CN112825258A - 包括温度感测电路的半导体器件 - Google Patents

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Abstract

半导体器件包括：控制信号发生电路，其被配置为响应于时钟信号将测试模式信号移位以产生多个控制信号；以及多个温度感测电路，其各自包括具有根据温度而变化的电阻的第一电阻器，并被配置为：响应于所述多个控制信号之中的对应的控制信号，基于所述电阻而产生温度感测信号。

Description

包括温度感测电路的半导体器件
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年11月21日提交的申请号为10-2019-0150219的韩国专利申请的优先权，其全部内容通过引用合并于此。
技术领域
各个实施例涉及具有温度感测电路的半导体器件，并且更具体地，涉及一种半导体器件及其操作方法，该半导体器件能够通过使用具有简单结构的温度感测电路来有效地感测多个区域的温度。
背景技术
诸如CPU、存储器和门阵列的以集成芯片来实施的各种半导体器件，被并入并用于各种消费或工业电子设备中，诸如计算机、移动电话、便携式数字助理(PDA)、数码相机、游戏机、服务器和工作站等。半导体存储器可以是易失性存储器件，诸如静态RAM(SRAM)或动态RAM(DRAM)，或者是非易失性存储器件，诸如只读存储器(ROM)、掩码ROM(MROM)、可编程ROM(PROM)、可擦除可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、铁电RAM(FRAM)、相变RAM(PRAM)、磁阻式RAM(MRAM)、电阻式RAM(RRAM)或闪存。
当作为易失性存储器件的DRAM断电时，存储单元中所储存的数据丢失。为了持续地保存其存储单元中所储存的数据，DRAM周期性地执行刷新操作，从而导致功耗。在这种情况下，由于DRAM存储单元的数据保留时间随温度而变化，因此需要精确地测量DRAM的温度变化，以便通过以适当地周期执行刷新操作来减少DRAM的功耗。
特别地，就需要精细DRAM处理和高速操作的图形DRAM(比如图形双倍数据速率6(GDDR6))而言，温度变化可能会对DRAM的特性和性能产生重大影响。因此，有必要在测试阶段监测DRAM的每个区域的温度，并且在DRAM工作时分析在DRAM的不同区域之间的温度变化以及温度-性能关系。
在相关技术中，温度信息输出器件(例如，片上热感测器(ODTS))被设置在存储器件的特定区域中以测量内部温度。然而，由于温度信息输出器件占据相对较大的面积，因此在存储器件的有限区域内应用温度信息输出器件并不容易。另外，为了详细分析存储器件内部的温度分布，需要测量多个子区域的温度。在这种情况下，本发明的实施例应运而生。
发明内容
各个实施例旨在提供一种半导体器件及其操作方法，所述半导体器件能够将温度感测电路的结构最小化、测量半导体器件的多个区域的温度并分析每个细分区域的温度。
在一个实施例中，一种半导体器件可以包括：控制信号发生电路，其被配置为响应于时钟信号将测试模式信号移位以产生多个控制信号；和多个温度感测电路，其各自包括具有根据温度而变化的电阻的第一电阻器，并且被配置为：响应于所述多个控制信号之中的相应的控制信号，基于所述电阻而产生温度感测信号。
在一个实施例中，一种半导体器件可以包括：控制信号发生电路，其被配置为在测试模式下顺序地产生多个控制信号；和多个温度感测电路，其各自被配置为响应于所述多个控制信号之中的相应的控制信号基于第一电阻器和第二电阻器而产生温度感测信号，所述第一电阻器和所述第二电阻器彼此对于温度具有不同的电阻，其中，所述多个温度感测电路之中的每一个包括：温度感测单元，其被配置为响应于选择信号基于所述第一电阻器和所述第二电阻器而顺序地产生第一温度感测信号和第二温度感测信号；和输出单元，其被配置为响应于所述多个控制信号之中的相应的控制信号而输出所述第一温度感测信号和所述第二温度感测信号。
在一个实施例中，一种半导体器件的操作方法可以包括：响应于时钟信号将测试模式信号移位，以顺序地产生多个控制信号；每当产生所述多个控制信号时，顺序地将选择信号激活和去激活；响应于所述选择信号，分别基于具有根据温度而变化的电阻的第一电阻器和具有恒定电阻的第二电阻器来产生第一温度感测信号和第二温度感测信号；以及通过比较所述第一温度感测信号和所述第二温度感测信号来测量温度。
