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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. GEBIET DER ERFINDUNG:
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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.
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2. BESCHREIBUNG VERWANDTER TECHNIK:
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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.
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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.
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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.
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Die
Prüfungsschaltung 400 arbeitet
auf folgende Weise.
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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.
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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.
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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.
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Nun
wird der Betrieb der Prüfungsschaltung 400 während eines
Stand-by-Zustands des Flash-Speichers erläutert.
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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.
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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.
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Nachfolgend
wird der Betrieb der Testschaltung beim Umschalten der Flash-Speichervorrichtung
von einem Stand-by-Zustand in einen aktiven Zustand erläutert.
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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.
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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.
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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 Ansteuer geschwindigkeit
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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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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.
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Vorzugsweise
ist der Spannungsmessungsanschluss ein internes Pad der integrierten
Halbleiterschaltung.
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Vorzugsweise
ist der Spannungsmessungsanschluss ein externes Pad der integrierten
Halbleiterschaltung.
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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.
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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.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung sind die ersten und zweiten Spannungsmessungsanschlüsse interne
Pads der integrierten Halbleiterschaltung.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung sind die ersten und zweiten Spannungsmessungsanschlüsse externe
Pads der integrierten Halbleiterschaltung.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung entspricht der erste Spannungsmessungsanschluss in einem
gewöhnlichen
Betriebsmodus der integrierten Halbleiterschaltung einem der Anschlüsse Signaleingangsanschluss,
Signalausgangsanschluss und Signaleingangs- und Ausgangsan schluss.
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.
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Somit
ermöglicht
die hierin beschriebene Erfindung den Vorteil einer integrierten
Halbleiterschaltung mit einer Prüfungsschaltung
zur Realisierung einer genauen Spannungsmessung.
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Dem
besseren Verständnis
der Erfindung dienend werden nachfolgend bestimmte Ausführungsformen
mit Bezug auf die begleitenden Abbildungen erläutert.
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KURZBESCHREIBUNG DER ABBILDUNGEN
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1 zeigt
ein Blockdiagramm einer Prüfungsschaltung
in einer integrierten Halbleiterschaltung gemäß einer ersten Ausführungsform;
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2 zeigt
ein Blockdiagramm einer Prüfungsschaltung
in einer integrierten Halbleiterschaltung gemäß einer zweiten Ausführungsform;
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3 zeigt
ein Blockdiagramm einer Prüfungsschaltung
in einer integrierten Halbleiterschaltung gemäß einer dritten Ausführungsform;
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4 zeigt
ein Blockdiagramm einer herkömmlichen
Prüfungsschaltung
in einer integrierten Halbleiterschaltung;
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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
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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.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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(Beispiel 1)
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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.
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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.
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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.
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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.
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Während sich
die integrierte Halbleiterschaltung in einem Stand-by-Zustand befindet,
wird die Ladungspumpenschaltung 9 über ein Ausgangs signal LFOP
von dem LFO 8 angesteuert, um mit Unterbrechungen betrieben
zu werden.
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Nun
wird ein beispielhaftes Verfahren zum Messen eines Potentials am
Ausgangsknoten VPX während
eines Stand-by-Zustands der integrierten Halbleiterschaltung erläutert.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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(Beispiel 2)
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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(Beispiel 3)
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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.
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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.
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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.
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Nachfolgend
wird ein beispielhaftes Verfahren zum Messen des Potentials am Ausgangsknoten VPX
mit der Prüfungsschaltung 300 erläutert.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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 de nen 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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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
hin aus 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.