JP2001351400A - 半導体装置、内部電源線の電圧のモニタ方法および試験モードの判別方法 - Google Patents

半導体装置、内部電源線の電圧のモニタ方法および試験モードの判別方法

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JP2001351400A JP2001103360A JP2001103360A JP2001351400A JP 2001351400 A JP2001351400 A JP 2001351400A JP 2001103360 A JP2001103360 A JP 2001103360A JP 2001103360 A JP2001103360 A JP 2001103360A JP 2001351400 A JP2001351400 A JP 2001351400A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 内部電源線に直接プロービングせずにその電
位をモニタする。 【構成】 信号または所定の電位を受ける外部ピンEP
と内部電源線L2との間にモニタ回路110が接続され
る。モニタ回路110は、NチャネルMOSトランジス
タQN1〜QN3を含む。トランジスタQN1〜QN3
は外部ピンEPと内部電源線L2との間に直列に接続さ
れる。トランジスタQN1〜QN3のしきい値電圧をV
thとする。まず、外部電源電圧を受ける電源ピンと接
地電位を受ける接地ピンとの間に流れるスタンドバイ電
流を測定する。そして、電源ピンと接地ピンとの間を流
れる電流をモニタしながら、外部ピンEPの電位を徐々
に上昇させる。電源ピンと接地ピンとの間に流れる電流
が上昇し始めたときの外部ピンEPの電位をVEXTと
すると、内部電源線L2の電位VINTは、式:VIN
T=VEXT−3・Vthから算出される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は半導体装置に関し、特
に内部降圧回路を内蔵する半導体装置および内部電源線
の電位モニタ方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、信頼性を向上するためにトランジ
スタのゲート酸化膜に印加される電界を緩和すること、
消費電流を低減すること等を目的として、外部電源電圧
を所定の内部電源電圧に降圧して内部回路に供給する内
部降圧回路が開発されている。
【0003】(1) 第1の従来技術(図35〜図3
9) 図35は、内部降圧回路を内蔵した従来のMOS・DR
AM(DynamicRandom Access M
emory)を示すブロック図である。このDRAM
は、SSDM86講演番号B−6−4,“On−Chi
p Supply Voltage Conversi
on System and ItsApplicat
ion to a 4Mb DRAM”に開示されてい
る。
【0004】図35の半導体装置CHは、内部降圧回路
1a,1b、DRAM3、周辺回路4および出力バッフ
ァ5からなる。この半導体装置CHは、外部電源電圧V
ccを受ける電源端子P1および接地電位Vssを受け
る接地端子P2を有している。内部降圧回路1aは、外
部電源電圧Vccを内部電源電圧IVcc1に降圧し、
それを周辺回路4に供給する。周辺回路4は、アドレス
バッファ、データ入力バッファ、制御回路等を含む。内
部降圧回路1bは、外部電源電圧Vccを内部電源電圧
IVcc2に降圧し、それをDRAM3に供給する。D
RAM3は、メモリアレイMAおよびCMOSセンスア
ンプSAを含む。出力バッファ5は外部電源電圧Vcc
により駆動される。
【0005】メモリアレイMAは、複数のワード線、ワ
ード線に交差する複数のビット線、ビット線とワード線
との交点に設けられた複数のメモリセル、複数のワード
線のいずれかを選択するロウデコーダおよび複数のビッ
ト線のいずれかを選択するコラムデコーダを含む。ま
た、CMOSセンスアンプは、複数のビット線に読出さ
れたデータを増幅する複数のセンスアンプを含む。
【0006】内部降圧回路1aは、制御信号φ1により
制御され内部降圧回路1bは制御信号φ2により制御さ
れる。
【0007】図36に、内部降圧回路1a,1bの構成
を示す。内部降圧回路は、基準電圧発生回路10、差動
増幅回路20およびドライバ回路30を含む。基準電圧
発生回路10は、外部電源電圧Vccを受け、その外部
電源電圧Vccにほとんど依存しない基準電圧VR1を
発生する。その基準電圧VR1は差動増幅回路20に入
力され、差動増幅回路20およびドライバ回路30によ
り電源電圧Vccの変動および負荷電流の変動に依存し
ない内部電源電圧IVccが発生され、周辺回路4また
はDRAM3に供給される。外部電源電圧Vccは例え
ば5Vであり、内部電源電圧IVccはたとえば4Vで
ある。
【0008】図37に、内部降圧回路の具体的な回路構
成が示される。基準電圧発生回路10は、PチャネルM
OSトランジスタQ11〜Q15を含む。トランジスタ
Q11〜Q13により外部電源電圧Vccが分圧され、
その分圧された電圧がノードN1に現われる。外部電源
電圧Vccが上昇すると、ノードN1の電圧も上昇し、
トランジスタQ24がオフする。これにより、ノードN
2の電圧の上昇が阻止される。逆に、外部電源電圧Vc
cが低下すると、ノードN1の電圧も低下し、トランジ
スタQ24がオンする。これにより、ノードN2の電圧
の低下が阻止される。このようにして、ノードN2から
は外部電源電圧Vccの変動にほとんど依存しない基準
電圧VR1が発生される。
【0009】差動増幅器20は、PチャネルMOSトラ
