DE60035318T2

DE60035318T2 - Integrierte Halbleiterschaltung, Flüssigkristallvorrichtung, elektronisches Gerät und Verfahren zur integrierten Halbleiterschaltungsregelung

Info

Publication number: DE60035318T2
Application number: DE60035318T
Authority: DE
Inventors: Shigeki Suwa-shi Aoki; Haruo Suwa-shi Kamijo
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1999-07-23
Filing date: 2000-07-19
Publication date: 2008-02-07
Anticipated expiration: 2020-07-20
Also published as: EP1085332A2; KR20010015398A; CN1145213C; KR100383341B1; CN1266755C; EP1085332A3; EP1085332B1; CN1282108A; CN1516255A; ATE365923T1; DE60035318D1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine integrierte Halbleiterschaltung, eine Flüssigkristallvorrichtung, eine elektronische Vorrichtung und ein Verfahren zum Prüfen einer integrierten Halbleiterschaltung.
Beschreibung der verwandten Technik
Eine der integrierten Halbleiterschaltungen des oben beschriebenen Typs initialisiert einen Ausgang einer Zwischenspeicher- oder Latchschaltung z. B. auf der Basis eines Einschaltrücksetzsignals. Spannung und Frequenz können auf der Basis eines Ausgangs der Latchschaltung so eingestellt werden, dass die integrierte Halbleiterschaltung ordnungsgemäß arbeiten kann. Integrierte Halbleiterschaltungen können unterschiedliche Leistungen haben, da sich ihre Bauelemente voneinander unterscheiden können. Um dieses Problem zu lösen, werden die Ausgänge von Latchschaltungen eingestellt, indem z. B. Schmelzleiter aufgetrennt werden, um für die individuellen integrierten Halbleiterschaltungen geeignete Ansteuerbedingungen zu schaffen, bevor die integrierten Halbleiterschaltungen ab Werk ausgeliefert werden.
Typischerweise wird ein Halbleiter-Wafer in eine Sondenvorrichtung eingesetzt, bevor der Wafer in einzelne integrierte Halbleiterschaltungen aufgetrennt und die oben beschriebene Einstellung ausgeführt wird. Genauer gesagt, werden Sonden mit sämtlichen Kontaktfleckanschlüssen auf dem Halbleiter-Wafer in der Sondenvorrichtung in Kontakt gebracht, und für jeden Chip wird eine elektrische Messung mittels eines Prüfgeräts ausgeführt.
Wenn jedoch die Einstellung auf dem Wafer vorgenommen wird, können die Latchschaltungen in den integrierten Halbleiterschaltungen nicht normal betrieben werden, und es kommt vor, dass Referenzspannungen und Referenzfrequenzen, die innerhalb der integrierten Halbleiterschaltungen erzeugt werden, nicht so eingestellt werden können, dass sie innerhalb geeigneter Bereiche liegen.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben gründlich nach den Ursachen für diese Phänomene geforscht und festgestellt, dass sie auf Differenzen bei den Ansteuerbedingungen der integrierten Halbleiterschaltungen zwischen dem Zeitpunkt, zu dem die Einstellung auf dem Wafer vorgenommen wird und dem Zeitpunkt, zu dem die einzelnen integrierten Halbleiterschaltungen verwendet werden, zurückzuführen sind.
Die US 5,619,469 offenbart einen Programmierabschnitt eines Halbleiterspeichergeräts mit: einer Detektorschaltung für eine externe Spannungsquelle, die eine erstmalige Spannungsversorgung detektiert und ein Einschaltsignal erzeugt; einen Gate-Steuerabschnitt, der das Einschaltsignal von der Detektorschaltung für eine externe Spannungsquelle empfängt und ein erstes und zweites Signal erzeugt; einer programmierbaren ROM-Zelle, die das erste und zweite Signal vom Gate-Steuerabschnitt empfängt und einen Ausgang erzeugt; und einem Zwischenspeicherabschnitt, der die den Ausgang der programmierbaren ROM-Zelle sperrt.
Die US 5,418,487 offenbart eine Sensorschaltung für einen Sicherungszustand, die ein Schmelzleiterglied enthält, das zwischen einem Knoten und Masse angeordnet ist. Ein Programmier/Sensorkontaktfleck ist bereitgestellt, damit Spannung an den Knoten außerhalb der Sensorschaltung für einen Sicherungszustand angelegt werden kann. An den Knoten wird über eine Stromquelle und einen Transistor Strom geliefert. Der Transistor wird von einem Vorstrom gesteuert. Ein Ausgangsknoten ist zwischen der Stromquelle und dem Transistor angeordnet. Dieser ist mit dem Ausgang über einen Inverter verbunden. Im Betrieb wird die Spannung am Knoten auf einen ersten Pegel angehoben, um den Transistor auszuschalten und die Ausgabe zu löschen und um ihren Zustand zu ändern, so dass das Schmelzleiterelement im offenen Zustand emuliert wird. In einem zweiten und einem Programmiermodus wird die Spannung am Knoten auf einen sehr viel höheren Pegel angehoben, damit ein ausreichend hoher Strom durch das Schmelzleiterelement fließt, um es zu öffnen. In diesem Modus wird der Transistor nicht leitend gemacht und trennt den Knoten vom übrigen Teil der Schaltung.
Die DE 199 20 603 offenbart eine Redundanzentscheidungsschaltung zur Angabe einer redundanten Speicherzelle in einer Speicherzellenmatrix, wenn eine normale Zelle defekt ist. Die Schaltung enthält ein Schaltelement, einen Schmelzleiter und eine Lastschaltung, die in Reihe zwischen Versorgungen für hohes und niedriges Potential geschaltet sind. Eine Halteschaltung sperrt das Potential an einem Knoten zwischen dem Schaltelement und entweder dem Schmelzleiter oder der Lastschaltung. Die Schaltung erzeugt dann ein redundantes Entscheidungssignal.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine integrierte Halbleiterschaltung, eine Flüssigkristallvorrichtung, eine elektronische Vorrichtung und ein Verfahren zum Einstellen der integrierten Halbleiterschaltungen bereitzustellen, bei denen eine Latchschaltung selbst dann ordnungsgemäß betrieben werden kann, wenn die Ansteuerbedingungen zwischen dem Zeitpunkt, zu dem die Einstellung auf dem Wafer vorgenommen wird und dem Zeitpunkt, zu dem die integrierte Halbleiterschaltung nach der Auslieferung verwendet wird, verschieden sind.
Diese Aufgabe wird von einer integrierten Halbleiterschaltung nach Anspruch 1, einer Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 14, einer elektronischen Vorrichtung nach Anspruch 15 und einem Verfahren zum Einstellen der integrierten Halbleiterschaltungen nach Anspruch 16 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden während einer Zeitspanne der normalen Verwendung, wenn eine integrierte Halbleiterschaltung in einer elektronischen Vorrichtung eingebaut ist, die Anschlüsse des ersten und zweiten Kontaktflecks nicht verwendet, so dass keine Last an diesen Kontaktfleckanschlüssen angeschlossen ist. Demzufolge benötigt die Initialisierungsschaltung für ihre Initialisierungsoperation weniger Zeit, und eine Rücksetz-Periode, die durch die Verzögerungsschaltung eingestellt wird, ist relativ kurz. Wenn eine integrierte Halbleiterschaltung geprüft wird, werden die Anschlüsse des ersten und zweiten Kontaktflecks über die Sonden und Kabel mit einem Prüfgerät verbunden, und deshalb nimmt eine mit den Kontaktfleckanschlüssen verbundene Last zu. Dementsprechend benötigt die Initialisierungsschaltung mehr Zeit für ihre Initialisierungsoperation, aber auch die Rücksetz-Periode, die von der Verzögerungsschaltung entsprechend eingestellt wird, wird verhältnismäßig länger. In jedem Fall kann die Initialisierungsoperation innerhalb der Rücksetz-Periode ausgeführt werden, und die Fläche für die Verzögerungsschaltung braucht nicht vergrößert zu werden.
Der erste Kontaktfleckanschluss kann mit einer Ausgangsleitung der Verzögerungsschaltung verbunden werden. Wahlweise kann der erste Kontaktfleckanschluss mit einer Eingangsleitung der Verzögerungsschaltung verbunden werden. Der Grund hierfür ist, dass die Verzögerungsschaltung die Impulsbreite in Abhängigkeit von einer Last ändern kann, die mit der ersten Kontaktfleckelektrode verbunden ist.
Ein Schmelzleiter kann mit einer Ausgangsleitung der Initialisierungsschaltung verbunden werden, und eine Logik des Zwischenspeicherausgangs kann auf der Basis des offenen oder geschlossenen Zustands des Schmelzleiters bestimmt werden.
Eine Beziehung C1·R1 > C2·R2 kann vorzugsweise hergestellt werden, wenn die Schaltung zur Rücksetz-Signalerzeugung aus einer Mehrzahl Schaltungselemente gebildet ist, wobei R1 die Ausgangsimpedanz eines der Schaltungselemente in einer Vorstufe einer Position ist, in der der erste Kontaktfleckanschluss angeschlossen ist, C1 ist eine Lastkapazität, die mit dem ersten Kontaktfleckanschluss verbunden ist, R2 eine Ausgangsimpedanz der Initialisierungsschaltung und C2 eine Lastkapazität, die mit dem zweiten Kontaktfleckanschluss verbunden ist.