在一个实施例中，一种半导体器件可以包括：控制电路，其被配置为顺序地产生多个控制信号；以及多个感测电路，其各自响应于所述多个控制信号之中的相应一个而操作，并且各自被配置为分别基于与温度无关的电阻器和与温度有关的电阻器而交替地产生第一温度感测信号和第二温度感测信号，从而能够确定相应的感测电路的温度。
根据本技术，能够将温度感测电路的结构最小化到对半导体器件的有限区域适用的范围内。即，所述温度感测电路被配置为使用电阻值根据温度而变化的电阻器，并且被设置在半导体器件的多个区域中，从而可以测量每个区域的温度。因此，可以基于针对半导体器件的每个细分区域所测量的温度来详细分析由于温度导致的故障和性能特性。
附图说明
图1是示出根据实施例的半导体器件的图。
图2是示出根据实施例的图1的控制信号发生电路的图。
图3是示出根据实施例的多个温度感测电路(如图1所示的那些)的图。
图4A和图4B是用于说明根据实施例的(如图3所示的)温度感测电路的操作的图。
具体实施方式
下面参考附图更详细地描述各实施例。然而，本发明可以以不同的形式实施，并且不应被解释为限于本文阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了使本公开透彻和完整，并将本发明的范围充分传达给本领域技术人员。贯穿本公开，在本发明的各个附图和实施例中，相同的附图标记指代相同的部分。另外，在整个说明书中，对“一个实施例”等的引用不一定是仅针对一个实施例，并且对任何这样的短语的不同的引用不一定是针对同一实施例。
在整个说明书中，当一个元件被称为“连接至”或“耦接至”另一元件时，其可以指前一元件直接连接或耦接至后一元件或者利用插置于其间的一个或更多个其他元件电连接或耦接至后一元件。此外，当声明元件“包括”或“包含”组件时，除非另有说明，否则该声明以开放式含义使用，从而表明该元件可以进一步包括或包含一个或更多个其他组件。类似地，以单数形式表示的任何组件并不一定意味着仅存在一个这样的组件，而是可能有不止一个这样的组件。
图1是示出根据实施例的半导体器件的图。
图1示出了其中存储器件100包括多个存储单元(即，DRAM)的示例。然而，本发明不限于此。
存储器件100可以包括：包括多个存储单元的存储体(每个被表示为BANK)110；以及分别与所述存储体110相对应的行解码器(RD)120和列解码器(CD)130。图1示出了一个示例，其中存储器件100包括四个存储体110和与所述存储体110相对应的组件；但是，本发明不限于该布置；可以使用存储体和相关组件的任何合适的配置。为了便于描述，仅以附图标记表示图1中具有相同名称和功能的多个组件之中的一个代表性组件。
尽管在图1中没有详细示出，存储器件100也可以在操作上细分为存储区域、外围电路区域和焊盘区域。存储器件100的存储区域可以包括用于储存数据的存储单元，即，存储体110。在某些情况下，存储器件100可以进行不同地细分，而行解码器120和列解码器130可以被包括在存储区域或其等效区域中。
存储器件100的外围电路区域可以包括用于存储器件100的操作的各种电路，例如，输入/输出缓冲器、DLL电路和发电机等。根据一个实施例，存储器件100可以包括在外围电路区域内的控制信号发生电路(CTRL)140和多个温度感测电路(每个被表示为SENSOR)150。
在测试模式下，控制信号发生电路140可以顺序地产生多个控制信号。响应于由控制信号发生电路140产生的多个控制信号，多个温度感测电路150可以分别顺序地产生温度感测信号。分别参考图2和图3更详细地描述控制信号发生电路140和多个温度感测电路150。
存储器件100可以包括在焊盘区域中的多个输入/输出焊盘。在测试模式下，存储器件100可以通过多个输入/输出焊盘来输入/输出测试信号TCLK、TM、SEL和TS。在所述测试信号之中，测试时钟信号TCLK、测试模式信号TM和选择信号SEL可以在测试模式下从外部测试设备输入到存储器件100。存储器件100可以根据测试时钟信号TCLK、测试模式信号TM和选择信号SEL来执行测试操作，并且可以向测试设备输出温度感测信号TS。
图2是示出根据实施例的图1的控制信号发生电路140的图。
参考图2，控制信号发生电路140可以包括多个D触发器140_1至140_N，所述多个D触发器140_1至140_N串联连接以分别对应于多个温度感测电路150。多个D触发器140_1至140_N中的每一个可以响应于测试时钟信号TCLK而传送前一级的输出信号作为下一级的输入信号。