ンジスタQ21,Q22およびNチャネルMOSトラン
ジスタQ23,Q24からなるカレントミラー回路を含
む。ノードN3と電源端子P1との間には、サイズの大
きいPチャネルMOSトランジスタQ25およびサイズ
の小さいPチャネルMOSトランジスタQ26が接続さ
れている。これらのトランジスタQ25,Q26は、カ
レントミラー回路の消費電力を低減するために付加され
ている。
【0010】DRAM3および周辺回路4が動作するア
クティブ期間中は、制御信号φi(i=1,2)が
“L”となり、トランジスタQ25がオンする。これに
より、カレントミラー回路の応答性が良くなる。DRA
M3および周辺回路4において少ない電流しか消費され
ないスタンドバイ期間には、制御信号φiが“H”とな
り、トランジスタQ25がオフする。この場合、微小電
流が流れる小さいサイズのトランジスタQ26のみがオ
ンしている。したがって、カレントミラー回路の感度が
低下するが、消費電力が抑制される。
【0011】ドライバ回路30は、PチャネルMOSト
ランジスタQ35を含む。カレントミラー回路のトラン
ジスタQ22のゲートはノードN4に接続される。トラ
ンジスタQ35は電源端子P1とノードN4との間に接
続される。トランジスタQ35のゲートはカレントミラ
ー回路のノードN5に接続される。
【0012】ノードN4から出力される内部電源電圧I
Vccが基準電圧VR1よりも高くなれば、トランジス
タQ21に流れる電流の値がトランジスタQ22に流れ
る電流の値よりも大きくなる。それにより、ノードN5
の電位が上昇する。そのため、トランジスタQ35が浅
い導通状態または非導通状態となる。その結果、電源端
子P1からノードN4への電流の供給が停止または低減
され、内部電源電圧IVccが低下する。
【0013】逆に、内部電源電圧IVccが基準電圧V
R1よりも低くなると、トランジスタQ21に流れる電
流の値がトランジスタQ22に流れる電流の値よりも小
さくなる。それにより、ノードN5の電位が低下する。
そのため、トランジスタQ35が導通状態となり、電源
端子P1からノードN4に十分な電流が供給される。そ
の結果、内部電源電圧IVccが上昇する。
【0014】このようにして、外部電源電圧Vccの変
動または負荷の変動に依存しない一定の内部電源電圧I
Vccが得られる。
【0015】図38に、内部降圧回路の特性が示され
る。内部電源電圧IVccは4Vに設定されている。外
部電源電圧Vccが4V以下であると、内部電源電圧I
Vccは外部電源電圧Vccと等しくなるが、外部電源
電圧Vccが4V以上になると、内部電源電圧IVcc
は外部電源電圧Vccの値に依存せず4Vで一定とな
る。
【0016】図39に、図35の内部降圧回路1a,1
bの制御タイミングが示される。外部から与えられるロ
ウアドレスストローブ信号/RASが“H”である期間
に対応する期間をスタンドバイ期間と呼び、ロウアドレ
スストローブ信号/RASが“L”である期間に対応す
る期間をアクティブ期間と呼ぶ。アクティブ期間にDR
AM3および周辺回路4が動作し、電流が消費される。
【0017】ロウアドレスストローブ信号/RASの立
下がりに応答して制御信号φ1が“L”になる。それに
より、内部降圧回路1a内のトランジスタQ25(図3
7参照)がオンし、内部降圧回路1aの電流供給能力が
上昇し、内部電源電圧IVcc1が一定に保たれる。
【0018】その後、センスアンプ活性化信号SEが
“H”に立上がる。それにより、DRAM3内のセンス
アンプSAが活性化される。センスアンプ活性化信号S
Eの立上がりに応答して、制御信号φ2が“L”にな
る。それにより、内部降圧回路1b内のトランジスタQ
25(図37参照)がオンし、内部降圧回路1bの電流
供給能力が上昇し、内部電源電圧IVcc2が一定に保
たれる。
【0019】図39において、ロウ系セット電流とは、
アドレス信号の入力からワード線の電位の立上がりまで
の間に各回路の活性化により生じる電流である。センス
アンプ系電流は、CMOSセンスアンプSAの活性化に
より生じる電流である。コラム系電流は、CMOSセン
スアンプSAの活性化後データの出力までの間に各回路
の活性化により生じる電流である。ロウ系リセット電流
は、ロウアドレスストローブ信号/RASの立上がり時
に生ずる電流である。
【0020】内部降圧回路1aのための制御信号φ1は
アクティブ期間中“L”となっている。一方、内部降圧
回路1bのための制御信号φ2はCMOSセンスアンプ
SAの活性から一定期間だけ“L”になっている。これ
は、ビット線の充放電時つまりセンスアンプの活性時に
のみセンスアンプ系電流が流れるからである。
【0021】(2) 第2の従来技術(図40〜図4
2) 図40は、レベルシフト回路を用いた従来の内部降圧回
路を示すブロック図である。レベルシフト回路90は、
差動増幅回路20の感度を上げるために、ドライバ回路
30から出力される内部電源電圧IVccを4Vから
2.4Vにレベルシフトして差動増幅回路20に与え
る。この場合、基準電圧発生回路10から発生される基
準電圧VR1も2.4Vに設定される。
【0022】図41に差動増幅回路20、ドライバ回路
30およびレベルシフト回路90の詳細な構成が示され
る。差動増幅回路20は、PチャネルMOSトランジス
タQ27,Q28およびNチャネルMOSトランジスタ
Q29,Q30を含むカレントミラー回路からなる。N
チャネルMOSトランジスタQ31のゲートには制御信
号φiまたは電源電圧Vccが与えられる。差動増幅回
路20は、ノードN6の電圧を基準電圧VR1と比較
し、ドライバ回路30のトランジスタQ35をオンオフ
