705934 offenbart eine integrierte Schaltung mit einer internen Versorgungsschaltung. In der beschriebenen Schaltung ermöglicht eine analoge Spannungsausgabeschaltung die Verbindung eines Ausgangs dieser internen Versorgungsschaltung mit einem Verbindungsgin einer integrierten Schaltung. Es ist somit ohne Schwierigkeiten möglich, Messungen des Werts der erzeugten internen Spannung durchzuführen. Die analoge Spannungsausgabeschaltung ist derart aufgebaut, dass es zudem möglich ist, zunächst eine Spannung von außerhalb an den Ausgang der internen Versorgungsschaltung anzulegen und dann den Ausgang der internen Versorgungsschaltung von dem Verbindungsgin zu isolieren.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Erfindungsgemäß wird eine integrierte Halbleiterschaltung mit einer Spannungserhöhungsschaltung und einer Prüfungsschaltung zur Messung eines Potentials an einem Ausgangsknoten der Spannungserhöhungsschaltung angegeben, wobei die Prüfungsschaltung umfasst: einen Schalter mit einem mit dem Ausgangsknoten verbundenen Ende; einen ersten Spannungsmessungsanschluss; und einen n-Kanal MOS Transistor mit einem mit dem anderen Ende des Schalters verbundenen Gate, eine mit einer Referenzspannungsversorgung verbundene Source und ein mit dem ersten Spannungsmessungsanschluss verbundenes Drain.

Vorzugsweise ist der Spannungsmessungsanschluss ein internes Pad der integrierten Halbleiterschaltung.

Vorzugsweise ist der Spannungsmessungsanschluss ein externes Pad der integrierten Halbleiterschaltung.

Vorzugsweise entspricht der Spannungsmessungsanschluss einem der Anschlüsse Signaleingangsanschluss, Signalausgangsanschluss und Signaleingangs- und Signalausgangsanschluss, während die integrierte Halbleiterschaltung in einem gewöhnlichen Betriebsmodus ist. Die Prüfungsschaltung enthält zudem einen weiteren Schalter, der zwischen dem ersten Spannungsmessungsanschluss und dem Drain des n-Kanal MOS Transistors vorgesehen ist.

Vorzugsweise weist die Prüfungsschaltung zudem einen zweiten Spannungsmessungsanschluss auf; und einen Schalter mit einem mit dem Gate des n-Kanals MOS Transistors verbundenen Ende und einem mit dem zweiten Spannungsmessungsanschluss verbundenen weiteren Ende.

In einer Ausführungsform der Erfindung sind die ersten und zweiten Spannungsmessungsanschlüsse interne Pads der integrierten Halbleiterschaltung.

In einer Ausführungsform der Erfindung sind die ersten und zweiten Spannungsmessungsanschlüsse externe Pads der integrierten Halbleiterschaltung.

In einer Ausführungsform der Erfindung entspricht der erste Spannungsmessungsanschluss in einem gewöhnlichen Betriebsmodus der integrierten Halbleiterschaltung einem der Anschlüsse Signaleingangsanschluss, Signalausgangsanschluss und Signaleingangs- und Ausgangsanschluss. Der zweite Spannungsmessungsanschluss entspricht in einem gewöhnlichen Betriebsmodus der integrierten Halbleiterschaltung einem der Anschlüsse Signaleingangsanschluss, Signalausgangsanschluss und Signaleingangs- und Ausgangsanschluss. Die Testschaltung enthält zudem einen weiteren Schalter, der zwischen dem ersten Spannungsmessungsanschluss und dem Drain des n-Kanal MOS Transistors vorgesehen ist.

Somit ermöglicht die hierin beschriebene Erfindung den Vorteil einer integrierten Halbleiterschaltung mit einer Prüfungsschaltung zur Realisierung einer genauen Spannungsmessung.

Dem besseren Verständnis der Erfindung dienend werden nachfolgend bestimmte Ausführungsformen mit Bezug auf die begleitenden Abbildungen erläutert.