Als Ergebnis wird die Rücksetz-Periode zuverlässig länger eingestellt als die Operationszeit, die die Initialisierungsschaltung für ihre Initialisierung benötigt.
Die Rücksetz-Signalgeneratorschaltung kann eine Einzelimpulsgeneratorschaltung enthalten, die ein Einzel-Rücksetz-Signal mit einer der Rücksetz-Periode entsprechenden Impulsbreite auf der Basis eines Eingangssignals und eines Verzögerungssignals erzeugt, das durch Verzögern des Eingangssignals durch die Verzögerungsschaltung gebildet wird.
Anstelle der obigen Konfiguration kann die Rücksetz-Signalgeneratorschaltung eine Einzelimpulsgeneratorschaltung enthalten, die einen Einzelimpuls auf der Basis eines Eingangssignals erzeugt, und eine Impulsbreitenänderungsschaltung, die eine Verzögerungsschaltung enthält und die Pulsbreite des Einzelimpulses entsprechend einer Last ändert, die am ersten Kontaktfleckanschluss angeschlossen ist.
Das Eingangssignal kann während der Zeitspanne unmittelbar nach dem Einschalten der Spannungsversorgung bis zu einem Zeitpunkt, zu dem die Spannungsversorgung abgeschaltet wird, vorzugsweise mehrmals in die Rücksetz-Signalgeneratorschaltung eingegeben werden. Es kann den Fall geben, in dem sich initialisierte Zwischenspeicherdaten aufgrund von Störungen oder dgl. ändern. In einem solchen Fall kann ein Zwischenspeicherausgang auf der Basis eines Eingangssignals, das nach der Änderung der Zwischenspeicherdaten eingegeben wird, erneut initialisiert werden.
In diesem Zusammenhang kann vorzugsweise eine logische Summen-(ODER)Schaltung bereitgestellt werden, um eine logische Summe aus einem Einschalt-Rücksetz-Signal und einem anderen Signal zu bilden. Ein Ausgangssignal der ODER-Schaltung kann in die Rücksetz-Signalgeneratorschaltung eingegeben werden. Als Ergebnis können nachteilige Effekte der Störungen beseitigt werden.
Die integrierte Halbleiterschaltung kann mit einer Referenzspannungs-Generatorschaltung versehen sein, die eine Referenzspannung auf der Basis eines Zwischenspeicherausgangs erzeugt, der auf die oben beschriebene Weise zuverlässig initialisiert worden ist. Ferner kann die integrierte Halbleiterschaltung mit einer Generatorschaltung für die Flüssigkristall-Ansteuerspannung versehen sein, die eine Flüssigkristall-Ansteuerspannung mit einer Mehrzahl Pegel auf der Basis der Ausgangsspannung von der Referenzspannungs-Generatorschaltung erzeugt. Die Flüssigkristall-Ansteuerspannung beeinflusst die Bildqualität unmittelbar und erfordert deshalb einen hohen Genauigkeitsgrad. Eine hochgenaue Flüssigkristall-Ansteuerspannung kann durch die vorliegende Erfindung erzeugt werden.
Außerdem kann die integrierte Halbleiterschaltung mit einer Referenzfrequenz-Generatorschaltung versehen sein, die eine Referenzfrequenz auf der Basis eines Zwischenspeicherausgangs erzeugt, der auf die oben beschriebene Weise zuverlässig initialisiert worden ist. Ferner kann eine Ausgangsfrequenz der Referenzfrequenz-Generatorschaltung als ein Wechselsignal verwendet werden, das den Flüssigkristall alternierend ansteuert. Die Frequenz des Wechselsignals für den Flüssigkristall beeinflusst das Flimmern des Anzeigebildschirms und erfordert deshalb einen hohen Genauigkeitsgrad. Ein hochgenaues Wechselsignal kann durch die vorliegende Erfindung erzeugt werden.
Eine Flüssigkristallvorrichtung kann von einer Flüssigkristalltreiber-IC, die aus den oben beschriebenen integrierten Halbleiterschaltungen besteht, und einem Flüssigkristallfeld, das von der Flüssigkristalltreiber-IC angesteuert wird, bestehen. Als Ergebnis wird eine Flüssigkristallanzeige mit hoher Bildqualität und geringem Flimmern verwirklicht. Die Flüssigkristallvorrichtung kann außerdem als Anzeigeeinheit für verschiedene elektronische Vorrichtungen verwendet werden.
Gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung kann die Rücksetz-Periode auf die gleiche Weise wie bei Ausführung der Verifizierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf eine längere Zeit eingestellt werden, als die Zeit, die die Initialisierungsschaltung für ihre Initialisierung benötigt.
Ein fünfter Schritt kann zum Überwachen eines Referenzsignals (Spannung, Frequenz etc.) vorgesehen werden, das auf der Basis eines initialisierten Zwischenspeicherausgangs eingestellt wird. Als Ergebnis können die elektrischen Kennwerte der integrierten Halbleiterschaltung geprüft werden.
Des Weiteren kann auf der Basis des Ergebnisses der im fünften Schritt ausgeführten Überwachung ein sechster Schritt zum Auftrennen eines Schmelzleiters vorgesehen werden, der mit einer Ausgangsleitung der Initialisierungsschaltung verbunden wird. Der Schmelzleiter kann so aufgetrennt werden, dass er die Abweichungen der integrierten Halbleiterschaltungen kompensiert und beseitigt.
Nach dem sechsten Schritt kann ein siebter Schritt vorgesehen werden, um über den zweiten Kontaktfleckanschluss einen Ausgang der Initialisierungsschaltung zu überwachen, die durch den aufgetrennten Schmelzleiter modifiziert worden ist.
Das im fünften Schritt überwachte Referenzsignal kann als Referenzspannung zur Erzeugung von Treiberspannungen für den Flüssigkristall auf einer Mehrzahl Pegel oder als Wechselsignal zur alternierenden Ansteuerung des Flüssigkristalls herangezogen werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 zeigt ein Schaltschema eines Hauptteils einer integrierten Halbleiterschaltung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt ein Impulsdiagramm zur Verdeutlichung der Funktionsweise der integrierten Halbleiterschaltung von 1 während der normalen Verwendung.
3 ist eine Draufsicht, die den Verifizierungsschritt zur Prüfung der integrierten Halbleiterschaltung von 1 im Zustand als Halbleiter-Wafer erläutert.
4 zeigt ein Schaltschema eines Beispiels einer elektrostatischen Schutzschaltung, die mit einem Kontaktfleckanschluss der integrierten Halbleiterschaltung von 1 verbunden ist.
5 zeigt ein Schaltschema eines weiteren Beispiels einer elektrostatischen Schutzschaltung, die mit einem Kontaktfleckanschluss der integrierten Halbleiterschaltung von 1 verbunden ist.
6 zeigt ein Schaltschema eines weiteren Beispiels einer elektrostatischen Schutzschaltung, die mit einem Kontaktfleckanschluss der integrierten Halbleiterschaltung von 1 verbunden ist.
7 zeigt ein Schaltschema eines Beispiels einer integrierten Halbleiterschaltung, die mit der von 1 zu vergleichen ist.
8 zeigt ein Impulsdiagramm zur Verdeutlichung der Funktionsweise der integrierten Halbleiterschaltung von 7 während des Verifizierungsprozesses.
9 zeigt ein Schaltschema eines Hauptteils einer integrierten Halbleiterschaltung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
10 zeigt ein Impulsdiagramm zur Verdeutlichung der Funktionsweise der integrierten Halbleiterschaltung von 9 während der normalen Verwendung.
11 zeigt ein Impulsdiagramm zur Verdeutlichung der Funktionsweise der integrierten Halbleiterschaltung von 9 während des Verifizierungsprozesses.
12 zeigt ein Schaltschema eines Hauptteils einer integrierten Halbleiterschaltung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
13 ist eine schematische Darstellung einer Flüssigkristallvorrichtung, die mit einer integrierten Halbleiterschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung ausgerüstet ist.
14 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Zellulartelefons, das ein Beispiel einer elektronischen Vorrichtung ist, in der die in 13 dargestellte Flüssigkristallvorrichtung eingebaut ist.
15 zeigt ein Blockdiagramm einer Flüssigkristalltreiber-IC, die in der Flüssigkristallvorrichtung von 13 eingebaut ist.
16 zeigt eine Schaltung, die in einer in 15 dargestellten Spannungsversorgungsschaltung eingebaut ist.
17 zeigt eine Schaltung, die in einer in 15 dargestellten Oszillatorschaltung eingebaut ist.