させる。トランジスタQ29,Q30の特性から、トラ
ンジスタQ29,Q30に与えられる電圧レベルが低い
ほど差動増幅回路20の感度が高くなる。したがって、
ノードN4に供給される内部電源電圧IVccがレベル
シフト回路90により2.4Vに変換され、ノードN6
に与えられる。
【0023】レベルシフト回路90は、図41に示され
るようにPチャネルMOSトランジスタQ90,Q91
からなる抵抗分割回路または図42に示されるように抵
抗R1,R2からなる抵抗分割回路である。
【0024】次に、図41の回路の動作を説明する。内
部電源電圧IVccが4V以下になると、レベルシフト
回路90の出力は2.4V以下となる。このとき、ノー
ドN6の電圧は基準電圧VR1よりも低いので、差動増
幅回路20のノードN5の出力は“L”になる。その結
果、ドライバ回路30のトランジスタQ35がオンし、
ノードN4に外部電源電圧Vccが供給される。
【0025】内部電源電圧IVccが4V以上になる
と、レベルシフト回路90の出力は2.4V以上にな
る。そのため、ノードN6の電圧が基準電圧VR1より
も高くなるので、差動増幅回路20のノードN5の出力
が“H”になる。その結果、ドライバ回路30のトラン
ジスタQ35がオフし、ノードN4には外部電源電圧V
ccが供給されなくなる。
【0026】以上の動作を繰り返すことにより、外部電
源電圧Vccが4V以下であると内部電源電圧IVcc
は外部電源電圧Vccと等しくなり、外部電源電圧Vc
cが4V以上になると内部電源電圧IVccは4Vで一
定になる。なお、レベルシフト回路90は抵抗分割回路
であるので、ドライバ回路30のトランジスタQ35が
オンすると、電源端子P1から接地端子へ貫通電流が流
れる。
【0027】(3) 第3の従来技術(図43〜図4
6) 図43は、従来の内部降圧回路の他の例を示す回路図で
ある。この内部降圧回路を搭載したMOS・DRAM
は、IEEE JSSCC,Vol.23,No.5,
pp.1128−1132,Oct.1988に開示さ
れている。
【0028】電圧発生回路10aは基準電圧V1を発生
し、電圧発生回路10bは基準電圧V2を発生する。基
準電圧発生回路10cは基準電圧V1,V2を受け、基
準電圧VLを発生する。基準電圧V1,V2,VLは図
45に示す特性を有する。
【0029】差動増幅回路20およびドライバ回路30
は、図41に示される差動増幅回路20およびドライバ
回路30と同様に、内部電源電圧IVccを基準電圧V
Lと比較し、フィードバックループにより一定の内部電
源電圧IVccを供給する。図43において、J1,J
2は電流源を示している。
【0030】図44に、基準電圧発生回路10cの構成
の一例が示される。基準電圧発生回路10cは、2つの
カレントミラーアンプ11,12および出力ステージ1
3を含む。カレントミラーアンプ11は、PチャネルM
OSトランジスタQ61,Q62、NチャネルMOSト
ランジスタQ63,Q64および電流源J3を含む。カ
レントミラーアンプ12は、PチャネルMOSトランジ
スタQ65,Q66、NチャネルMOSトランジスタQ
67,Q68および電流源J4を含む。出力ステージ1
3は、PチャネルMOSトランジスタQ69,Q70お
よび抵抗R3,R4を含む。
【0031】カレントミラーアンプ11は、出力ステー
ジ13のノードN7の電圧を基準電圧V1と比較し、ト
ランジスタQ69を制御する。カレントミラーアンプ1
2は、出力ステージ13のノードN7の電圧を基準電圧
V1と比較し、トランジスタQ70を制御する。出力ス
テージ13のノードN8から基準電圧VLが発生され
る。
【0032】図46に、基準電圧VLおよび内部電源電
圧IVccの外部電源電圧依存性を示す。外部電源電圧
Vccが4Vになるまでは、内部電源電圧IVccは直
線的に増加し、外部電源電圧Vccが4V〜7Vの範囲
では、内部電源電圧IVccは4Vで一定となり、外部
電源電圧Vccが7V以上になると内部電源電圧IVc
cは直線的に増加する。
【0033】このような特性を有する内部降圧回路を内
蔵した半導体装置のバーンイン試験(電圧印加加速試
験)を行なう場合には、内部回路の回路素子に高電圧を
印加するために、内部電源電圧IVccが外部電源電圧
Vccに従って直線的に変動する領域で高い外部電源電
圧を印加する必要がある。
【0034】
【発明が解決しようとする課題】(1) 図35に示さ
れるDRAM3、周辺回路4等の内部回路では、定常的
に消費される電流(直流的に消費される電流)が存在す
る。このような電流により内部電源電圧が低下すると、
ドライバ回路30のトランジスタQ35がオンする(図
37参照)。それにより、内部電源電圧が、図47に示
すように、4Vに戻る。このとき、差動増幅回路20に
おいて電源端子P1から接地端子P2へ貫通電流が流
れ、消費電流にピークが現われる。そのため、消費電流
が大きくなるという問題がある。
【0035】また、図37の内部降圧回路では、図39
に示されるようにスタンドバイ期間にはトランジスタQ
25がオフし、トランジスタQ26のみにより電流供給
が行なわれる。このようにして、差動増幅回路20の電
流供給能力が低くされ、消費電力が小さくされる。しか
しながら、消費電力をある程度までしか小さくできない
という問題がある。
【0036】(2) 図35に示される周辺回路4で
は、アクティブ期間に電流を消費するので、図39に示
されるように、アクティブ期間には制御信号φ1を
“L”にすることにより内部降圧回路1aの差動増幅器
20の電流供給能力を上げておく必要がある。そのた
め、アクティブ期間が長くなると、差動増幅器20で消
費される電力が増大する。
