CN1716455B - 用于在测试模式产生内部电压的设备和其方法 - Google Patents

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Abstract

一种用以接收第一供电电压以便产生内部电压的装置，包括：控制信号产生块，其用以接收一控制使能信号与一时钟信号，并产生一具有由控制使能信号与时钟信号其中之一所决定的周期的泵浦控制信号，以响应测试模式信号；电荷泵浦块，用以转换该第一供电电压成为内部电压以响应泵浦控制信号。

Description

用于在测试模式产生内部电压的设备和其方法
技术领域
本发明有关于一种半导体装置，且特别是有关于一种设备，用以接收外部电路所输入之供电电压与藉由抑制或提高供电电压以产生一低或高内部电压。
背景技术
一般来说，半导体装置操作在一供电电压或一低内部电压以下。然而，在半导体装置的特定操作之下，具有比供电电压(VDD)较高的电压电平的高供电电压(VPP)应被输入至半导体装置。举例来说，当闪存装置操作在程序或是抹除模式，高供电电压VPP被输入至此闪存装置中。再者，用以增加高集成化之半导体存储元件之操作速度，高供电电压VPP被用来激励字线。半导体存储元件包括一高电压产生器，用以产生该高供电电压VPP。
同时，在具有负字线结构之半导体存储元件中，负供电电压VBBW被供应用以激励或非去激励在半导体存储元件中之字线。因此，在半导体存储元件中，负电压产生器用以产生负供电电压是必须的。
第1图显示内部电压产生器，其包括在习知半导体存储元件，用以产生高供电电压VPP或一负供电电压VBBW。之后，将描述当内部电压产生器产生该高供电电压VPP的情况。
如图所示，此内部电压产生器包括电压电平检测器110，环振荡器120与电荷泵(charge pump)130。
仔细来说，电压电平检测器110比较一高供电电压VPP，其被输出以及从电荷泵浦130反馈，具有参考电压Vref。然后，如果高供电电压VPP之电平没有达到预定之电压电平，例如，参考电压Vref之电压电平，该电压电平检测器110输出一振荡器使能信号ppe具有一逻辑高电平“H”至环振荡器120。环振荡器120接收振荡器使能信号ppe与产生一泵浦控制信号tosc以响应振荡器使能信号ppe。如果泵浦控制信号tosc被激励，电荷泵130推升一供电电压VDD至预定的电压电平。
在此，一泵浦控制信号tosc之激励(activation)周期由包括在环振荡器120中的延迟块所决定。一般来说，奇数个反相器包括在延迟块。再者，用以控制延迟时钟的延迟时间，延迟块更包括电阻与电容。
如果高供电电压VPP达到参考电压Vref的电压电平，为逻辑高电平的振荡器使能信号ppe输出自电压电平检测器110。然后，环振荡器120被禁止及电荷泵浦130则不再操作。
在内部电压产生器中，用以泵浦供电电压至高供电电压的电荷量依据包括在电荷泵浦130之泵浦电容器的电容与一泵浦控制信号tosc之激励周期。所需的是如果电容变的较大用以泵浦供电电压的平均电荷量增加。因此，从电荷泵130输出之该高供电电压VPP快速推升至一预定电压电平。
然而，由于增加的电容，半导体装置的芯片尺寸变的更大。此外，如果环振荡器的周期是短的，用在泵浦供电电压之电荷不能完整的被传送。
因此，半导体装置应该包括一环振荡器，依据不同的状况，例如半导体装置的线路配置、制造过程的变量，例如温度等等，来产生一具有合适的周期的泵浦控制信号。
然而，环振荡器不能产生具有适当周期之泵浦控制信号，因为无法去应用太多的各种情况于半导体装置之中。然后，环振荡器一般依据实际上的量测产生具有一周期的泵浦控制信号。也就是，泵浦控制信号的周期藉由物理条件被决定，例如包括在环振荡器中反相器的数目。在此，其花费相当的时间去执行实际的量测用以设定精确的周期至由环振荡器产生之泵浦控制信号。
再者，因为半导体装置只使用多个延迟装置，这些装置是已经设计且内建用以调整泵浦控制信号的周期。其系非常困难去校正泵浦控制信号的周期以反映由制造步骤或实际泵浦控制信号操作所发生的各种不同因素。