KURZBESCHREIBUNG DER ABBILDUNGEN

1 zeigt ein Blockdiagramm einer Prüfungsschaltung in einer integrierten Halbleiterschaltung gemäß einer ersten Ausführungsform;

2 zeigt ein Blockdiagramm einer Prüfungsschaltung in einer integrierten Halbleiterschaltung gemäß einer zweiten Ausführungsform;

3 zeigt ein Blockdiagramm einer Prüfungsschaltung in einer integrierten Halbleiterschaltung gemäß einer dritten Ausführungsform;

4 zeigt ein Blockdiagramm einer herkömmlichen Prüfungsschaltung in einer integrierten Halbleiterschaltung;

5 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung beispielhafter Änderungen in Ausgangsspannungen von einem LFO und einer Ladungspumpenschaltung der integrierten Halbleiterschaltung, während diese in einem aktiven Zustand ist; und

6 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung beispielhafter Änderungen in den Ausgangsspannungen von dem LFO und der Ladungspumpenschaltung als auch eine beispielhafte Änderung in einem Chip-Enable Signal, welche vorliegen, falls die integrierte Halbleiterschaltung von einem Stand-by-Zustand in einen aktiven Zustand geschaltet wird.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN (Beispiel 1)

1 zeigt ein Schaltungsdiagramm einer Prüfungsschaltung 100 zur Messung eines Potentials an einem Ausgangsknoten VPX, einer Ladungspumpenschaltung 9 einer integrierten Halbleiterschaltung eines ersten Beispiels der Erfindung.

Die Prüfungsschaltung 100 enthält einen LFO 8, der die Ladungspumpenschaltung 9 veranlasst, mit Unterbrechungen zu arbeiten, eine Adresswechseldetektor-Schaltung 10 zum Detektieren eines Adresswechsels, Wortleitungsansteuerschaltungen 7 zum Ansteuern von Wortleitungen WL1 bis WLn, Zeilendecoder 6, einen ersten Schalter 2, einen zweiten Schalter 3, einen n-Kanal MOS Transistor 1, einen ersten Potentialmessungsanschluss (internes Pad) 4, und einen zweiten Potentialmessungsanschluss (internes Pad) 5, und Ausgangsabschnitte X1 bis Xn. Elemente, die mit den in 4 erläuterten Elementen übereinstimmen, werden nicht detailliert erläutert.

Ein Ausgangsknoten VPX der Ladungspumpenschaltung 9 ist über den ersten Schalter 2 mit einem Gate des n-Kanal MOS Transistors 1 verbunden. Das Gate des n-Kanal MOS Transistors 1 ist ebenso mit einem Ende des zweiten Schalters 3 verbunden. Das andere Ende des zweiten Schalters 3 ist mit dem zweiten Potentialmessungspad 5 verbunden. Ein Drain des n-Kanal MOS Transistors 1 ist mit dem ersten Potentialmessungspad 4 verbunden, und eine Source des n-Kanal MOS Transistors 1 ist mit einer Referenzleistungsversorgung GND mit einem Spannungspegel von Vss verbunden.

Die Schalter 2 und 3 lassen sich auf einfache Weise mit bekannter Technologie ausbilden, z. B. aus einem p-Kanal oder n-Kanal MOS Transistor oder einem CMOS Transmission-Gate. Die Schalter 2 und 3 werden über ein Steuersignal von einer eingebauten Prüfungssteuerschaltung (nicht dargestellt) angesteuert, die in einem Prüfungsmodus betrieben wird. Die eingebaute Prüfungssteuerschaltung ist in der integrierten Halbleiterschaltung enthalten.

Während sich die integrierte Halbleiterschaltung in einem Stand-by-Zustand befindet, wird die Ladungspumpenschaltung 9 über ein Ausgangssignal LFOP von dem LFO 8 angesteuert, um mit Unterbrechungen betrieben zu werden.

Nun wird ein beispielhaftes Verfahren zum Messen eines Potentials am Ausgangsknoten VPX während eines Stand-by-Zustands der integrierten Halbleiterschaltung erläutert.

Der erste Schalter 2 wird in einen leitfähigen Zustand geschaltet und der zweite Schalter 3 wird in einen nicht leitfähigen Zustand geschaltet. Es wird eine geeignete Spannung VB an das erste Potentialmessungspad 4 angelegt. Ebenso wird ein Strompegel I1, der durch das erste Potentialmessungspad 4 fließt, gemessen.

Nachfolgend wird der erste Schalter 2 in einen nicht leitfähigen Zustand und der zweite Schalter 3 in einen leitfähigen Zustand geschaltet. Dieselbe Spannung VB wird an das erste Potentialmessungspad 4 angelegt und eine zweite Spannung wird an das zweite Potentialmessungspad 5 angelegt. Der Pegel der zweiten Spannung wird derart eingestellt, dass der Strom mit dem Pegel I1 durch das erste Potentialmessungspad 4 fließt.