【0037】また、図35に示される内部降圧回路1b
では、図39に示すように、アクティブ期間内でセンス
アンプの活性化後一定期間だけ制御信号φ2が“L”と
なり、電流供給能力が上げられる。その後は、図37に
示されるトランジスタQ26のみにより電流供給が行な
われる。この場合、上記のように、消費電力をある程度
までしか小さくできないという問題がある。
【0038】(3) 同じアクティブ期間内でもDRA
M3と周辺回路4とでは電流消費が異なるので、内部回
路ごとに消費電力を低減する必要がある。
【0039】(4) 図35に示される内部降圧回路1
bでは、図39に示すように、アクティブ期間内でセン
スアンプの活性化後一定期間だけ電流供給能力が上げら
れる。しかしながら、リフレッシュサイクルにおける電
流消費は、ノーマルサイクルにおける電流消費とは異な
る。特に、リフレッシュサイクルの時間が長くなると、
内部降圧回路1bの動作電流が増大し、リフレッシュ時
に流れる電流が増加するという問題がある。
【0040】(5) 図43の内部降圧回路を内蔵する
半導体装置において、バーンイン試験を行なう場合に
は、内部回路に高電圧を印加するために、外部電源端子
に7V以上のかなり高い外部電源電圧を印加する必要が
ある。その場合、本来外部電源電圧Vccにより直接駆
動される出力バッファ5のような内部回路にはそのまま
その高い外部電源電圧が印加される。それにより、その
内部回路の回路素子が破壊される危険性がある。
【0041】(6) 図40〜図42に示される内部降
圧回路では、上記のように、レベルシフト回路90に貫
通電流が流れる。そのため、消費電力の増大を防止する
ためにレベルシフト回路90に流れる電流を小さく設定
する必要がある。その結果、内部電源電圧IVccの変
動に対するレベルシフト回路90の出力の応答が遅くな
る。
【0042】また、内部電源電圧IVccの変動幅が抵
抗分割されるので、差動増幅回路20の入力振幅が小さ
くなる。そのため、レベルシフト回路90を有するにも
かかわらず、内部降圧回路の感度があまり良くならない
という問題がある。
【0043】(7) 内部降圧回路を有さない半導体装
置では、図48に示すように、チップch上に1本の電
源線L1しか有さない。この電源線L1は、外部電源電
圧Vccを受ける電源パッドpVccに接続される。し
たがって、電源線L1の電位を電源パッドpVccから
モニタすることができる。なお、CIRは回路領域を示
す。
【0044】しかしながら、内部降圧回路を内蔵する半
導体装置では、チップ上に外部電源線および内部電源線
を有する。外部電源線は、電源パッドに接続されている
が、内部電源線はパッドには接続されていない。したが
って、内部電源線の電位をモニタするためには、直接内
部電源線にプロービングする必要がある。そのため、モ
ールドされた半導体装置では、内部電源線の電位をモニ
タすることができないという問題がある。
【0045】この発明は、上記の(1)〜(7)の問題
点を解決するためになされたものであり、次の(1)〜
(7)の目的を有する。
【0046】(1) この発明の目的は、内部回路に安
定に内部電源電圧を供給しつつ内部降圧回路の消費電力
を低減することである。
【0047】(2) この発明の他の目的は、内部回路
のアクティブ期間が長くなった場合でも、内部降圧回路
の消費電力を十分に低減することである。
【0048】(3) この発明のさらに他の目的は、異
なる動作を行なう複数の内部回路に内部電源電圧を供給
する場合に、消費電力を最小限にすることである。
【0049】(4) この発明のさらに他の目的は、内
部電源電圧により駆動される記憶装置において、リフレ
ッシュサイクルの期間が長くなった場合に、リフレッシ
ュ電流の増加を阻止することである。
【0050】(5) この発明のさらに他の目的は、内
部降圧回路を備えた半導体装置の加速試験を回路素子を
破壊することなく効率よく行なうことである。
【0051】(6) この発明のさらに他の目的は、内
部降圧回路の感度を向上させることである。
【0052】(7) この発明のさらに他の目的は、内
部電源線に直接プロービングすることなしにその電位を
モニタすることである。
【0053】
【課題を解決するための手段】(1) 第1の発明に係
る半導体装置は、内部電源線、外部パッド、およびモニ
タ手段を備える。
【0054】内部電源線には内部電源電圧が与えられ
る。外部パッドは、所定の信号または電圧を受ける。モ
ニタ手段は、外部パッドと内部電源線との間に接続さ
れ、かつ既知のしきい値電圧を有するトランジスタを含
む。
【0055】(2) 第2の発明に係る内部電源線の電
圧のモニタ方法は、内部電源電圧が与えられる内部電源
線と、所定の信号または電圧を受ける外部パッドと、外
部パッドと内部電源線との間に接続されたトランジスタ
とを含む半導体装置において内部電源線の電圧をモニタ
する方法であって、外部パッドの電圧およびトランジス
タのしきい値電圧に基づいて内部電源線の電圧を算出す
る。
【0056】(3) 第3の発明に係る内部電源線の電
圧のモニタ方法は、外部パッドと、内部電源電圧が与え
られる内部電源線と、内部電源線に与えられる内部電源
電圧が外部パッドの電圧よりも所定のしきい値電圧だけ
低い電圧に達したとき導通状態となるスイッチ素子とを
含む半導体装置において内部電源線の電圧をモニタする
方法であって、外部パッドに予め定められた一定電圧を
与え、その一定電圧が与えられた外部パッドに電流が流
れ始めるのを検出する。
【0057】(4) 第4の発明に係る試験モードの判
別方法は、外部電源電圧が与えられる外部電源線と、通
常の動作モードにおいて外部電源電圧を所定の内部電源