测试模式信号TM可以在测试模式下被激活。当测试模式信号TM被激活时，第一D触发器140_1可以响应于测试时钟信号TCLK的第一触发而将测试模式信号TM移位，并且可以激活输出信号(即，第一控制信号CON1)。当第一D触发器140_1的输出信号被激活时，第二D触发器140_2可以响应于测试时钟信号TCLK的第二触发而将第一D触发器140_1的输出信号移位，并且可以激活输出信号(即，第二控制信号CON2)。以这种方式，第N触发器140_N可以响应于测试时钟信号TCLK的第N触发而将前一级的输出信号移位，并且可以激活第N控制信号CONN。
控制信号发生电路140可以响应于测试时钟信号TCLK而将测试模式信号TM移位并且产生多个控制信号CON1至CONN。即，在测试模式下，每当测试时钟信号TCLK被触发时，控制信号发生电路140就可以顺序地产生多个控制信号CON1至CONN。
图3是示出根据实施例的图1的多个温度感测电路的图。
图3示出了其中存储器件100包括N个温度感测电路150_1至150_N的示例。N个温度感测电路150_1至150_N可以分别对应于N个D触发器140_1至140_N。
第一温度感测电路150_1至第N温度感测电路150_N中的每一个可以具有基本相同的配置。因此，以第一温度感测电路150_1的配置为例进行说明。第一温度感测电路150_1可以包括温度感测单元150_1a和输出单元150_1b。
温度感测单元150_1a可以包括第一电阻器R1、第二电阻器R2和选择器MUX1。第一电阻器R1可以包括具有根据温度而变化的电阻的热敏电阻。另一方面，第二电阻器R2可以具有与温度变化无关的恒定电阻。第二电阻器R2可以与第一电阻器R1并联连接。根据一个实施例，第一电阻器R1可以包括具有NTC特性的负温度系数(NTC)热敏电阻，其中电阻随着温度升高而减小。
选择器MUX1可以包括多路复用器。选择器MUX1可以响应于选择信号SEL来选择第一电阻器R1和第二电阻器R2之中的一个。例如，当选择信号SEL具有逻辑高电平时，选择器MUX1可以选择第一电阻器R1。当选择信号SEL具有逻辑低电平时，选择器MUX1可以选择第二电阻器R2。
因此，当以逻辑高电平和逻辑低电平顺序地产生选择信号SEL时，选择器MUX1可以顺序地选择第一电阻器R1和第二电阻器R2。温度感测单元150_1a可以顺序地基于第一电阻器R1而产生第一温度感测信号TS1并基于第二电阻器R2而产生第二温度感测信号TS2。
输出单元150_1b可以响应于第一控制信号CON1而将温度感测单元150_1a连接到输出端子。即，当第一控制信号CON1被激活时，输出单元150_1b可以输出第一温度感测信号TS1和第二温度感测信号TS2，并将它们传送到输出温度感测信号TS的输入/输出焊盘。输出单元150_1b可以包括反相器INV1和传输门TG1。
当(多个控制信号CON1至CONN中的)相应的控制信号被激活时，(第一温度感测电路150_1至第N温度感测电路150_N中的)相应的温度感测电路可以基于根据温度具有不同电阻的电阻器而产生温度感测信号。多个控制信号CON1至CONN可以响应于它们各自的温度感测电路而被顺序地产生。此外，每当产生多个控制信号CON1至CONN时，可以针对每个温度感测电路顺序地产生处于逻辑高电平和逻辑低电平的选择信号SEL。
因此，当第一控制信号CON1首先被激活时，温度感测单元150_1a可以通过输出单元150_1b被连接到温度感测信号TS的输入/输出焊盘。随后，当选择信号SEL被以逻辑高电平和逻辑低电平顺序地产生时，温度感测单元150_1a可以分别基于第一电阻器R1和第二电阻器R2的电阻而顺序地产生第一温度感测信号TS1和第二温度感测信号TS2。因此，第一温度感测电路150_1可以将第一温度感测信号TS1和第二温度感测信号TS2顺序地输出到温度感测信号TS的输入/输出焊盘。
当第二控制信号CON2在第一控制信号CON1之后被激活时，第二温度感测电路150_2可以以相同的方式顺序地将第一温度感测信号和第二温度感测信号输出到温度感测信号TS的输入/输出焊盘。由于第一温度感测电路150_1至第N温度感测电路150_N顺序地产生第一温度感测信号和第二温度感测信号，所以当第N控制信号CONN最终被激活时，第N温度感测电路150_N可以将第一温度感测信号和第二温度感测信号顺序地输出到温度感测信号TS的输入/输出焊盘。