Der Pegel VM der zweiten Spannung bei einem durch das erste Potentialmessungspad 4 fließenden Pegel I1 entspricht dem Potential am Ausgangsknoten VPX, das gemessen werden soll.

Gemäß dem Aufbau der Prüfungsschaltung 100 und dem Verfahren zum Messen des Potentials am Ausgangsknoten VPX im ersten Beispiel, ist der Ausgangsknoten VPX lediglich mit dem Gate des n-Kanal MOS Transistors 1 verbunden. Dadurch werden die am Ausgangsknoten VPX angesammelten Ladungen während der Messung nicht durch eine Messvorrichtung über die Potentialmessungspads 4 oder 5 entladen. Folglich kann eine genaue Messung des Potentials realisiert werden.

Da die Eigenschaften des n-Kanal MOS Transistors 1 über das erste Potentialmessungspad 4 gemessen werden können, lassen sich die Vorrichtungs-abhängige Dispersion der Eigenschaften des n-Kanal MOS Transistors 1 oder Messfehler aufgrund von Umgebungstemperatur-bedingten Schwankungen in den Eigenschaften kompensieren. Somit lässt sich das Potential am Ausgangsknoten VPX mit zufriedenstellendem hohem Genauigkeitsgrad messen.

Bei oben beschriebenem Verfahren wird das Potential basierend auf dem durch das erste Potentialmessungspad 4 fließenden Strompegel gemessen. Auf alternative Weise werden eine Leistungsversorgung und ein Widerstand geeignet mit dem ersten Potentialmessungspad 4 seriell verbunden und es wird das Potential am ersten Potentialmessungspad 4 gemessen.

(Beispiel 2)

2 zeigt ein Schaltungsdiagramm einer Prüfungsschaltung 200 zum Messen eines Potentials am Ausgangsknoten VPX einer Ladungspumpenschaltung 19 einer integrierten Halbleiterschaltung gemäß einem zweiten Beispiel der Erfindung.

Die Prüfungsschaltung 200 enthält einen LFO 18, der dafür sorgt, dass die Ladungspumpenschaltung 19 mit Unterbrechungen betrieben wird, eine Adresswechseldetektor-Schaltung 20 zum Detektieren eines Adresswechsels, Wortleitungsansteuerschaltungen 17 zum Ansteuern von Wortleitungen WL1 bis WLn, Zeilendecoder 16, einen ersten Schalter 12, einen zweiten Schalter 13, einen dritten Schalter 21, einen n-Kanal MOS Transistor 11, einen ersten Potentialmessungsanschluss (Pad) 14, und einen zweiten Potentialmessungsanschluss (Pad) 15. Übereinstimmende Elemente, die schon mit Bezug auf 1 erläutert wurden, werden nicht detailliert beschrieben.

Die zweiten und dritten Schalter 13 und 21 werden in Abhängigkeit davon, ob die integrierte Halbleiterschaltung in einem gewöhnlichen Betriebsmodus oder in einem Prüfungsmodus betrieben wird, umgeschaltet, so dass die Pads 14 und 15 sowohl für Adress- und Datensignale und zur Prüfung verwendet werden können. Im Besonderen wird das Pad 14 für eine Signalleitung 22 (die als Signaleingangsleitung, Signalausgangsleitung oder Signaleingangs- und Ausgangsleitung wirkt; d. h. das Pad 14 ist ein externes Pad) in einem Normalbetrieb, d. h. gewöhnlichen Betrieb, verwendet und dieses ist ebenso mit einem Drain des n-Kanal MOS Transistors 11 über den während der Prüfung zu verwendenden dritten Schalter 21 verbunden. Das Pad 15 wird als Signalleitung 23 (die als Signaleingangsleitung, Signalausgangsleitung oder Signaleingangs- und Ausgangsleitung wirkt; d. h. das Pad 15 ist ein externes Pad) während eines Normalbetriebs verwendet und dieses ist ebenso mit einem Gate des n-Kanal MOS Transistors 11 über den während einer Messung zu verwendenden zweiten Schalter 13 verbunden. Die weiteren Elemente des Aufbaus der Prüfungsschaltung 200 stimmen mit denjenigen der in 1 gezeigten Prüfungsschaltung überein.

Die Schalter 12, 13 und 21 sind während eines Normalbetriebs in einem nicht leitfähigen Zustand. Während eines Prüfungsmodus zum Prüfen des Potentials am Ausgangsknoten VPX werden die Schalter 12 und 21 in einen leitfähigen Zustand geschaltet. Das Potential wird auf die im ersten Beispiel erläuterte Weise gemessen. Mit den Signalleitungen 22 und 23 verbundene Schaltungen (nicht gezeigt) haben keinen Einfluss auf die Messung des Potentials im Ausgangsknoten VPX, da die Signalleitungen 22 und 23 eine hohe Impedanz einnehmen.