電圧に降圧する内部降圧回路と、内部電源電圧が与えら
れる内部電源線と、内部電源電圧により駆動される内部
回路と、試験モードにおいて外部電源電圧をそのまま内
部電源線に与える試験モード設定回路とを含む半導体装
置において内部回路が試験モードにあるか否かを判別す
る方法であって、内部電源線の電圧をモニタし、モニタ
された内部電源線の電圧が外部電源電圧に達したとき内
部回路は試験モードにあると判別する。
【0058】
【作用】(1) 第1の発明に係る半導体装置および第
8の発明に係るモニタ方法;外部パッドの電位およびモ
ニタ手段のトランジスタのしきい値電圧に基づいて内部
電源線の電位を算出することができる。それにより、内
部電源線に直接プロービングすることなく、内部電源線
の電位をモニタすることができる。
【0059】(2) 第2の発明に係るモニタ方法;一
定電圧が与えられた外部パッドに電流が流れ始めるのを
検出することができる。
【0060】(3) 第3の発明に係る判別方法;内部
電源線の電圧をモニタし、その電圧が外部電源電圧に達
したとき内部回路は試験モードにあると判別することが
できる。
【0061】
【実施例】(1) 第1の実施例(図1〜図21) (a) 全体構成および概略動作(図1) 図1は、この発明の第1の実施例による半導体装置の構
成を示すブロック図である。半導体装置CHは、内部降
圧回路1、DRAM3、周辺回路4および出力バッファ
5を含む。内部降圧回路1は、外部電源電圧Vccを内
部電源電圧IVccに降圧し、それをDRAM3および
周辺回路4の両方に供給する。出力バッファ5は外部電
源電圧Vccにより駆動される。
【0062】内部降圧回路1は、従来の内部降圧回路と
同様に、基準電圧VR1を発生する基準電圧発生回路1
0、差動増幅回路20およびドライバ回路30を含み、
さらに、nチャネルドライバ回路40および基準電圧発
生回路45を含む。基準電圧発生回路45は、基準電圧
VR2を発生し、それをnチャネルドライバ回路40に
供給する。nチャネルドライバ回路40は、後述するよ
うに、基準電圧VR2を受け、内部電源電圧IVccを
発生する。
【0063】外部電源電圧Vccが与えられる外部電源
線L1と内部電源電圧IVccが与えられる内部電源線
L2との間にはバーンインモード設定回路50が接続さ
れている。バーンインモード設定回路50はバーンイン
モード設定信号発生回路70から発生されるバーンイン
モード設定信号BVDにより制御される。
【0064】一方、差動増幅回路20は、活性化信号発
生回路80から発生される活性化信号ACTにより制御
される。活性化信号発生回路80は、制御信号発生回路
60から発生される制御信号φXおよびバーンインモー
ド設定信号発生回路70から発生されるバーンインモー
ド設定信号BVDに応答して活性化信号ACTを発生す
る。
【0065】ノーマルモード時(通常の動作時)には、
バーンインモード設定信号BVDによりバーンインモー
ド設定回路50は非活性化される。このとき、差動増幅
回路20には、活性化信号ACTとして制御信号発生回
路60からの制御信号φXが与えられる。したがって、
差動増幅回路20は制御信号φXにより制御される。通
常は、nチャネルドライバ回路40により内部電源電圧
IVccが供給され、DRAM3および周辺回路4の動
作時には、差動増幅回路20が活性化され、ドライバ回
路30によりnチャネルドライバ回路40の供給能力不
足が補われる。
【0066】バーンインモード時(バーンイン試験時)
には、バーンインモード設定回路50が活性化され、か
つ差動増幅回路20が非活性化される。それにより、外
部電源線L1の外部電圧Vccが内部電源線L2に直接
供給される。
【0067】基準電圧発生回路10およびドライバ回路
30の構成は図37に示される構成と同様である。差動
増幅回路20の構成は図41に示される構成と同様であ
る。この場合、トランジスタQ31のゲートに活性化信
号ACTが与えられる。
【0068】差動増幅回路20の構成として、図37に
示される構成を用いてもよい。ただし、トランジスタQ
26は設けられず、また、制御信号φXの論理が逆にな
る。
【0069】(b) 内部降圧回路1の詳細(図2〜図
4) 図2に、内部降圧回路1の一部分の構成を詳細に示す。
nチャネルドライバ回路40はNチャネルMOSトラン
ジスタQ40を含む。トランジスタQ40はソースフォ
ロワトランジスタであり、ドライバ回路30のトランジ
スタQ35と並列に接続されている。トランジスタQ4
0のゲートには、基準電圧VR2が与えらる。基準電圧
VR2は、次式のように設定される。
【0070】VR2=IVcc+Vth ここで、VthはトランジスタQ40のしきい値電圧で
ある。一方、VR1=IVccが成立するので、基準電
圧VR1を4Vとすると、基準電圧VR2は、(4+V
th)Vに設定される。
【0071】トランジスタQ40は飽和領域で動作する
ので、電流供給能力は小さいが、常時一定の内部電源電
圧IVccを供給することができる。これにより、DR
AM3および周辺回路4で定常的に消費される電流を補
償することができる。DRAM3および周辺回路4の動
作時には、差動増幅回路20が活性化され、ドライバ回
路30およびnチャネルドライバ回路40の両方により
内部電源電圧IVccが供給される。
【0072】図3に示されるように、ドライバ回路30
の出力電圧をレベルシフトさせて差動増幅回路20に与
えるためにレベルシフト回路90を設けてもよい。ま
た、図4に示されるように、レベルシフト回路90にイ
ンバータ91を介して活性化信号ACTを与えてもよ
い。この場合、活性化信号ACTが“H”になると、イ