18 ist ein Flussdiagramm der Operationsschritte der in 16 dargestellten Schaltung während des Verifizierungsprozesses.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
<Erste Ausführungsform>
1 zeigt einen Hauptteil einer integrierten Halbleiterschaltung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die in 1 dargestellte integrierte Halbleiterschaltung hat eine Rücksetz-Signalgeneratorschaltung 10 und eine Latchschaltung 20. Die Rücksetz-Signalgeneratorschaltung 10 besteht aus einer Einzelimpulsgeneratorschaltung. Wie aus 2 ersichtlich ist, wird ein Eingangssignal (z. B. Einschalt-Rücksetz-Signal) 11, das unmittelbar nach dem Einschalten der Spannungsversorgung bereitgestellt wird, in die Rücksetz-Signalgeneratorschaltung 10 eingegeben. Danach wird wie aus 2 zu ersehen ist, ein Rücksetz-Signal 12 mit einer Rücksetz-Periode T1, während der der Signalpegel auf LOW geht, von der Rücksetz-Signalgeneratorschaltung 10 ausgegeben. Die Rücksetz-Signalgeneratorschaltung 10 enthält einen Inverter 13, eine Verzögerungsschaltung 14 und ein NAND-Gatter 15. Das Eingangssignal 11 wird in einen Eingangsanschluss des NAND-Gatters 15 eingegeben, und ein Verzögerungssignal (siehe 2), bei dem es sich um das Eingangssignal 11 handelt, das den Inverter 13 passiert und von der Verzögerungsschaltung 14 verzögert wird, wird in den anderen Eingangsanschluss des NAND-Gatters 15 eingegeben. Wie aus 2 ersichtlich ist, wird deshalb das Rücksetz-Signal 12, das ein Ausgang des NAND-Gatters 15 ist, ein Einzelimpuls mit einer Rücksetz-Periode T1, während der sein Pegel von einer Anstiegsflanke des Eingangssignals 11 bis zu einer Anstiegsflanke des Verzögerungssignals auf LOW liegt.
Die Latchschaltung 20 stellt als Zwischenspeicherausgang 21 eine Logik zur Verfügung, die für den kurzgeschlossenen oder offenen Zustand eines Schmelzleiters 22 repräsentativ ist. Die Latchschaltung 20 hat zusätzlich zum Schmelzleiter 22 ein NAND-Gatter 23, das als Initialisierungsschaltung dient, und einen Inverter 24, der das Potential auf einer Ausgangsleitung des NAND-Gatters 23 invertiert, um den Zwischenspeicherausgang 21 bereitzustellen. Das Rücksetz-Signal 12 und der Zwischenspeicherausgang 21 werden in das NAND-Gatter 23 eingegeben.
Der Schmelzleiter 22 ist zwischen einer Ausgangsleitung des NAND-Gatters 23 und Masse geschaltet. Der Schmelzleiter 22 besteht typischerweise aus polykristallinem Silizium, Aluminium oder dgl. Der Schmelzleiter 22 dient zur Bereitstellung von Kenndaten für jede integrierte Halbleiterschaltung. Wenn die integrierte Halbleiterschaltung geprüft wird, kann der Schmelzleiter 22 im kurzgeschlossenen Zustand gehalten oder in den offenen Zustand gebracht werden, indem der Schmelzleiter durch Joule-Wärme geschmolzen und aufgetrennt wird, die z. B. durch eine hohe Spannung erzeugt werden kann. Auf diese Weise kann der Schmelzleiter 22 entweder in den kurzgeschlossenen oder offenen Zustand gebracht werden, wobei die Logik des Zwischenspeicherausgangs 21 durch jeden der Zustände bestimmt werden kann.
Außerdem ist die in 1 dargestellte integrierte Halbleiterschaltung mit zahlreichen Kontaktfleckanschlüssen 30 ausgeführt, wie aus 3 zu ersehen ist. 1 zeigt jedoch nur zwei Kontaktfleckanschlüsse, die ausschließlich vom Hersteller der Halbleiter verwendet werden. Der eine von ihnen ist der Verzögerungssteueranschluss (erster Kontaktfleckanschluss) 32 und der andere ein Schmelzleiteranschluss (zweiter Kontaktfleckanschluss) 34.
Der Verzögerungssteueranschluss 32 ist z. B. mit einer Ausgangsleitung der Verzögerungsschaltung 14 der Rücksetz-Signalgeneratorschaltung 10 verbunden. Der Schmelzleiteranschluss 34 ist z. B. mit einer Ausgangsleitung des NAND-Gatters 23 verbunden. Sämtliche Kontaktfleckanschlüsse einschließlich des Verzögerungssteueranschlusses 32 und des Schmelzleiteranschlusses 34 werden mit Sonden 40 in Kontakt gebracht wie in 3 dargestellt, wenn die integrierten Halbleiterschaltungen im Zustand eines Halbleiter-Wafers geprüft werden. Der Kunde, der die in 1 dargestellte integrierte Halbleiterschaltung erwarb, würde jedoch den Verzögerungssteueranschluss 32 oder den Schmelzleiteranschluss 34 nicht verwenden.
(Funktionsweise im Normalbetrieb)
Während des Normalbetriebs der integrierten Halbleiterschaltung, die in eine elektronische Vorrichtung eingebaut worden ist, ist am Verzögerungssteueranschluss 32 oder am Schmelzleiteranschluss 34 keine Last angeschlossen. Die Funktionsweise im Normalbetrieb wird nachstehend beschrieben.
Der Zwischenspeicherausgang 21 aus der Latchschaltung 20 ist nicht stabil, da er entweder auf HIGH oder auf LOW liegt, wenn die Spannungsversorgung für die integrierte Halbleiterschaltung eingeschaltet wird. Deshalb wird z. B. das Einschalt-Rücksetz-Signal, das unmittelbar nach dem Einschalten der Spannungsversorgung eingegeben wird, als das Eingangssignal 11 bereitgestellt, um dadurch den Zwischenspeicherausgang 21 zu initialisieren.
Die Rücksetz-Signalgeneratorschaltung 10 erzeugt das Rücksetz-Signal 12 auf der Basis des Eingangssignals 11. Im Normalbetrieb wird der Grad der Verzögerung des Eingangssignals 11 durch die Verzögerungsschaltung 14 von Verzögerungselementen wie Invertern bestimmt, die die Verzögerungsschaltung 14 bilden. Der Grund hierfür ist, dass der Verzögerungssteueranschluss 32 nicht mit einer Last verbunden ist. Das während des Normalbetriebs von der Rücksetz-Signalgeneratorschaltung 10 ausgegebene Rücksetz-Signal 12 hat eine Rücksetz-Periode T1 auf dem Pegel LOW.
Das Rücksetz-Signal 12 wird in das NAND-Gatter 23 der Latchschaltung 20 eingegeben. Wenn das Rücksetz-Signal auf dem Pegel LOW liegt, liegt ein Ausgang des NAND-Gatters 23 immer auf dem Pegel HIGH, ungeachtet des Logikzustands des Zwischenspeicherausgangs 21. Das Ausgangspotential des NAND-Gatters 23 (Potential am Schmelzleiteranschluss 34) ist zum Zeitpunkt des Einschaltens der Spannungsversorgung nicht definiert. Wenn jedoch das Ausgangspotential auf dem Pegel LOW liegt, wird es auf den Pegel HIGH angehoben, wie aus 2 zu ersehen ist.
Die Zeit T2 wird benötigt, damit das Potential am Schmelzleiteranschluss 34 vom Pegel LOW auf den Pegel HIGH ansteigen kann (siehe 2). Die Zeit T2 hängt von der Zeitkonstanten τ ab, die von der Ausgangsimpedanz des NAND-Gatters 23, einer parasitären Kapazität und einer Lastkapazität bestimmt wird, die mit der Ausgangsleitung des NAND-Gatters 23 verbunden sind. Im Normalbetrieb ist der Schmelzleiteranschluss 34 nicht mit einer Last verbunden, und deshalb ist die Zeit T2 relativ kurz. Als Ergebnis wird das Potential am Schmelzleiteranschluss 34 innerhalb der Rücksetz-Periode T1 mit einem gewissen Spielraum initialisiert.
Wenn sich der Schmelzleiter 22 im offenen Zustand befindet, wird der Ausgang (HIGH) vom NAND-Gatter 23 durch den Inverter 24 invertiert, so dass der Zwischenspeicherausgang 21 auf den Pegel LOW initialisiert wird. In dieser Hinsicht bildet das NAND-Gatter 23 eine Initialisierungsschaltung. Nach der Initialisierung wird der Zwischenspeicherausgang 21 auf dem Pegel LOW gehalten, selbst wenn sich das Rücksetz-Signal 12 von LOW nach HIGH ändert.
Wenn sich andererseits im Gegensatz zum oben Gesagten der Schmelzleiter 22 im kurzgeschlossenen Zustand befindet, muss der Zwischenspeicherausgang 21 auf dem Pegel HIGH liegen. Da die Ausgangsleitung des NAND-Gatters 23 an Masse liegt, wird in den Inverter 24 ein Eingang auf LOW eingegeben, so dass sein invertierter Ausgang, nämlich der Zwischenspeicherausgang 21, den Pegel HIGH annimmt.