图4A和图4B是用于说明根据实施例的图3的温度感测电路的操作的图。图4A和图4B示出了第一温度感测电路150_1的示例。其他温度感测电路150_2至150_N中的每一个可以以相同的方式配置。
参考图4A，当第一控制信号CON1被激活并且选择信号SEL具有逻辑高电平时，可以形成从第一电阻器R1至温度感测信号TS的输入/输出焊盘的第一路径。第一温度感测电路150_1可以通过第一路径输出第一温度感测信号TS1。
可以使用测试设备基于通过输入/输出焊盘输出的第一温度感测信号TS1来测量第一路径的电压和电流。基于所测量的电压和电流，还可以确定第一路径的电阻。
参考图4B，当第一控制信号CON1被激活并且选择信号SEL具有逻辑低电平时，可以形成从第二电阻器R2至温度感测信号TS的输入/输出焊盘的第二路径。第一温度感测电路150_1可以通过第二路径输出第二温度感测信号TS2。
类似地，可以使用测试设备基于通过输入/输出焊盘输出的第二温度感测信号TS2来测量第二路径的电压和电流。基于所测量的电压和电流，还可以确定第二路径的电阻。
基于所确定的第一路径和第二路径的电阻，可以确定第一电阻器R1的电阻。第一电阻器R1可以具有相对较大的电阻。另一方面，第二电阻器R2可以包括与第一电阻器R1的长度相对应的线电阻。因此，可以通过第一路径与第二路径的电阻之间的差来确定第一电阻器R1的电阻。
如上所述，第一电阻器R1可以包括热敏电阻。热敏电阻可以包括电阻器主体和要布置在电路中的电阻器接触部分。热敏电阻的电阻器主体和电阻器接触部分都可能具有与温度成正比或成反比的电阻。即，热敏电阻的电阻可以由包括温度变量的方程式表示。因此，可以使用所确定的第一电阻器R1的电阻来确定第一电阻器R1的温度。
根据一个实施例，测试模式信号TM可以在测试模式下被激活。控制信号发生电路140可以响应于测试时钟信号TCLK而将测试模式信号TM移位，并且可以顺序地产生多个控制信号CON1至CONN。虽然图1示出了存储器件100通过输入/输出焊盘接收选择信号SEL，但是控制信号发生电路140可以基于测试时钟信号TCLK来产生选择信号SEL。每当响应于测试时钟信号TCLK而产生了多个控制信号CON1至CONN时，控制信号发生电路140就可以顺序地产生处于逻辑高电平和逻辑低电平的选择信号SEL。
响应于选择信号SEL，第一温度感测电路150_1可以分别基于具有根据温度而变化的电阻的第一电阻器R1和具有与温度无关的恒定电阻的第二电阻器R2而产生第一温度感测信号TS1和第二温度感测信号TS2。第一温度感测电路150_1可以响应于第一控制信号CON1而向输入/输出焊盘发送第一温度感测信号TS1和第二温度感测信号TS2。可以通过比较被输出到输入/输出焊盘的第一温度感测信号TS1与第二温度感测信号TS2来测量第一温度感测电路150_1的温度。
当顺序地产生多个控制信号CON1至CONN时，多个温度感测电路150_1至150_N可以顺序地向输入/输出焊盘发送多个第一温度感测信号和第二温度感测信号。因此，可以通过比较被输出到输入/输出焊盘的多个第一温度感测信号和第二温度感测信号来顺序地测量多个温度感测电路150_1至150_N的温度。
在本文中标识或描述任何元件时使用术语“单元”并不旨在提出装置加功能的解释。每个这样的元件可以配置有如本文中所描述的适当的电路元件或者它们的、与本文中的教导一致的等效物。
尽管已经示出和描述了各种实施例，但是根据本公开，对于本领域技术人员而言显而易见的是，在不脱离如所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种改变和修改。

Claims (17)

1.一种半导体器件，其包括：
控制信号发生电路，所述控制信号发生电路被配置为响应于时钟信号而将测试模式信号移位，以产生多个控制信号；和
多个温度感测电路，所述多个温度感测电路各自包括具有根据温度而变化的电阻的第一电阻器，并且被配置为：响应于所述多个控制信号之中的相应的控制信号，基于所述电阻而产生温度感测信号。
2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述多个温度感测电路之中的每一个还包括：
第二电阻器，所述第二电阻器与所述第一电阻器并联连接并具有恒定的电阻；