ンバータ91の出力は“L”となる。そのため、レベル
シフト回路90が活性化される。逆に、活性化信号AC
Tが“L”になると、インバータ91の出力は“H”と
なる。そのため、レベルシフト回路90は非活性化され
る。
【0073】このように、差動増幅回路20の活性時に
レベルシフト回路90も活性化され、差動増幅回路20
の非活性時にはレベルシフト回路90も非活性化され
る。そのため、スタンドバイ状態において差動増幅回路
20とレベルシフト回路90とを非活性にすることによ
り、さらに消費電力を低減することができる。
【0074】(c) 制御信号発生回路60および制御
動作(図5〜図8) 図5に示すように、リフレッシュ制御回路61は、外部
から与えられるロウアドレスストローブ信号/RASお
よび外部から与えられるコラムアドレスストローブ信号
/CASに応答してセンスアンプ制御回路62に制御信
号を与える。センスアンプ制御回路62はその制御信号
に応答してセンスアンプ活性化信号SEを発生する。制
御信号発生回路60は、ロウアドレスストローブ信号/
RAS、コラムアドレスストローブ信号/CASおよび
センスアンプ活性化信号SEに応答して制御信号φXを
発生する。
【0075】図6〜図8の波形図を参照しながら制御信
号発生回路60の制御動作を説明する。
【0076】まず、図6を参照しながらノーマルモード
(通常動作)のノーマルサイクル時の動作を説明する。
ロウアドレスストローブ信号/RASが“L”になって
アクティブ期間が開始すると、制御信号φXが“H”に
立上がる。これにより、差動増幅回路20が活性化さ
れ、ドライバ回路30によりDRAM3および周辺回路
4に内部電源電圧IVccが供給される。その結果、ロ
ウ系セット電流、センスアンプ系電流、コラム系電流お
よびロウ系リセット電流を補償することができる。
【0077】ロウアドレスストローブ信号/RASが
“H”に立上がってアクティブ期間が終了すると、制御
信号φXが“L”に立下がる。それにより、差動増幅回
路20が非活性化され、nチャネルドライバ回路40の
みにより内部電源電圧IVccが供給される。スタンド
バイ期間には、DRAM3および周辺回路4の電流消費
量は少ないので、内部電源電圧IVccを一定に保持す
ることができる。
【0078】次に、図7を参照しながらノーマルモード
のCASビッフォアRASリフレッシュサイクル時の動
作を説明する。CASビッフォアRASリフレッシュ時
には、コラム系は動作しない。したがって、ロウアドレ
スストローブ信号/RASが“L”であっても、メモリ
セルのリフレッシュが完了した時点でDRAM3および
周辺回路4の動作を終了させることが可能である。この
場合、その時点でDRAM3および周辺回路4をリセッ
トすると、以後ロウアドレスストローブ信号/RASが
“L”であってもDRAM3および周辺回路4にはピー
ク電流は発生しない。
【0079】したがって、半導体装置の内部は、スタン
ドバイ期間と同様にスタンドバイ状態となる。そのた
め、制御信号φXはDRAM3および周辺回路4の動作
が終了するまでの期間だけ“H”となり、差動増幅回路
20を活性化させる。この期間以外は、ロウアドレスス
トローブ信号/RASが“L”であっても、nチャネル
ドライバ回路40のみにより内部電源電圧IVccが供
給される。
【0080】これにより、CASビッフォアRASリフ
レッシュサイクルにおいてロウアドレスストローブ信号
/RASが“L”である期間が長くなっても、DRAM
3および周辺回路4の動作が完了していれば差動増幅回
路20で消費される電力を十分に減少させることができ
る。
【0081】次に、図8を参照しながらノーマルモード
のCASビッフォアRASリフレッシュサイクル時の動
作の他の例を説明する。DRAM3および周辺回路4を
リフレッシュの完了時点でリセットせずに、ロウアドレ
スストローブ信号/RASが“H”に立上がった時点で
リセットする場合には、制御信号φXのタイミングは図
8に示すようになる。制御信号φXはリフレッシュ動作
時およびリセット動作時のみに“H”になり、差動増幅
回路20を活性化させる。それ以外の期間には、nチャ
ネルドライバ回路40のみにより内部電源電圧IVcc
が供給される。それにより、ロウアドレスストローブ信
号/RASが“L”である期間が長い場合でも、消費電
力を大幅に低減することができる。
【0082】(d) 制御信号発生回路60の他の制御
動作(図9〜図12) まず、図9および図10を参照しながらオートリフレッ
シュサイクルにおける制御信号発生回路60の動作を説
明する。この場合、制御信号発生回路60は、リフレッ
シュ制御回路61、タイマ回路64および遅延回路66
により制御される。
【0083】ロウアドレスストローブ信号/RASおよ
びコラムアドレスストローブ信号/CASに応答してオ
ートリフレッシュサイクルが開始すると、リフレッシュ
制御回路61からリフレッシュアドレスカウンタ回路6
3に活性化信号が与えられるとともに、タイマ回路64
に活性化信号TEが与えられる。これにより、リフレッ
シュアドレスカウンタ回路63およびタイマ回路64が
活性化される。その結果、リフレッシュアドレスカウン
タ回路63からリフレッシュアドレス信号RAがアドレ
スバッファ65に与えられる。アドレスバッファ65
は、タイマ回路64から出力される制御信号CNにより
制御される。アドレスバッファ65はリフレッシュアド
レス信号RAに応答してメモリアレイMA(図1参照)
にアドレス信号ADを与える。このアドレス信号ADに
よりリフレッシュされるべきアドレスが指定される。
【0084】一方、タイマ回路64は、トリガ信号Aを