Die Schalter 13 und 21 sind vorzugsweise so nahe wie möglich an den Pads 15 und 14 angeordnet. Auf diese Weise wird eine Vergrößerung der Eingangs- und Ausgangskapazitäten der Pads 14 und 15, welche von der Verbindung mit einer Messschaltung verursacht wird, minimiert.

Gemäß dem Aufbau des zweiten Beispiels kann die Spannung im Ausgangsknoten VPX auf einfache Weise ohne ein zusätzliches Messpad gemessen werden, während die integrierte Halbleiterschaltung sich auf Scheibenebene befindet oder bereits verpackt ist. Die Prüfungsschaltung 200 mit einem derartigen Aufbau ist dann nützlich, wenn die Anschlusspositionen der Prüfungsschaltung 200 mit den Anforderungen des Verpackens der Halbleiterspeichervorrichtung kompatibel sein sollen.

(Beispiel 3)

3 zeigt ein Schaltungsdiagramm einer Prüfungsschaltung 300 zum Messen eines Potentials an einem Ausgangsknoten VPX einer Ladungspumpenschaltung 39 einer integrierten Halbleiterschaltung gemäß einem dritten Beispiel der Erfindung.

Die Prüfungsschaltung 300 enthält einen LFO 38, der dafür sorgt, dass die Ladungspumpenschaltung 39 mit Unterbrechungen betrieben wird, eine Adresswechseldetektor-Schaltung 40 zum Detektieren eines Adresswechsels, Wortleitungsansteuerschaltungen 37 zum Ansteuern von Wortleitungen WL1 bis WLn, Zeilendecoder 36, einen Schalter 32, einen n-Kanal MOS Transistor 31 und einen Potentialmessungsanschluss (Pad) 34. Elemente, die mit denjenigen übereinstimmen, welche mit Bezug auf 1 erläutert wurden, werden nicht detailliert beschrieben.

Verglichen mit der in 1 gezeigten Prüfungsschaltung 100 sind der mit dem Gate des n-Kanal MOS Transistors 1 verbundene Schalter und das Potentialmessungspad 5 weggelassen. Ein Ende des Schalters 32 ist mit dem Ausgangsknoten VPX verbunden und das andere Ende des Schalters 32 ist mit einem Gate des n-Kanal MOS Transistors 31 verbunden. Ein Drain des n-Kanal MOS Transistors 31 ist mit dem Potentialmessungspad 34 verbunden. Eine Source des n-Kanal MOS Transistors 31 ist mit Masse eines Spannungspegels Vss verbunden. Die weiteren Elemente des Aufbaus der Prüfungsschaltung 300 stimmen mit denjenigen der in 1 gezeigten Prüfungsschaltung 100 überein.

Nachfolgend wird ein beispielhaftes Verfahren zum Messen des Potentials am Ausgangsknoten VPX mit der Prüfungsschaltung 300 erläutert.

Die Eigenschaften eines Transistors, der mit dem n-Kanal MOS Transistor 31 übereinstimmt, werden über eine Prüfungselementgruppe (TEG) gemessen, die demselben Wafer (Scheibe) wie die integrierte Halbleiterschaltung, welche die Prüfungsschaltung 300 enthält, entstammt. Es wird eine Tabelle mit den Eigenschaften der Gate-Source-Spannung und des Drainstroms des n-Kanal MOS Transistors 31 bereitgestellt. Der Schalter 32 wird während eines Normalbetriebs in einen nicht leitfähigen Zustand geschaltet.

Um das Potential am Ausgangsknoten VPX zu messen, während die Ladungspumpenschaltung 39 mit Unterbrechungen betrieben wird, wird der Schalter 32 in einen leitfähigen Zustand geschaltet und eine geeignete Spannung an das Potentialmessungspad 34 angelegt. Es wird der Strompegel, der durch das Potentialmessungspad 34 fließt, gemessen. Das Potential am Ausgangsknoten VPX wird durch Überprüfen des Strompegels über die Tabelle gefunden.

Bei oben erläutertem Verfahren wird das Potential basierend auf dem durch das Potenialmessungspad 34 fließenden Strompegel gemessen. Auf alternative Weise wird eine Leistungsquelle und ein Widerstand in geeigneter Weise mit dem Potentialmessungspad 34 seriell verbunden und das Potential am Potentialmessungspad 34 gemessen.