选择器，所述选择器被配置为响应于选择信号来选择所述第一电阻器和所述第二电阻器之中的一个；和
输出单元，所述输出单元被配置为：响应于所述多个控制信号之中的相应的控制信号，将所选择的电阻器连接到输出端子。
3.根据权利要求2所述的半导体器件，其中，每当响应于所述时钟信号将所述测试模式信号移位时，所述控制信号发生电路就顺序地将所述选择信号激活和去激活。
4.根据权利要求2所述的半导体器件，其中，当所述相应的控制信号被激活时，所述多个温度感测电路之中的每一个响应于所述选择信号而顺序地产生第一温度感测信号和第二温度感测信号。
5.根据权利要求4所述的半导体器件，其中，所述第一温度感测信号具有与所述第一电阻器的电阻相对应的电流量，并且所述第二温度感测信号具有与所述第二电阻器的电阻相对应的电流量。
6.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述第一电阻器包括负温度系数热敏电阻，其中，所述电阻随着温度的升高而减小。
7.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述控制信号发生电路包括多个D触发器，所述多个D触发器分别对应于所述多个温度感测电路，并且彼此串联连接。
8.根据权利要求7所述的半导体器件，其中，所述D触发器之中的每一个响应于所述时钟信号来传送输出信号，以顺序地产生所述多个控制信号，所述输出信号形成对于串联的下一个D触发器的输入信号。
9.一种半导体器件，其包括：
控制信号发生电路，所述控制信号发生电路被配置为在测试模式下顺序地产生多个控制信号；和
多个温度感测电路，所述多个温度感测电路各自被配置为：响应于所述多个控制信号之中的相应的控制信号，基于第一电阻器和第二电阻器而产生温度感测信号，所述第一电阻器与所述第二电阻器彼此对于温度具有不同的电阻，
其中，所述多个温度感测电路之中的每一个包括：
温度感测单元，所述温度感测单元被配置为：响应于选择信号，基于所述第一电阻器和所述第二电阻器顺序地产生第一温度感测信号和第二温度感测信号；和
输出单元，所述输出单元被配置为：响应于所述多个控制信号之中的相应的控制信号而输出所述第一温度感测信号和所述第二温度感测信号。
10.根据权利要求9所述的半导体器件，其中，所述温度感测单元包括：
所述第一电阻器，其具有根据温度而变化的电阻；
所述第二电阻器，其与所述第一电阻器并联连接，并且具有恒定的电阻；和
选择器，其被配置为响应于所述选择信号来选择所述第一电阻器和所述第二电阻器之中的一个。
11.根据权利要求9所述的半导体器件，其中，所述第一电阻器包括负温度系数热敏电阻，其中，所述电阻随着温度的升高而减小。
12.根据权利要求9所述的半导体器件，其中，所述控制信号发生电路包括多个D触发器，所述多个D触发器分别被配置为：响应于时钟信号而将测试模式信号移位，并且产生所述多个控制信号。
13.根据权利要求12所述的半导体器件，其中，每当响应于所述时钟信号将所述测试模式信号移位时，所述控制信号发生电路顺序地将所述选择信号激活和去激活。
14.一种半导体器件的操作方法，所述操作方法包括：
响应于时钟信号而将测试模式信号移位，以顺序地产生多个控制信号；
每当产生所述多个控制信号时，将选择信号顺序地激活和去激活；
响应于所述选择信号，分别基于具有根据温度而变化的电阻的第一电阻器和具有恒定电阻的第二电阻器来产生第一温度感测信号和第二温度感测信号；以及
通过比较所述第一温度感测信号和所述第二温度感测信号来测量温度。
15.根据权利要求14所述的操作方法，还包括：响应于所述多个控制信号之中的相应的控制信号，向输入/输出焊盘发送多个第一温度感测信号和第二温度感测信号之中的所述第一温度感测信号和所述第二温度感测信号。
16.根据权利要求15所述的操作方法，其中，响应于被顺序地产生的所述多个控制信号，顺序地向所述输入/输出焊盘发送所述多个第一温度感测信号和第二温度感测信号。
17.一种半导体器件，其包括：
控制电路，所述控制电路被配置为顺序地产生多个控制信号；和
多个感测电路，所述多个感测电路各自响应于所述多个控制信号之中的相应的一个而操作，并且各自被配置为分别基于与温度无关的电阻器和与温度有关的电阻器来交替地产生第一温度感测信号和第二温度感测信号，从而能够确定相应的感测电路的温度。
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