Im Einzelnen wird wie aus 2 ersichtlich dann, wenn das Rücksetz-Signal 12 auf dem Pegel LOW liegt, der Ausgang vom NAND-Gatter 23 wie oben beschrieben HIGH. Da sich andererseits der Schmelzleiter 22 im kurzgeschlossenen Zustand befindet, liegt die Ausgangsleitung des NAND-Gatters 23 über den Schmelzleiter 22 an Masse. Wenn der Ausgang des NAND-Gatters 23 auf dem Pegel HIGH liegt und die Ausgangsimpedanz R_A und der Widerstandswert des Schmelzleiters 22 RB beträgt wie in 1 dargestellt, wird folgende Beziehung zwischen der Spannung V1 des Schmelzleiteranschlusses 34 und der Ausgangsspannung V2 des NAND-Gatters 23 festgelegt: V1 = V2·RB/(RA + RB).
Der Widerstandswert RB des Schmelzleiters 22 kann im Bereich zwischen einigen Hundert Ohm und einigen Kiloohm liegen, damit der Schmelzleiter 22 rasch schmilzt und durchgetrennt wird. Damit der Eingang zum Inverter 24 auf dem Pegel LOW liegt, ergibt sich aus der obigen Beziehung, dass die Ausgangsimpedanz R_A des NAND-Gatters 23 hinreichend höher eingestellt werden sollte als der Widerstandswert RB des Schmelzleiters 22.
Es ist zu beachten, dass der Zwischenspeicherausgang 21, nachdem er auf HIGH initialisiert worden ist, auf dem Pegel HIGH gehalten wird, selbst wenn sich das Rücksetz-Signal von LOW nach HIGH ändert.
Auf diese Weise wird der Zwischenspeicherausgang 21, der zum Zeitpunkt des Einschaltens der Spannungsversorgung durch das NAND-Gatter 23, das als Initialisierungsschaltung fungiert, undefiniert ist, initialisiert. Wenn der Schmelzleiter 22 im offenen Zustand ist, geht der Zwischenspeicherausgang 21 auf den Pegel LOW, und wenn der Schmelzleiter 22 im kurzgeschlossenen Zustand ist, geht der Zwischenspeicherausgang 21 auf den Pegel HIGH.
Durch Nutzen des Zwischenspeicherausgangs 21 können demnach Kenndaten einer integrierten Halbleiterschaltung entsprechend dem kurzgeschlossenen oder offenen Zustand des Schmelzleiters 22 eingestellt werden. Die diesbezüglichen Einzelheiten werden nachstehend beschrieben.
Die Rücksetz-Periode T1 im Normalbetrieb kann bezogen auf die Operationszeit T2 des NAND- Gatters 23 relativ kurz eingestellt werden. Eine kürzere Rücksetz-Periode T1 bewirkt eine Verringerung der Leistungsaufnahme, da ein elektrischer Strompfad von der Versorgungsspannungsquelle über das NAND-Gatter 23 zum Schmelzleiter 22 und zu Masse während der Rücksetz-Zeit T1 gebildet wird, wenn sich der Schmelzleiter 22 im kurzgeschlossenen Zustand befindet. Außerdem gibt es noch andere Vorteile. Da die Rücksetz-Periode T1 kurz ist, braucht z. B. die Verzögerungsschaltung 14 keine großen Maße und eine von der Verzögerungsschaltung 14 belegte Fläche kann relativ klein gehalten werden.
(Verfahren zur Verifizierung der integrierten Halbleiterschaltung)
Integrierte Halbleiterschaltungen werden mittels einer Sondenvorrichtung auf ihre elektrischen Kennwerte geprüft, während sie auf einem Halbleiter-Wafer ausgebildet, aber noch nicht in einzelne Scheiben aufgetrennt sind. Wie aus 3 ersichtlich ist, werden alle Kontaktfleckanschlüsse 30, 32, 34 der integrierten Halbleiterschaltung mit den Sonden 40 in Kontakt gebracht.
Jede der Sonden 40 wird mittels eines langen Leitungspfads wie z. B. ein Kabel mit einem Prüfgerät verbunden. Aus diesem Grund sind der Verzögerungssteueranschluss 32 und der Schmelzleiteranschluss 34 anders als im Normalbetrieb mit einer großen Last verbunden. Die Last enthält Verdrahtungskapazitäten der Sonde und des Kabels sowie Eingangs-/Ausgangskapazitäten des Prüfgeräts.
Aufgrund der mit dem Schmelzleiteranschluss 34 verbundenen Last ist eine längere Operationszeit der Latchschaltung 20 erforderlich. Als Ergebnis kann die Operation der Latchschaltung 20 möglicherweise nicht innerhalb der Rücksetz-Periode T1 von 2 abgeschlossen werden, wie dies im Normalbetrieb der Fall ist.
Aus den oben beschriebenen Gründen wird die Ausgangsimpedanz R_A des NAND-Gatters 23 hinreichend höher eingestellt als der Widerstandswert RB des Schmelzleiters 22. Die Zeitkonstante τ ist definiert als τ = C (Kapazität) × R (Widerstandswert). Wenn der Widerstandswert (Ausgangsimpedanz R_A) in der Zeitkonstanten τ größer wird, wird der Absolutwert der Änderung der Zeitkonstanten τ, der aus der Änderung der Kapazität (C) resultiert, größer.
Wenn die Ausgangsleitung des NAND-Gatters 23 über den Schmelzleiteranschluss 34 mit einer Lastkapazität zusätzlich zur parasitären Kapazität einer elektrostatischen Schutzschaltung (nicht dargestellt) (wird nachstehend im Einzelnen beschrieben) verbunden ist, nimmt deshalb die Operationszeit am NAND-Gatter 23 deutlich zu.
Dementsprechend wird bei der in 1 dargestellten integrierten Halbleiterschaltung außerdem eine Verzögerungszeit, die durch die parasitäre Kapazität und die Lastkapazität bestimmt wird, die am Verzögerungssteueranschluss 32 zusätzlich eingegeben werden, zur Verzögerungszeit addiert, die von Verzögerungselementen wie mehrstufige Inverter, die die Verzögerungsschaltung 14 bilden, festgelegt wird. Als Ergebnis wird die Rücksetz-Periode des Rücksetz-Signals 12 auf die in 4 dargestellte Periode T3 eingestellt, die länger als die Periode T1 in 2 ist.
4 zeigt ein Impulsdiagramm, das eine erste Operation des Zwischenspeicherausgangs 21 darstellt, wenn sich der Schmelzleiter 22 im offenen Zustand befindet.
Wie aus 4 zu ersehen ist, ist die Rücksetz-Periode T3 des Rücksetz-Signals 12, das nach LOW geht, nachdem das Eingangssignal 11 HIGH wird, wenn der Verzögerungssteueranschluss 32 in Kontakt mit der Sonde 40 steht, länger als die in 2 dargestellte Rücksetz-Periode T1.
Wenn der Schmelzleiteranschluss 34 in Kontakt mit der Sonde 40 steht, ist die Zeit T4 für ein undefiniertes Potential auf dem Pegel LOW am Schmelzleiteranschluss 34 zum Zeitpunkt des Einschaltens der Spannung erforderlich, um es durch die Operation des NAND-Gatters 23 auf den Pegel HIGH anzuheben, wie in 4 dargestellt ist. Die Zeit T4 ist länger als die entsprechende Zeit T2 im Normalbetrieb, die aus 2 zu ersehen ist.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist jedoch die Rücksetz-Periode T3 länger eingestellt als die Operationszeit T4 der Latchschaltung 20. Als Ergebnis kann das undefinierte Potential auf dem Pegel LOW am Schmelzleiteranschluss 34 innerhalb der Rücksetz-Periode T3 auf den Pegel HIGH angehoben werden.
Auf ähnliche Weise kann der Zwischenspeicherausgang 21, der durch Invertieren des Ausgangs des NAND-Gatters 23 erhalten wird, von einem undefinierten Potential HIGH innerhalb der Rücksetz-Periode T3 auf den Pegel LOW initialisiert werden.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann deshalb durch Einstellen der Rücksetz-Periode T1 für den Normalbetrieb auf die minimal erforderliche Dauer die Latchschaltung 20 selbst dann stabil arbeiten, wenn die Lastkapazitäten der Sonde 40, des Kabels und des Prüfgeräts zum Schmelzleiteranschluss zur Verifizierung der integrierten Halbleiterschaltung hinzugefügt werden.
(Mit den Kontaktfleck verbundene Kapazitäten)
Zunächst werden parasitäre Kapazitäten erläutert. Eine integrierte Halbleiterschaltung wird nach extrem eng gefassten Regeln hergestellt und benötigt deshalb eine Schutzschaltung gegen externe statische Elektrizität. 5 zeigt ein Beispiel einer elektrostatischen Schutzschaltung, die eine GCD (Gate Controlled Diode; abschaltbare Diode) verwendet. Wie in 5 dargestellt sind die Kontaktfleckanschlüsse 30, 32 und 34 von 3 mit Schutzwiderständen 50 und 52 verbunden, die aus hochdotierten Diffusionsschichten bestehen, sowie mit Schutztransistoren 54 und 56 mit breiten Gates, die typischerweise einige Hundert μm messen, um eine ausreichende Durchschlagfestigkeit gegen statische Elektrizität bereitzustellen.