如上所述，高供电电压VPP所增加之程度依据泵浦控制信号的周期。根据习知技艺，半导体装置中，因为泵浦控制信号之周期是藉由环振荡器之延迟值所决定，了解依据泵浦控制信号之周期变动来改变高供电电压VPP有所限制。
发明内容
据此，本发明的目的在于提供一种依据泵浦控制信号藉由以可变循环提升供电电压以产生内部电压的半导体装置，其中泵浦控制信号之周期系可更改。
本发明之另一目的在于提供藉由使用测试模式信号用以调整泵浦控制信号的周期的半导体装置。
本发明之另一目的在于提供依据外部电路所输入之时钟信号用以调整泵浦控制信号的周期的半导体装置。
本发明之另一目的在于提供一种依据外部电路所输入之时钟信号之周期用以调整泵浦控制信号之周期以响应测试模式信号的半导体装置。
根据本发明之一观点来看，在此提供一种用于接收第一供电电压以产生内部电压的设备，包括控制信号产生块，用于接收控制使能信号与时钟信号并响应于测试模式信号产生泵浦控制信号，所述泵浦控制信号的周期由所述控制使能信号以及所述时钟信号其中之一决定；以及电荷泵浦块，用于响应于所述泵浦控制信号将第一供电电压转换成所述内部电压，其中，通过输入具有各种周期的所述时钟信号来校正所述泵浦控制信号的周期。
根据本发明之另一方面，本发明提供一种用于接收第一供电电压以产生内部电压的方法，包括下列步骤：(a)接收控制使能信号与时钟信号并响应于测试模式信号产生泵浦控制信号，所述泵浦控制信号的周期由所述控制使能信号与所述时钟信号其中之一决定；(b)响应于所述泵浦控制信号将所述第一供电电压转换成所述内部电压，其中，通过输入具有各种周期的所述时钟信号来校正所述泵浦控制信号的周期。
附图说明
第1图为显示包括在习知半导体装置之内部电压产生器之块图；
第2图为根据本发明之描述包括在半导体装置之内部电压产生器之方块图；
第3图为包括在如第2图所示之内部电压产生器中之控制信号产生块之电路图；
第4图为一时序图，其根据测试模式信号之激活或非激活描述内部电压产生器之操作。
为让本发明之上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：
具体实施方式
接着，具有根据本发明的用以接收第一供电电压用以产生内部电压的设备的半导体装置将配合图标做更进一步的说明。
第2图为根据本发明描述包括在半导体装置之内部电压产生器之方块图，其系用以接收第一供电电压用以产生内部电压。
如图所示，内部电压产生器包括控制信号产生块200与电荷泵浦块130’。
控制信号产生块200接收控制使能信号ppe与内部时钟信号CLKi，以产生泵浦控制信号tosc。在此，泵浦控制信号tosc具有一周期，响应测试模式信号tm_en与控制使能信号ppe，其系由此控制使能信号ppe与内部时钟信号CLKi之一所决定。此测试模式信号从外部电路被输入以测试半导体装置的效能。此电荷泵浦块130’用以响应泵浦控制信号tosc来转换第一供电电压成为内部电压。第一供电电压系从外部电路供应至内部电压产生器的供电电压VDD与接地供应VSS其中之一。
此外，此内部电压产生器包括比较块110’与缓冲器140。此比较块110’系用以比较内部电压之电平与参考电压VREF之电平，藉以依据该比较结果产生控制使能信号ppe。缓冲器140接收一外部电路之时钟信号CLK以及缓冲时钟信号CLK以产生内部时钟信号CLKi。
更仔细的来说，控制信号产生块200包括环振荡器210、时钟脉冲块220与信号选择块230。
环振荡器210接收比较块110’输出之控制使能信号ppe，以产生第一控制信号osc_ring。时钟脉冲块220接收内部缓冲器140输出之时钟信号CLKi用以产生一第二控制信号osc_clk以响应测试模式信号tm_en与控制使能信号。之后，信号选择块230选择第一与第二控制信号osc_ring与osc_clk其中之一以响应测试模式信号tm_en用以输出已选择信号作为泵浦控制信号tosc。
在此，如果第一供电电压被输入至内部电压产生器为供电电压VDD内部电压为高供电电压VPP。此外，如果第一供电电压为接地电压VSS该内部电压为负供电电压VBBW。
第3图为包括在如第2图所示之内部电压产生器中之控制信号产生块200之电路图。