遅延回路66および制御信号発生回路60に与える。制
御信号発生回路60は、トリガ信号Aの立上がりに応答
して制御信号φXを“H”に立上げる。また、遅延回路
66は、トリガ信号Aを一定時間遅延させて遅延信号D
Aを出力する。制御信号発生回路60は、遅延信号DA
の立上がりに応答して制御信号φXを“L”に立下げ
る。
【0085】遅延回路66による遅延時間は、リフレッ
シュされるべきメモリセルにおいてリストア動作が完了
するのに十分な時間に予め設定される。この制御信号φ
Xを用いて図1に示される差動増幅回路20が活性化お
よび非活性化される。その結果、メモリセルがリフレッ
シュされている期間だけ差動増幅回路20が活性化され
るので、リフレッシュ時に不必要な電流が流れず、リフ
レッシュの電流を低減することができる。
【0086】ノーマルサイクル時には、外部から与えら
れるアドレス信号ADDがアドレスバッファ65を介し
てメモリアレイMA(図1参照)にアドレス信号ADと
して与えられる。
【0087】次に、図11および図12を参照しながら
CASビッフォアRASリフレッシュサイクル時の動作
を説明する。この場合、制御信号発生回路60は、リフ
レッシュ制御回路61、リフレッシュアドレスカウンタ
回路63、アドレスバッファ65、ワード線制御回路6
6、センスアンプ制御回路67および遅延回路68によ
り制御される。
【0088】ロウアドレスストローブ信号/RASおよ
びコラムアドレスストローブ信号/CASに応答してC
ASビッフォアRASリフレッシュサイクルが開始する
と、リフレッシュ制御回路61からリフレッシュアドレ
スカウンタ回路63に活性化信号が与えられる。それに
より、リフレッシュアドレスカウンタ回路63が活性化
され、アドレスバッファ65にリフレッシュアドレス信
号RAが与えられる。
【0089】アドレスバッファ65は、このリフレッシ
ュアドレス信号RAに応答してアドレス信号ADをメモ
リアレイMA(図1参照)に与えるとともに、リフレッ
シュアドレス信号RAをワード線制御回路66およびセ
ンスアンプ制御回路67に与える。その結果、ワード線
制御回路66はワード線制御信号RXを出力し、センス
アンプ制御回路67はセンスアンプ活性化信号SEを出
力する。遅延回路68は、センスアンプ活性化信号SE
を一定時間遅延させて遅延信号SEDを出力する。
【0090】制御信号発生回路60は、ワード線制御信
号RXの立上がりに応答して制御信号φXを“H”に立
上げ、遅延信号SEDの立上がりに応答して制御信号φ
Xを“L”に立下げる。遅延回路68による遅延時間
は、リフレッシュされるべきメモリセルのリストア動作
が完了するのに十分な時間に設定される。この制御信号
φXを用いて差動増幅回路20が活性化および非活性化
される。
【0091】このようにして、メモリセルがリフレッシ
ュされている間だけ差動増幅回路20が活性化されるの
で、リフレッシュ時に不必要な電流が流れず、リフレッ
シュ時の電流を低減することができる。
【0092】図9〜図12の制御動作は、図35に示さ
れる内部降圧回路1bにも適用することができる。この
場合にも、リフレッシュ時の電流を低減することができ
る。
【0093】(e) バーンインモード設定回路50の
詳細(図13〜図15) 図13に、バーンインモード設定回路50の詳細な構成
を示す。バーンインモード設定回路50はPチャネルM
OSトランジスタQ50を含む。トランジスタQ50は
ドライバ回路30のトランジスタQ35と並列に接続さ
れている。トランジスタQ50のゲートにはバーンイン
モード設定信号BVDが与えられる。
【0094】ノーマルモード時には、バーンインモード
設定信号BVDが“H”となる。それにより、トランジ
スタQ50はオフする。このとき、差動増幅回路20に
は、活性化信号ACTとして制御信号φXが与えられ
る。それにより、ドライバ回路30により内部電源電圧
IVccが供給される。
【0095】バーンインモード試験時には、バーンイン
モード設定信号BVDが“L”となる。それにより、ト
ランジスタQ50がオンする。したがって、外部電源電
圧Vccが内部電源線L2に直接与えられる。その結
果、Vcc=IVccとなる。このとき、活性化信号A
CTは“L”となる。それにより、差動増幅回路20は
非活性化され、差動増幅回路20の出力は“H”とな
る。したがって、トランジスタQ35はオフする。
【0096】図14に、バーンインモード設定回路50
の他の例を示す。バーンインモード設定回路50はNチ
ャネルMOSトランジスタQ51およびインバータ51
を含む。トランジスタQ51はドライバ回路30のトラ
ンジスタQ35のゲートと接地端子との間に接続され
る。トランジスタQ51のゲートにはインバータ51を
介してバーンインモード設定信号BVDが与えられる。
【0097】ノーマルモード時には、バーンインモード
設定信号BVDが“H”になり、トランジスタQ51が
オフする。それにより、差動増幅回路20およびドライ
バ回路30がフィードバックループを構成し、内部電源
電圧IVccが供給される。
【0098】バーンインモード時には、バーンインモー
ド設定信号BVDが“L”となり、トランジスタQ51
がオンする。それにより、ドライバ回路30のトランジ
スタQ35がオンし、外部電源電圧Vccが直接内部電
源線L2に供給される。
【0099】図15に、内部電源電圧IVccの特性を
示す。バーンインモード時には外部電源電圧Vccと内
部電源電圧IVccとが等しくなるので、各回路素子に
必要以上に過電圧が印加されることがない。また、プロ
セスパラメータの変動にかかわらず、各回路素子に正確
な電圧を印加することができるので、精度および再現性