Die parasitäre Kapazität C (Sperrschichtkapazität des Halbleiters aus Silizium) der Schutztransistoren 54 und 56 wird nach folgender Formel berechnet:
Dabei:

ε si:: Dielektrizitätskonstante von Silizium (Si)
ε:: Dielektrizitätskonstante von Vakuum
q:: elektrische Ladung
N_D: : Konzentration des Akzeptors
V_A: : Arbeitsfunktionsdifferenz zwischen Sperrschichten
V_B: : Vorspannung

Die parasitäre Kapazität C wird nach der obigen Formel berechnet. Die Kapazität C pro Flächeneinheit beträgt bei Anlegen von 3 V typischerweise ca. 0,01 bis 0,05 pF/mm². Die parasitäre Kapazität C des Schutztransistors mit W = 500 μm beträgt ca. 0,01 bis 0,05 pF, wobei angenommen wird, dass die Drain-Fläche 500 μm × 3 μm beträgt.
Die parasitäre Kapazität C variiert in Abhängigkeit von Prozessschwankungen bei der Herstellung von integrierten Halbleiterschaltungen. Wenn die integrierte Halbleiterschaltung bei einer hohen Frequenz von 10 bis 100 MHz arbeitet, mit anderen Worten, wenn die Impulsbreite des Rücksetz-Signals 12 zwischen einigen Zehn ns und einigen Hundert ns beträgt, kann deshalb die parasitäre Kapazität C als Zeitkonstante nicht ignoriert werden. Da ferner in den vergangenen Jahren Fortschritte bei der Miniaturisierung im Halbleiterprozess erzielt wurden, erfordern elektrostatische Schutzschaltungen eine höhere Durchschlagfestigkeit, so dass die parasitäre Kapazität C unvermeidlich höher wird.
6 zeigt eine elektrostatische Schutzschaltung mit den Dioden 60 und 62. Die Dioden 60 und 62 belegen eine Fläche von ca. einigen Hundert μm², weshalb ihre parasitäre Kapazität C bei Hochgeschwindigkeitsbetrieb ebenso wie im Fall der elektrostatischen Schutzschaltung von 5 nicht ignoriert werden kann.
Nachstehend wird die Lastkapazität, die mit den Kontaktfleckanschlüssen 30, 32 und 34 verbunden ist, erläutert.
Die Kontaktfleckanschlüsse 30 und 32 werden zur elektrischen Messung der integrierten Halbleiterschaltung benötigt. Zur Verifizierung der integrierten Halbleiterschaltung werden die Kontaktfleckanschlüsse 30 und 32 mit einem LSI-(large scale integration)Prüfgerät über die Sonden 40 und Kabel verbunden. Die Eingangs-/Ausgangskapazität des LSI-Prüfgeräts beträgt typischerweise 10 pF bis 100 pF, die zur Lastkapazität wird.
Zum Betrieb der Latchschaltung 20 für die Verifizierung wird wegen der hohen Lastkapazität eine längere Operationszeit erforderlich, wie oben beschrieben worden ist. In dieser Hinsicht ist die vorliegende Ausführungsform mit dem Verzögerungssteueranschluss 32 ausgeführt. Zum Zeitpunkt der Verifizierung ist der Verzögerungssteueranschluss 32 auch mit der Sonde 40 verbunden, um so die Rücksetz-Periode des Rücksetz-Signals 12 entsprechend der Lastkapazität, die mit dem Verzögerungssteueranschluss 32 verbunden ist, länger einzustellen.
Es sei angenommen, dass die Ausgangsimpedanz der Verzögerungsschaltung 14 von 1 R1, die mit dem Verzögerungssteueranschluss 32 verbundene Lastkapazität C1, die Ausgangsimpedanz des NAND-Gatters 23 R2 und die mit dem Schmelzleiteranschluss 34 verbundene Lastkapazität C2 ist. Wenn eine Beziehung C1·R1 > C2·R2 festgelegt ist, haben die Perioden T3 und T4 in 4 die Beziehung T3 > T4 während des Verifizierungsprozesses, und deshalb kann eine Fehlfunktion der Latchschaltung 20 vermieden werden.
(Beschreibung des Vergleichsbeispiels)
7 zeigt einen Hauptteil einer integrierten Halbleiterschaltung, bei der es sich um ein Vergleichsbeispiel handelt. 8 zeigt ein Impulsdiagramm einer Initialisierungsoperation zum Zeitpunkt der Verifizierung.
Das Vergleichsbeispiel von 7 hat eine Rücksetz-Signalgeneratorschaltung 70, eine Latchschaltung 72 und einen Schmelzleiteranschluss 74, die ähnlich sind wie die in 1 dargestellten Elemente. Anders als bei der Ausführungsform von 1 ist jedoch der Verzögerungssteueranschluss 32 nicht vorgesehen. Wenn die Schaltung des Vergleichsbeispiels auf die in 3 dargestellte Weise geprüft wird, wird die Operationszeit an der Latchschaltung 72 entsprechend der mit dem Schmelzleiteranschluss 74 verbundenen Last zur Zeit T4 verlängert, wie aus 8 ersichtlich ist. Andererseits wird die Rücksetz-Periode T1 des Rücksetz-Signals 71 einzig durch Verzögerungselemente in der Rücksetz-Signalgeneratorschaltung bestimmt. Wenn ein undefiniertes Potential auf dem Pegel LOW am Schmelzleiteranschluss 74 in dem Zeitpunkt, in dem die Spannung eingeschaltet wird, durch die Operation des NAND-Gatters 23 auf den Pegel HIGH angehoben wird, ist deshalb die Zeit T4 erforderlich, die länger ist als die Rücksetz-Periode T1 in 8. Als Ergebnis wird das undefinierte Potential LOW am Schmelzleiteranschluss 74 nicht initialisiert, sondern auf LOW beibehalten. Folglich wird die Ausgabe der Latchschaltung 72 kein Potential auf dem Pegel LOW, das erwartet wird, wenn der Schmelzleiter 75 im offenen Zustand ist, und das undefinierte auf HIGH liegende Potential wird beibehalten.
Deshalb werden gemäß dem Vergleichsbeispiel das Potential am Schmelzleiteranschluss 74 und der Ausgang der Latchschaltung 73 nicht initialisiert und bleiben undefiniert. Folglich kann die elektrische Messung nicht genau ausgeführt werden.
Um dieses Problem zu vermeiden, kann die Rücksetz-Periode T1 so verlängert werden, dass die Latchschaltung 73 während des Verifizierungsprozesses stabil arbeiten kann. In einem solchen Fall muss jedoch die Verzögerungsschaltung in der Rücksetz-Signalgeneratorschaltung 70 größer ausgeführt werden. Außerdem nimmt die Leistungsaufnahme der Latchschaltung 72 im Normalbetrieb zu, was in einem schwerwiegenden Nachteil bei zellularen Telefonen oder dgl. resultiert.
<Zweite Ausführungsform>
9 zeigt einen Hauptteil einer integrierten Halbleiterschaltung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die in 9 dargestellte integrierte Halbleiterschaltung unterscheidet sich von der Schaltung in 1 darin, dass die Schaltung von 9 eine Rücksetz-Impulsgeneratorschaltung hat, die aus einer Einzelimpulsgeneratorschaltung 80 und einer Impulsbreitenänderungsschaltung 90 gebildet ist. Von den in 9 dargestellten Teilen sind die mit gleicher Funktion mit identischen Bezugszeichen gekennzeichnet und auf ihre detaillierte Beschreibung wird verzichtet.
Die Einzelimpulsgeneratorschaltung 80 von 9 besteht aus den gleichen Schaltungselementen wie die Rücksetz-Signalgeneratorschaltung 10 von 1 und enthält einen Inverter 82, eine Verzögerungsschaltung 83 und ein NAND-Gatter 84. Die Verzögerungsschaltung 83 ist nicht mit dem Verzögerungssteueranschluss 32 verbunden. Aus diesem Grund erzeugt die Einzelimpulsgeneratorschaltung 80 von 9 einen Einzelimpuls, der bei Eingabe des Eingangssignals 11 stets die Impulsbreite T_A hat, wie aus 10 ersichtlich ist.
Die Impulsbreitenänderungsschaltung 90 von 9 erzeugt ein Rücksetz-Signal 91, in dem der Einzelimpuls 81 mit der Impulsbreite T_A auf eine breitere Impulsbreite T_B oder T_C modifiziert worden ist, wie in 10 oder 11 dargestellt ist.
Die Impulsbreitenänderungsschaltung 90 hat Inverter 92 und 93, eine RS (Setzen·Rücksetzen) Latchschaltung 96, die aus zwei NOR-Gattern 94 und 95 besteht, und eine Verzögerungsschaltung 97. Der Verzögerungssteueranschluss 32 ist mit einer Ausgangsleitung der Verzögerungsschaltung 97 verbunden.