如上所述，控制信号产生块包括环振荡器210、时钟脉冲块220与信号选择块230。
用以产生第一控制信号osc_ring的环振荡器210包括第一NAND门，延迟块INV6与第一反相器。第一NAND门用以接收控制使能信号ppe，以产生第一脉冲信号。具有多个反相器的延迟块INV6延迟从第一脉冲信号输出之第一脉冲信号以反馈第一脉冲信号至第一NAND门。在此延迟块INV6之延迟值决定第一控制信号osc_ring之周期。再者，延迟块具有奇数个反相器，例如三个反相器。第一反相器是用以反相第一NAND门输出之第一脉冲信号用以产生作为第一控制信号osc_ring。
用以产生第二控制信号osc_clk的时钟脉冲块220包括第二NAND门与多个反相器。第二NAND门接收内部时钟信号CLKi用以产生第二时钟信号以响应测试模式信号tm_en与控制使能信号ppe。多个反相器用以反相第二NAND门输出之第二脉冲信号以产生作为第二控制信号osc_clk。也就是，在这里有奇数个反相器。
最后，信号选择块230包括多个NAND门和多个反相器。首先，第二反相器用以反相测试模式信号tm_en。第三NAND门接收一第二反相器输出之反相的测试模式信号与第一控制信号osc_ring用以输出反相第一控制信号用以输出反相的第一控制信号以响应反相测试模式信号。同样地，第四NAND门用以接收测试模式信号tm_en与第二控制信号并响应测试模式信号tm_en输出一反相的第一控制信号。
然后，第五NAND门接收分别从第三与第四NAND门输出的反相的第一脉冲信号与反相的第二脉冲信号并执行一逻辑NAND操作。第三反相器用以反相第五NAND门的输出信号；第四反相器用以反相第三反相器的输出信号输出以作为泵浦控制信号tosc。
也就是，如果测试模式信号tm_en为逻辑高电平，信号选择块230输出从时钟脉冲块220输出之第二控制信号osc_clk作为泵浦控制信号tosc。此外，也就是，如果测试模式信号tm_en为逻辑低电平，信号选择块230输出从环振荡器210输出之第一控制信号osc_ring作为泵浦控制信号tosc。
同时，控制信号产生块200能够被用来评估电荷泵浦块130’的效能。举例来说，如果分别地具有不同周期的各种时钟信号被输入至控制信号产生块200而没有比较块110’，有可能根据泵浦控制信号tosc的周期而获知泵浦范围。
此外，为获取电荷泵浦操作的最大效能，就消耗大量高电压的连续地实行主动预充电操作来说，代替控制使能信号ppe，一用以控制主动预充电操作的控制信号被输入至时钟脉冲块220。
第4图为一时序图，其根据测试模式信号tm_en之激活或非激活描述内部电压产生器之操作。
如图所示，根据测试模式信号tm_en的激活或非激活，内部电压产生器产生具有不同的周期的泵浦控制信号tosc。如果测试模式信号tm_en为逻辑低电平”L”，响应所述控制使能信号ppe由环振荡器所产生之第一控制信号osc_ring被输出作为泵浦控制信号tosc。此外，如果测试模式信号tm_en为逻辑高电平”H”，依据时钟信号CLK的第二控制信号osc_clk被输出作为泵浦控制信号tosc。
根据本发明，不需要去设计与实行多个内部电压产生器用以评估电荷泵浦块的效能。再者，用以藉由反映各种在制造阶段所发生的因素或者是电荷泵浦块的实际操作情况来增强电荷泵浦块的效能，校正操作电荷泵浦块的泵浦控制信号的周期是容易的。因此，用以发展具有内部电压产生器半导体装置的时间与花费能够减少。
本发明包含之课题系有关于在2004年6月30日于韩国专利局相关之韩国专利案第2004-49849号，全部的内容在此引入作为参考。
虽然本发明已以一较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，当可作些许之更动与修改，因此本发明之保护范围当视后附之权利要求所界定者为准。
【主要装置符号说明】
110，110’传感器
120       环振荡器
130，130’电荷泵浦
140       缓冲器
200       控制信号产生块
210       环振荡器