Gemäß dem Aufbau dieses dritten Beispiels liegt eine Reduzierung in der Anzahl der Elemente im Vergleich zum Aufbau des ersten Beispiels vor, nämlich hinsichtlich eines Potentialmessungspads und eines Schalters.

Der Aufbau des dritten Beispiels lässt sich auf das zweite Beispiel übertragen. Insbesondere ist ein weiterer Schalter mit der Leitung verbunden, die an das Potentialmessungspad 34 angeschlossen ist und der Schalter wird abhängig davon, ob die integrierte Halbleitervorrichtung in einem Prüfungsmodus oder in einem normalen Betriebsmodus ist, ein- oder ausgeschaltet. Somit kann das zur Signalführung (Adress- und Datensignale) verwendete Pad ebenso für die Potentialmessung eingesetzt werden. Auf diese Weise lässt sich die Anzahl der Schalter verglichen mit dem Aufbau des zweiten Beispiels reduzieren.

In den ersten bis dritten Beispielen lassen sich die Messungen auf Scheibenebene durch Platzieren einer Nadel oder einer Prüfkarte auf ein Potentialmessungspad (internes Pad) auf dem Chip durchführen.

Bei einem Aufbau, bei dem ein Potentialmessungspad (internes Pad) und ein Anschluss des Gehäuses (externes Pad) durch Drahtbonden oder desgleichen miteinander elektrisch verbunden sind, lässt sich das Potential nach dem Verpacken am externen Pad messen. In diesem Fall lässt sich die Messung näher an den tatsächlichen Einsatzbedingungen mit den potentialfreien Kapazitäten des Gehäuses und dergleichen durchführen. Somit wird eine genauere und präzisere Messung realisiert.

In den ersten bis dritten Beispielen sind alle Wortleitungsansteuerschaltungen mit einer Ladungspumpenschaltung verbunden. Bei einem alternativen Aufbau sind die Wortleitungsansteuerschaltungen in eine Mehrzahl von Blöcke unterteilt, während ein LFO bereitgestellt ist. Eine Ladungspumpenschaltung ist für jeden Block der Wortleitungsansteuerschaltungen vorgesehen. Zum Ausgangsknoten jeder Ladungspumpenschaltung sind ein Schalter oder mehrere Schalter, ein n-Kanal MOS Transistor und ein Potentialmessungspad oder Pads angeschlossen.

Die obige Beschreibung betrifft hauptsächlich die Messung eines Potentials von Wortleitungsansteuerschaltungen in einer Flash-Speichervorrichtung. Diese Erfindung ist auf eine beliebige Halbleiterspeichervorrichtung einschließlich DRAM oder dergleichen übertragbar, bei denen die Spannung erhöht werden kann und der Ausgangsknoten zur Erniedrigung des Leistungsverbrauchs während eines Stand-by-Zustands der Vorrichtung in einen potentialfreien Zustand gebracht werden kann.

Diese Erfindung ist ebenso auf die Messung eines beliebigen Potentials eines Knotens in einem potentialfreien Zustand übertragbar, als auch auf die Messung des Potentials zum Ansteuern der Wortleitungsansteuerschaltungen.

Erfindungsgemäß ist der Ausgangsknoten der Ladungspumpenschaltung (d. h. Spannungserhöhungsschaltung) nicht direkt mit einem Messpad verbunden, sondern dieser ist lediglich mit dem Gate des n-Kanal MOS Transistors verbunden. Deshalb werden die im Knoten angesammelten Ladungen nicht zur Messschaltung hin entladen, wodurch genaue Potentialmessungen realisiert werden.

Erfindungsgemäß lässt sich eine Spannung an einem Knoten selbst in einem potentialfreien Zustand genau und präzise messen, ohne von der Vorrichtungs- abhängigen Dispersion der Eigenschaften des n-Kanal Transistors oder von Messfehlern, die von Umgebungstemperatur bedingten Änderungen in den Eigenschaften herrühren, beeinflusst zu werden. Es werden unerwünschte Effekte unterdrückt, etwa eine Erniedrigung der Produktionsausbeute bei Spezifikationen mit höheren Anforderungen oder ein erhöhter Leistungsverbrauch, wenn beispielsweise die Oszillationsfrequenz des LFO während der Designphase auf ein höheres Niveau eingestellt wird. Somit werden die Herstellungskosten und der Leistungsverbrauch erniedrigt.