10 zeigt eine Initialisierungsoperation des Zwischenspeicherausgangs während des Normalbetriebs, und 11 zeigt eine Initialisierungsoperation des Zwischenspeicherausgangs während des Verifizierungsprozesses einer integrierten Halbleiterschaltung. Die 10 und 11 entsprechen den 2 bzw. 4. In den 10 und 11 haben die Einzelimpulse 81 die gleiche Impulsbreite T_A. Aufgrund von Differenzen der mit den Verzögerungssteueranschlüssen 32 verbundenen Lasten ist jedoch die Impulsbreite T_C des in 11 dargestellten Rücksetz-Signals breiter als die Impulsbreite T_B des in 10 dargestellten Rücksetz-Signals. Als Ergebnis kann die zweite Ausführungsform ähnliche Effekte bereitstellen wie die erste Ausführungsform.
<Dritte Ausführungsform>
Bei der dritten Ausführungsform wird ein Eingangsimpuls modifiziert, der in die Einzelimpulsgeneratorschaltung 10 oder 80 in 1 bzw. 9 eingegeben wird. Wie aus 12 ersichtlich ist, ist ein Eingangsanschluss der Einzelimpulsgeneratorschaltung 10 (80) mit einer Ausgangsleitung des ODER-Gatters 16 verbunden. Ein Einschalt-Rücksetz-Signal 17 und ein weiteres Signal 18 werden in das ODER-Gatter 16 eingegeben.
Wenn das Einschalt-Rücksetz-Signal 17 und der Ausgang des ODER-Gatters 16 nach HIGH gehen, so dass das oben in Zusammenhang mit der ersten und zweiten Ausführungsform beschriebene Eingangssignal 11 erhalten wird.
Gemäß der dritten Ausführungsform wird der Zwischenspeicherausgang mehrmals initialisiert, indem das andere Signal auf dem Pegel HIGH in das ODER-Gatter 16 eingegeben wird.
Die Einzelimpulsgeneratorschaltungen 10 und 80 in den 1 bzw. 9 erzeugen nur durch das Einschalt-Rücksetz-Signal einen Einzelimpuls und können deshalb den Zwischenspeicherausgang nur ein Mal unmittelbar nach dem Einschalten der Spannung initialisieren.
Die integrierte Halbleiterschaltung hat jedoch die Tendenz, durch Störungen wie statische Elektrizität, die vom Schmelzleiteranschluss 34 hereingelangt, beeinträchtigt zu werden. In der Latchschaltung können aufgrund von Störungen Fehlfunktionen auftreten, und die initialisierten Zwischenspeicherdaten können verändert werden, was zu Fehlfunktionen des Geräts führt. Die Fehlfunktionen nur beseitigt werden, indem das Einschalt-Rücksetz-Signal durch erneutes Einschalten der Spannung aktiviert wird.
Bei der dritten Ausführungsform wird also die Initialisierung des Zwischenspeicherausgangs regelmäßig oder unregelmäßig mehrmals ab dem Zeitpunkt des Einschaltens der Spannung bis zum Ausschalten der Spannung ausgeführt.
Die integrierte Halbleiterschaltung von 1 oder 9 kann mit einer Mikrosteuerung verbunden werden. Während des Betriebs der Mikrosteuerung kann ein von dieser ausgegebenes Signal als das andere Signal 18 verwendet werden. Wenn z. B. ein Speicher in der in den 1 und 9 dargestellten integrierten Halbleiterschaltung eingebaut ist, kann ein Schreib- oder Lesesignal als das andere Signal 18 dienen. Wahlweise kann ein Testmodus-Freigabesignal als das andere Signal 18 dienen. Diese Signale werden mit einer vorgegebenen Frequenz während der Operationsperiode des Mikrocomputers aktiv, und deshalb kann der Zwischenspeicherausgang mit der gleichen Frequenz initialisiert werden.
Wenn das Einschalt-Rücksetz-Signal 17 und das andere Signal 18 auf LOW liegen, kann zusätzlich zum ODER-Gatter ein NOR-Gatter als eine der Logikschaltungen verwendet werden.
<Vierte Ausführungsform>
Als nächstes wird eine integrierte Halbleiterschaltung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für eine Flüssigkristalltreiber-IC verwendet, und eine Flüssigkristallvorrichtung, die die Flüssigkristalltreiber-IC enthält, wird in eine elektronische Vorrichtung eingebaut. Diese Ausführungsform wird anhand eines zellularen Telefons als elektronische Vorrichtung beschrieben,
(Allgemeiner Aufbau der Flüssigkristallvorrichtung)
Die Flüssigkristallvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat die in 13 dargestellte Struktur. Die Flüssigkristallvorrichtung 100 hat ein Flüssigkristallfeld, in dem ein Flüssigkristall 114 zwischen zwei Glassubstraten 110 und 112 eingeschlossen ist. Eine Flüssigkristall-Anzeigetreiber-IC 120 ist auf einem der Glassubstrate 110 installiert. Das Glassubstrat 110 und eine Platine 200, die eine MPU 210 trägt, sind durch ein Verbindungselement (z. B. ein elastisches Verbindungselement wie Zebra-Kautschuk) 130 miteinander verbunden. Wenn die in 13 dargestellte Flüssigkristallvorrichtung vom lichtdurchlässigen Typ ist, kann eine rückwärtige oder eine seitliche Lichtquelle daran angebracht werden. Wenn sie vom reflektierenden Typ ist, ist die Lichtquelle nicht erforderlich.
Die Flüssigkristallvorrichtung 100 ist in einem zellularen Telefon 300 so eingebaut, dass ihr Flüssigkristall-Anzeigeabschnitt 102 freiliegt. Das zellulare Telefon 300 enthält abgesehen vom Flüssigkristall-Anzeigeabschnitt 102 einen Empfängerabschnitt 310, einen Sendeabschnitt 320, einen Bedienungsabschnitt 330 und eine Antenne 340. Die MPU 102 überträgt Befehls- und Anzeigedaten auf der Basis der von der Antenne 340 empfangenen Daten bzw. den durch Betätigen des Bedienungsabschnitts 330 eingegebenen Daten an die Flüssigkristalltreiber-IC 120.
(Flüssigkristalltreiber-IC)
15 ist ein Blockdiagramm einer Flüssigkristalltreiber-IC. Wie aus 15 zu ersehen ist, ist die Flüssigkristalltreiber-IC 120 mit Bauelementen ausgerüstet, die zum Treiben des Flüssigkristalls erforderlich sind, wie z. B. eine Spannungsversorgungsschaltung 400, ein Anzeigespeicher wie ein Anzeigedaten-RAM 402, ein Anzeigetreiber wie ein Segment-(SEG)Treiber 404 und ein gemeinsamer (COM) Treiber 406, eine Schwingschaltung 408 und eine Anzeigetaktgeneratorschaltung 410. Der Anzeigedaten-RAM 402 hat gleich viele Speicherelemente wie Bildpunkte (132 × 65), die an den Schnittpunkten der 132 Segmentelektroden SEGO bis SEG131 und der 65 gemeinsamen Elektroden COMO bis COM64 gebildet werden.
Die Flüssigkristall-Anzeigetreiber-IC 120 enthält des Weiteren eine MPU-Schnittstelle 412, einen Befehlsdecodierer 414 und einen internen Bus 416. Die vom Befehlsdecodierer 414 decodierten Befehlsdaten dienen als Operationsbefehle zum Ansteuern der Spannungsversorgungsschaltung 400 und der Anzeigetaktgeneratorschaltung 410 sowie zur Angabe von Adressen einer Seitenadressschaltung 420, einer Spaltenadressschaltung 422 und einer Zeilenadressschaltung 424, die mit dem Anzeigedaten-RAM 402 verbunden sind.
Parallele Anzeigedaten werden über den internen Bus 416 und einen E/A-Puffer 426 des Anzeigedaten-RAM 402 übertragen und entsprechend der von den Befehlen angegebenen Seiten- und Spaltenadressen nach den Speicherelementen geschrieben.
Der Anzeigedaten-RAM 402 fungiert als Feld- oder (Einzel-)Bildspeicher für den Flüssigkristall-Anzeigeabschnitt. Die in den Anzeigedaten-RAM 402 eingeschriebenen Daten sind mit einer Adresse bezeichnet und werden entsprechend den von den von der Anzeigetaktgeneratorschaltung 410 bereitgestellten Taktsignalen ausgelesen und von einer Anzeigedaten-Latchschaltung 428 zwischengespeichert. Die von der Anzeigedaten-Latchschaltung 428 zwischengespeicherten Anzeigedaten werden in Potentiale mit fünf verschiedenen Pegeln V1 bis V5 z. B. durch den Segment-(SEG)Treiber 404 zum Treiben des Flüssigkristalls gewandelt und an die Segmentelektroden SEGO bis SEG131 des Flüssigkristallanzeigeabschnitts geliefert.
Die Potentiale werden an die Segmentelektroden SEGO bis SEG131 gelegt, während die gemeinsamen Elektroden COMO bis COM64 selektiv durch den gemeinsamen (COM) Treiber 406 auf der Basis des von der Anzeigetaktgeneratorschaltung 410 bereitgestellten Taktsignals geschaltet werden, so dass der Flüssigkristallanzeigeabschnitt zur Anzeige angesteuert wird.