220       时钟脉冲块
230       信号选择块
INV6      延迟块。

Claims (14)

1.一种用于接收第一供电电压以产生内部电压的设备，包括：
控制信号产生块，用于接收控制使能信号与从外部电路输入的时钟信号，并响应于测试模式信号产生泵浦控制信号，所述泵浦控制信号的周期由所述控制使能信号与所述时钟信号其中之一决定；以及
电荷泵浦块，用于响应于所述泵浦控制信号将所述第一供电电压转换成所述内部电压，
其中，通过输入具有各种周期的所述时钟信号来校正所述泵浦控制信号的周期。
2.如权利要求1所述的设备，还包括比较块，用于将所述内部电压的电平与参考电压的电平比较，并依据比较结果产生所述控制使能信号。
3.如权利要求2所述的设备，其中所述控制信号产生块包括：
环振荡器，用于接收所述控制使能信号以产生第一控制信号；
时钟脉冲块，用于接收所述时钟信号以响应于所述测试模式信号和所述控制使能信号产生第二控制信号；以及
信号选择块，用于响应于所述测试模式信号选择所述第一控制信号与所述第二控制信号其中之一以输出作为所述泵浦控制信号。
4.如权利要求3所述的设备，其中所述环振荡器包括：
第一NAND门，用于接收所述控制使能信号以产生第一脉冲信号；
延迟块，具有奇数个反相器，用于延迟所述第一脉冲信号，并反馈所述第一脉冲信号至所述第一NAND门；以及
第一反相器，用于使从所述第一NAND门输出的所述第一脉冲信号反相以产生作为所述第一控制信号。
5.如权利要求4所述的设备，其中所述时钟脉冲块包括：
第二NAND门，用于接收所述时钟信号以响应于所述测试模式信号和所述控制使能信号产生第二脉冲信号；以及
多个反相器，用于使从所述第二NAND门输出的所述第二脉冲信号反相以产生作为所述第二控制信号。
6.如权利要求5所述的设备，其中所述信号选择块包括：
第二反相器，用于使所述测试模式信号反相；
第三NAND门，用于接收从所述第二反相器输出的反相测试模式信号与所述第一控制信号，并响应于所述反相测试模式信号输出反相第一控制信号；
第四NAND门，用于接收所述测试模式信号与所述第二控制信号，并响应于所述测试模式信号输出反相第二控制信号；
第五NAND门，用于接收所述反相第一控制信号与所述反相第二控制信号，并执行逻辑NAND操作；
第三反相器，用于使所述第五NAND门的输出信号反相；以及
第四反相器，用于使所述第三反相器的输出信号反相以输出作为所述泵浦控制信号。
7.如权利要求1所述的设备，其中如果所述第一供电电压为供电电压，所述内部电压是高供电电压。
8.如权利要求1所述的设备，其中如果所述第一供电电压接地，所述内部电压为负供电电压。
9.一种用于接收第一供电电压以产生内部电压的方法，包括下列步骤：
a)接收控制使能信号与从外部电路输入的时钟信号，并响应于测试模式信号产生泵浦控制信号，所述泵浦控制信号的周期由所述控制使能信号与所述时钟信号其中之一决定；
b)响应于所述泵浦控制信号将所述第一供电电压转换成所述内部电压，
其中，通过输入具有各种周期的所述时钟信号来校正所述泵浦控制信号的周期。
10.如权利要求9所述的方法，还包括下列步骤：
c)将所述内部电压的电平与参考电压的电平比较；以及
d)依据比较结果产生所述控制使能信号。
11.如权利要求10所述的方法，其中所述步骤a)包括：
a-1)接收所述控制使能信号以用延迟块产生第一控制信号；
a-2)接收所述时钟信号以响应于所述测试模式信号与所述控制使能信号产生第二控制信号；以及
a-3)响应于所述测试模式信号选择所述第一控制信号与第二控制信号其中之一以输出作为所述泵浦控制信号。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述延迟块具有奇数个反相器。
13.如权利要求9所述的方法，其中如果所述第一供电电压为供电电压，所述内部电压为高供电电压。
14.如权利要求9所述的方法，其中如果所述第一供电电压接地，所述内部电压为负供电电压。
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