Bei der Ausführungsform, in der das externe Pad des Gehäuses und das interne Pad im Chip elektrisch miteinander verbunden sind, ist die Potentialmessung selbst nach dem Verpacken möglich. Da die Messung unter Bedingungen stattfindet, die näher an den tatsächlichen Einsatzbedingungen sind, lassen sich genauere und präzisere Messwerte erzielen.

Bei einer Ausführungsform, in welcher der Schalter abhängig davon, ob die integrierte Halbleiterschaltung sich in einem Prüfmodus oder in einem gewöhnlichen Betriebsmodus befindet, ein- oder ausgeschaltet wird, lässt sich das Pad, das während des Normalbetriebs für Signale verwendet wird, zur Messung während des Prüfungsmodus verwenden. Dies verhindert die Notwendigkeit, zusätzliche Pads vorzusehen und ermöglicht darüber hinaus eine Messung nach dem Verpacken als auch dann, wenn sich die Vorrichtung auf der Scheibe befindet. Dies ist günstig, falls eine Kompatibilität in den Anschlusspositionen wie bei den Halbleiterspeichervorrichtungen erforderlich ist.


Anspruch[de]
Integrierte Halbleiterschaltung (IC) mit einer Spannungserhöhungsschaltung (9) und einer Prüfungsschaltung (100) zur Messung eines Potentials an einem Ausgangsknoten der Spannungserhöhungsschaltung, umfassend:

einen Schalter (2) mit einem mit dem Ausgangsknoten verbundenen Ende;

einen ersten Spannungsmessungsanschluss (4); und gekennzeichnet durch

einen n-Kanal MOS Transistor (1) mit einem mit dem anderen Ende des Schalters (2) verbundenen Gate, eine mit einer Referenzspannungsversorgung (GND) verbundene Source und ein mit dem ersten Spannungsmessungsanschluss verbundenen Drain.
Integrierte Halbleiterschaltung nach Anspruch 1, wobei der erste Spannungsmessungsanschluss (1) ein internes Pad der integrierten Halbleiterschaltung ist. Integrierte Halbleiterschaltung nach Anspruch 1, wobei der erste Spannungsmessungsanschluss (1) ein externes Pad der integrierten Halbleiterschaltung ist. Integrierte Halbleiterschaltung nach Anspruch 3, wobei der erste Spannungsmessungsanschluss (14) in einem gewöhnlichen Betriebsmodus der integrierten Halbleiterschaltung einem der Anschlüsse Signaleingangsanschluss, Signalausgangsanschluss und Signaleingangs- und Ausgangsanschluss entspricht, und die Prüfungsschaltung (200) zudem einen weiteren Schalter (21), der zwischen dem ersten Spannungsmessungsanschluss (14) und dem Drain des n-Kanal MOS Transistors (11) vorgesehen ist, enthält. Integrierte Halbleiterschaltung nach Anspruch 1, zusätzlich umfassend:

einen zweiten Spannungsmessungsanschluss (5, 15); und

einen Schalter (3, 13) mit einem mit dem Gate des n-Kanal MOS Transistors (1, 11) verbundenen Ende und einem mit dem zweiten Spannungsmessungsanschluss (5, 15) verbundenen weiteren Ende.
Integrierte Halbleiterschaltung nach Anspruch 5, wobei die ersten und zweiten Spannungsmessungsanschlüsse interne Pads der integrierten Halbleiterschaltung sind. Integrierte Halbleiterschaltung nach Anspruch 5, wobei die ersten und zweiten Spannungsmessungsanschlüsse externe Pads der integrierten Halbleiterschaltung sind. Integrierte Halbleiterschaltung nach Anspruch 7, wobei der erste Spannungsmessungsanschluss in einem gewöhnlichen Betriebsmodus der integrierten Halbleiterschaltung einem der Anschlüsse Signaleingangsanschluss, Signalausgangsanschluss und Signaleingangs- und Ausgangsanschluss entspricht; der zweite Spannungsmessungsanschluss in einem gewöhnlichen Betriebsmodus der integrierten Halbleiterschaltung einem der Anschlüsse Signaleingangsanschluss, Signalausgangsanschluss und Signaleingangs- und Ausgangsanschluss entspricht; und die Prüfungsschaltung zudem einen weiteren Schalter, der zwischen dem ersten Spannungsmessungsanschluss und dem Drain des n-Kanal MOS Transistors vorgesehen ist, enthält.






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