Die Flüssigkristalltreiber-IC 120 ist mit einer Verifizierungsschaltung 430 ausgeführt. Die Verifizierungsschaltung 430 überträgt Signale (z. B. das Eingangssignal 11), die zur Verifizierung der Spannungsversorgungsschaltung 400 und der Anzeigetaktgeneratorschaltung 410 im Verifizierungsmodus erforderlich sind. Außerdem erhält die Verifizierungsschaltung 430 Ausgänge von den Schaltungen 400 und 410 und gibt sie extern über die Schnittstelle 412 aus, um die Überwachung der Ausgänge zu ermöglichen.
Die in 1 oder 9 dargestellten Schaltungen können z. B. in der Spannungsversorgungsschaltung 400 und der Anzeigetaktgeneratorschaltung 410 in der Flüssigkristall-Anzeigetreiber-IC 120 von 15 bereitgestellt werden.
Die 16 bzw. 17 zeigen beispielhafte Schaltungen einer Rücksetz-Signalgeneratorschaltung bzw. einer Latchschaltung, die in der Spannungsversorgungsschaltung 400 und der Anzeigetaktgeneratorschaltung 410 vorgesehen sind.
16 zeigt eine Mehrzahl Latchschaltungen, z. B. vier Latchschaltungen 20A bis 20D. Ein Rücksetz-Signal 12 von einer in 1 dargestellten Rücksetz-Signalgeneratorschaltung 10 wird in jede der Latchschaltungen eingegeben. Jede der Latchschaltungen 20A bis 20D ist mit einem Schmelzleiter 22 ausgeführt, in dem die Schmelzleiter kurzgeschlossen oder geöffnet werden, um 2⁴ = 16 Kombinationen Zwischenspeicherdaten bereitzustellen.
16 zeigt außerdem eine Flüssigkristall-Referenzspannungsgeneratorschaltung 500, eine IC-Referenzspannungsgeneratorschaltung 502 und eine Flüssigkristall-Treiberspannungsgeneratorschaltung 504.
Die Flüssigkristall-Referenzspannungsgeneratorschaltung 500 erzeugt Flüssigkristall-Referenzspannungen Vref auf der Basis der 4-Bit-Latch-Ausgänge 21A bis 21D, die von den vier Latchschaltungen 20A bis 20D bereitgestellt werden, sowie eine IC-Referenzspannung, die von der IC-Referenzspannungsgeneratorschaltung 502 bereitgestellt wird. Die Flüssigkristall-Treiberspannungsgenera torschaltung 504 erzeugt Flüssigkristall-Treiberspannungen mit einer Mehrzahl Pegel V0 (VDD) bis V5 auf der Basis der Flüssigkristallreferenzspannungen Vref. Die Flüssigkristall-Treiberspannungen können mittels Widerstandteilungen oder einer Aufwärtsspannungsschaltung des Ladepumpentyps erzeugt werden.
17 zeigt eine Schaltung, die ein Wechselsignal FR zum alternierenden Ansteuern des Flüssigkristalls einstellt. Die Schaltung von 17 ist in der Anzeigetaktgeneratorschaltung 410 vorgesehen.
Wie aus 17 ersichtlich ist, ist eine Wechselstromsignalgeneratorschaltung 510 aus einer RC-Schwingschaltung gebildet, die die Schwingungsfrequenz auf der Basis der 4-Bit-Latch-Ausgänge 21A bis 21D von den vier Latch-Schaltungen 20A bis 20D variabel ändern kann.
Die Flüssigkristall-Referenzspannung Vref und das Wechselstromsignal FR sind aus den folgenden Gründen verstellbar.
Die Flüssigkristall-Referenzspannung Vref wird auf der Basis einer IC-Referenzspannung, die ein relativ hohes Maß (±8 bis 10%) Spannungsschwankungen hat, gebildet. Andererseits betragen die zulässigen Schwankungen der Flüssigkristall-Referenzspannung Vref ±1%. Wenn die Schwankungen der Flüssigkristall-Referenzspannung Vref groß sind, werden der Kontrast des Flüssigkristall-Anzeigebildschirms schwächer und die Hell-Dunkel-Abstufung unregelmäßig.
Das Wechselstromsignal braucht außerdem eine Frequenz von 80 Hz ± 10%. Wenn die Frequenz des Wechselstromsignals auf einen Pegel entsprechend der Treiberfrequenz für fluoreszierende Lampen, die 50/60 Hz beträgt, abfällt, beginnt der Flüssigkristall-Anzeigebildschirm zu flimmern. Wenn dagegen die Frequenz des Wechselstromsignals auf einen Pegel von 100/120 Hz ansteigt, tritt Flimmern auf und die Leistungsaufnahme nimmt zu.
Eine RC-Schwingschaltung hat einen relativ hohen Grad der Kapazitäts-(C)Genauigkeit. Die Schwankungen ihres Widerstandswertes (R) betragen jedoch +15 bis 20%. Wenn dazu noch Schwankungen der Transistorleistung hinzukommen, können daher die Schwankungen des Schwingungausgangs bis zu ±30% betragen.
Aus diesem Grund müssen die Flüssigkristall-Referenzspannung Vref und das Wechselstromsignal FR veränderlich sein. 18 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Einstellung der Flüssigkristall-Referenzspannung Vref darstellt. Dieses Verfahren wird als eine der Verifizierungsprüfungen der elektrischen Kennwerte für die oben beschriebene integrierte Halbleiterschaltung ausgeführt, bei dem die Sonden 40 mit sämtlichen Kontaktfleckanschlüssen der Flüssigkristall-Treiber-IC (in Form eines Halbleiter-Wafers) in Kontakt gebracht werden.
Nunmehr sei auf 18 verwiesen, wonach in Schritt 1 die Spannungen an den vier Schmelzleiteranschlüssen 34 überwacht werden, wobei die vier Schmelzleiter 22 nicht abgetrennt sind. Danach wird die Flüssigkristall-Referenzspannung Vref, die von der Flüssigkristall-Referenzspannungsgene ratorschaltung 500 erzeugt wird, überwacht (Schritt 2). Diese Spannung kann extern aus der in 15 dargestellten Spannungsversorgungsschaltung 400 über die Verifizierungsschaltung 416 und die MPU-Schnittstelle 412 abgenommen werden.
In Schritt 3 werden die Überwachungsergebnisse mit den Zielwerten verglichen. Wenn in Schritt 4 Differenzen festgestellt werden, erfolgt in Schritt 5 die Bestimmung, welcher der Schmelzleiter 22 abzutrennen ist.
Danach werden einer oder mehrere der in Schritt 5 bestimmten Schmelzleiter 22 auf die oben beschriebene Weise abgetrennt (Schritt 6).
Danach werden die Spannungen an den abgetrennten Schmelzleitern 22 und an den verbunden gebliebenen Schmelzleitern 22 überwacht (Schritt 7). Die jeweiligen in den Schritten 1 und 7 überwachten Spannungen werden miteinander verglichen (Schritt 8), um dadurch bestimmen zu können, ob die Schmelzleiter 22 abgetrennt worden sind oder nicht (Schritt 9). Wenn die Antwort auf die Bestimmung in Schritt 9 JA ist, wird die Flüssigkristall-Treiberreferenzspannung Vref nach dem Abtrennen des Schmelzleiters 22 erneut überwacht (Schritt 10). Wenn das Überwachungsergebnis innerhalb des Zielwertbereichs liegt (Schritt 11 wird mit JA beantwortet), ist die Einstellung der Flüssigkristall-Treiberreferenzspannung Vref abgeschlossen.
Das Verfahren zum Einstellen der Frequenz des Wechselsignals wird auf ähnliche Weise wie im Flussdiagramm von 18 dargestellt ausgeführt.
In den Schritten 1 und 7 von 18 wird die Spannung am Schmelzleiter 34 überwacht. Bevor die Schritte 1 und 7 ausgeführt werden, wird der oben beschriebene Zwischenspeicherausgang initialisiert. Aufgrund dessen kann die Überwachung der Spannungen an den Schmelzleiteranschlüssen 34 in den Schritten 1 und 7 genau ausgeführt werden.
Es ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen geschränkt ist und verschiedene Modifikationen des Gegenstands der Erfindung vorgenommen werden können.
Bei den verschiedenen oben beschriebenen Ausführungsformen enthält die Rücksetz-Signalgeneratorschaltung beispielsweise eine Einzelimpulsgeneratorschaltung. Wenn das Eingangssignal selbst eine Impulsbreite hat, kann die Rücksetz-Signalgeneratorschaltung nur aus einer Impulsbreitenänderungsschaltung bestehen.
Außerdem braucht der Verzögerungssteueranschluss 32 bei dem in 1 dargestellten Beispiel nicht notwendigerweise der Anschluss zu sein, der mit der Ausgangsleitung der Verzögerungsschaltung 14 verbunden ist. Er kann z. B. mit einer Eingangsleitung der Verzögerungsschaltung 14 verbunden sein. In diesem Fall bilden die Ausgangsimpedanz des Inverters 13 in einer Stufe vor dem Verbindungspunkt und die Last, die mit dem Verzögerungssteueranschluss 32 verbunden ist, Faktoren zum Variieren der Dauer der Rücksetz-Periode des Rücksetz-Signals.
Es sei darauf hingewiesen, dass der Schmelzleiter nur ein Beispiel für Bauelemente zur Bestimmung des Logikzustands des Zwischenspeicherausgangs ist und durch ein anderes Bauelement ersetzt werden kann.
Außerdem ist die integrierte Halbleiterschaltung der vorliegenden Erfindung nicht auf diejenige beschränkt, die für die Flüssigkristallanzeige verwendet wird, sondern kann in anderen Geräten für verschiedenartige Gebrauchsgegenstände eingesetzt werden. Die elektronische Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist nicht auf diejenige beschränkt, die in Zellulartelefonen Anwendung findet, sondern kann auch in verschiedenen anderen elektronischen Vorrichtungen eingesetzt werden, die die integrierte Halbleiterschaltung und die Flüssigkristallvorrichtung der vorliegenden Erfindung implementieren.

Claims

Integrierte Halbleiterschaltung, mit: einer Rücksetz-Signalgeneratorschaltung (10), die ein Rücksetz-Signal mit einer Rücksetz-Periode auf der Basis eines Eingangssignals erzeugt, das zumindest unmittelbar nach dem Einschalten der Spannung eingegeben wird; mindestens einer Latchschaltung (20), die eine Initialisierungsschaltung (23) enthält, die eine Zwischenspeicherausgabe auf der Basis des Rücksetz-Signals initialisiert; einem ersten Kontaktfleckanschluss (32), der mit der Rücksetz-Signalgeneratorschaltung (10) verbunden ist; und mindestens einem zweiten Kontaktfleckanschluss (34), der mit einer Ausgangsleitung der Initialisierungsschaltung (23) verbunden ist; und einem Schmelzleiter (22), der mit einer Ausgangsleitung der Initialisierungsschaltung (23) verbunden ist, wobei die Logik der Zwischenspeicherausgabe abhängig vom offenen oder geschlossenen Zustands des Schmelzleiters (22) bestimmt wird, wobei die Rücksetz-Signalgeneratorschaltung (10) eine Verzögerungsschaltung (14) hat, die eine Impulsbreite entsprechend der Rücksetz-Periode des Rücksetz-Signals variabel einstellt, und die Verzögerungsschaltung (14) die Impulsbreite entsprechend einer Last, die mit dem ersten Kontaktfleckanschluss (32) verbunden ist, variabel ändert.
Integrierte Halbleiterschaltung nach Anspruch 1, bei der der erste Kontaktfleckanschluss (32) mit einer Ausgangsleitung der Verzögerungsschaltung (14) verbunden ist.
Integrierte Halbleiterschaltung nach Anspruch 1, bei der der erste Kontaktfleckanschluss (32) mit einer Eingangsleitung der Verzögerungsschaltung (14) verbunden ist.
Integrierte Halbleiterschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Rücksetz-Signalgeneratorschaltung (10) aus einer Mehrzahl Schaltungselementen gebildet ist, eine Ausgangsimpedanz eines der Schaltungselemente in einer Stufe vor einer Position, wo der der erste Kontaktfleckanschluss (32) angeschlossen ist, R1 ist, eine Lastkapazität, die mit dem ersten Kontaktfleckanschluss (32) verbunden ist, C1 ist, eine Ausgangsimpedanz der Initialisierungsschaltung (23) R2 ist, und eine Lastkapazität, die mit dem zweiten Kontaktfleckanschluss (34) verbunden ist, C2 ist, und bei der eine Beziehung C1·R1 > C2·R2 festgelegt ist.
Integrierte Halbleiterschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Rücksetz-Signalgeneratorschaltung (10) eine Einzelimpulsgeneratorschaltung enthält, die ein Einzelimpuls- Rücksetz-Signal mit einer Impulsbreite entsprechend der Rücksetz-Periode auf der Basis des Eingangssignals und eines Verzögerungssignals erzeugt, das durch Verzögern des Eingangssignals durch die Verzögerungsschaltung (14) gebildet wird.
Integrierte Halbleiterschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Rücksetz-Signalgeneratorschaltung (10) aufweist: eine Einzelimpulsgeneratorschaltung, die einen Einzelimpuls auf der Basis des Eingangssignals erzeugt; und eine Impulsbreitenänderungsschaltung, die die Verzögerungsschaltung (14) enthält und die Impulsbreite des Einzelimpulses gemäß einer mit dem ersten Kontaktfleckanschluss (32) verbundenen Last ändert.
Integrierte Halbleiterschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der das Eingangssignal während der Zeitspanne von unmittelbar nach dem Einschalten der Spannung bis zu einem Zeitpunkt, zu dem die Spannung abgeschaltet wird, mehrmals in die Rücksetz-Signalgeneratorschaltung (10) eingegeben wird.
Integrierte Halbleiterschaltung nach Anspruch 7, die ferner eine ODER-Schaltung aufweist, die eine logische Summe aus einem Einschalt-Rücksetz-Signal und einem anderen Signal bildet, wobei ein Ausgang der ODER-Schaltung das Eingangssignal ist, das der Rücksetz-Signalgeneratorschaltung (10) bereitgestellt wird.
Integrierte Halbleiterschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, die ferner eine Referenzspannungsgeneratorschaltung (500) aufweist, die eine Referenzspannung auf der Basis der Zwischenspeicherausgabe erzeugt.
Integrierte Halbleiterschaltung nach Anspruch 9, die ferner eine Flüssigkristall-Treiberspannungsgeneratorschaltung (504) aufweist, die eine Flüssigkristall-Treiberspannung mit einer Mehrzahl Pegel auf der Basis einer Ausgangsspannung von der Referenzspannungsgeneratorschaltung (500) erzeugt.
Integrierte Halbleiterschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, die ferner eine Referenzfrequenzgeneratorschaltung aufweist, die eine Referenzfrequenz auf der Basis der Zwischenspeicherausgabe erzeugt.
Integrierte Halbleiterschaltung nach Anspruch 11, bei der die Ausgangsfrequenz der Referenzfrequenzgeneratorschaltung als Wechselsignal dient, das den Flüssigkristall alternierend ansteuert.
Flüssigkristallvorrichtung, mit: einer Flüssigkristalltreiber-IC, die aus einer integrierten Halbleiterschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 gebildet ist; und einem Flüssigkristallfeld, das von der Flüssigkristalltreiber-IC angesteuert wird.
Elektronische Vorrichtung, die eine Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 13 aufweist.
Verfahren zum Einstellen einer integrierten Halbleiterschaltung, wobei das Verfahren aufweist: einen ersten Schritt zum Kontaktieren einer Sonde mit einer Mehrzahl Kontaktfleckanschlüsse der integrierten Halbleiterschaltung; einen zweiten Schritt zum Erzeugen, durch eine Rücksetz-Signalgeneratorschaltung (10) in der integrierten Halbleiterschaltung, eines Rücksetz-Signals mit einer Impulsbreite, die entsprechend einer mit einem ersten Kontaktfleckanschluss (32) der Mehrzahl Kontaktfleckanschlüsse verbunden ist; einen dritten Schritt zum Initialisieren einer Zwischenspeicherausgabe in mindestens einer Latchschaltung (20) mit einer Initialisierungsschaltung durch die Initialisierungsschaltung auf der Basis des Rücksetz-Signals; einen vierten Schritt zum Überwachen einer Ausgangsspannung der Initialisierungsschaltung (23) mittels eines zweiten Kontaktfleckanschlusses (34) der Mehrzahl Kontaktfleckanschlüsse; einen fünften Schritt zum Überwachen des Referenzsignals, das auf der Basis der initialisierten Zwischenspeicherausgabe eingestellt worden ist; und einen sechsten Schritt zum Auftrennen eines Schmelzleiters (22), der mit einer Ausgangsleitung der Initialisierungsschaltung (23) verbunden ist, auf der Basis des Ergebnisses der im fünften Schritt ausgeführten Überwachung.
Verfahren zum Einstellen einer integrierten Halbleiterschaltung nach Anspruch 15, das ferner nach dem sechsten Schritt einen siebten Schritt zum Überwachen einer Ausgabe der Initialisierungsschaltung (23) über den zweiten Kontaktfleckanschluss, die durch den aufgetrennten Schmelzleiter modifiziert worden ist, aufweist.
Verfahren zum Einstellen einer integrierten Halbleiterschaltung nach Anspruch 15 oder 16, bei dem das im fünften Schritt überwachte Referenzsignal eine Referenzspannung zur Erzeugung von Treiberspannungen für den Flüssigkristall auf einer Mehrzahl Pegel hat.
Verfahren zum Einstellen einer integrierten Halbleiterschaltung nach Anspruch 15 oder 16, bei dem das im fünften Schritt überwachte Referenzsignal ein Wechselsignal zum alternierenden Ansteuern des Flüssigkristalls ist.