の良いバーンイン試験を行なうことができる。
【0100】このバーンインモード設定回路50は、図
35に示される半導体装置に適用することも可能であ
る。この場合にも、精度および再現性の良いバーンイン
試験を行なうことができる。
【0101】(f) バーンインモード設定信号発生回
路70の詳細(図16〜図21) 図16に、バーンインモード設定信号発生回路70の一
例を示し、図17および図18にバーンインモードセッ
トサイクルおよびバーンインモードリセットサイクルの
信号波形図をそれぞれ示す。
【0102】まず、バーンインモードセットサイクルを
説明する。タイミングジェネレータ71は、ロウアドレ
スストローブ信号/RASの立下がり時点でコラムアド
レスストローブ信号/CASおよびライトイネーブル信
号/WEが“L”であると、カウンタリセットパルスφ
Aを発生する。これにより、nビットカウンタ72がカ
ウントを開始する。
【0103】nビットカウンタ72の入力としてコラム
アドレスストローブ信号/CASが与えられる。コラム
アドレスストローブ信号/CASを“H”および“L”
に変化させる動作が2n 回繰り返されると、nビットカ
ウンタ72から出力されるカウンタ信号φCが“H”に
立上がる。カウンタ信号φCの立上がりに応答して、バ
ッファ73から出力されるバーンインモード設定信号B
VDが“L”に立下がる。
【0104】次に、バーンインモードリセットサイクル
を説明する。ロウアドレスストローブ信号/RASの立
下がり時点でコラムアドレスストローブ信号/CASが
“L”でありかつライトイネーブル信号/WEが“H”
であると、タイミングジェネレータ71がカウンタリセ
ットパルスφBを発生する。それにより、nビットカウ
ンタ72がリセットされ、カウンタ信号φCが“L”に
立下がる。カウンタ信号φCの立下がりに応答して、バ
ッファ73から出力されるバーンインモード設定信号B
VDが“H”に立上がる。
【0105】このように、上記の例では、4MビットD
RAMにおいてJEDECで標準化されたWCBR(W
E・CASビッフォアRAS)テストモードセットサイ
クルを基礎として外部コラムアドレスストローブ信号/
CASのトグリングによってバーンインモードがセット
され、CBR(CASビッフォアRAS)サイクルまた
はROR(RASオンリーリフレッシュ)サイクルによ
りバーンインモードがリセットされる。
【0106】上記の例では、タイミング方式によりバー
ンインモードの設定を行なうことができるので、バーン
イン試験時にバーイン装置に複数の電源が要求されな
い。したがって、バーインモードの設定を安価に行なう
ことができる。バーンインモード設定のためのタイミン
グは上記のタイミングには限られないが、製品スペック
に通常記述されていないタイミング、すなわちノーマル
サイクルのタイミングとは区別できるタイミングを選択
する必要がある。
【0107】図19にバーンインモード設定信号発生回
路70の他の例を示し、図20および図21にバーンイ
ンモードセットサイクルおよびバーンインモードリセッ
トサイクルの信号波形図をそれぞれ示す。
【0108】まず、バーンインモードセットサイクルを
説明する。高電圧検出回路76は任意のアドレス端子に
縦続接続されたn段のNチャネルMOSトランジスタQ
71〜Q7nを含む。ロウアドレスストローブ信号/R
ASの立下がり時点でコラムアドレスストローブ信号/
CASおよびライトイネーブル信号/WEが“L”であ
ると、タイミングジェネレータ74はクロックパルスφ
Dを発生する。このとき、アドレス端子に高電圧(Vc
c+n・Vth)が与えられていると、信号φEが
“H”となっている。バッファ75は、クロックパルス
φDの立上がり時に信号φEが“H”であると、バーン
インモード設定信号BVDを“L”に立下げる。
【0109】次に、バーンインモードリセットサイクル
を説明する。ロウアドレスストローブ信号/RASの立
下がり時点でコラムアドレスストローブ信号/CASが
“L”でありかつライトイネーブル信号/WEが“H”
であると、タイミングジェネレータ74はクロックパル
スφFを発生する。バッファ75は、クロックパルスφ
Fの立上がりに応答してバーンインモード設定信号BV
Dを“H”に立上げる。
【0110】上記の例では、製品スペックにおける外部
電源電圧Vccよりも高く設定された高電圧の1つまた
は複数のアドレス端子への印加とWCBRテストモード
セットサイクルとの組合わせにより、バーンインモード
設定信号が発生される。
【0111】バーンインモードセットサイクル以外のと
きには、そのアドレス端子には高電圧ではなく通常の高
レベルまたは低レベルの電圧が“H”または“L”とし
て与えられる。通常の高レベルの電圧の代わりに、
“H”として高電圧が与えられてもよい。
【0112】また、バーンインモードセットサイクル
で、アドレス端子を用いる代わりにたとえばデータ入力
端子に与える高レベルの電圧を上記の高電圧に設定して
もよい。
【0113】(2) 第2の実施例(図22〜図25) (a) 全体構成および概略動作(図22) 図22は、第2の実施例による半導体装置の構成を示す
ブロック図である。この半導体装置CHは、2つの内部
降圧回路1A,1Bを含む。内部降圧回路1Aは外部電
源電圧Vccを内部電源電圧IVcc1に降圧し、それ
を周辺回路4に供給する。内部降圧回路1Bは、外部電
源電圧Vccを内部電源電圧IVcc2に降圧し、それ
をDRAM3に供給する。活性化信号発生回路60a
は、2つの活性化信号ACT1,ACT2を発生する。
内部降圧回路1Aの差動増幅回路20は活性化信号AC
T1により制御され、内部降圧回路1Bの差動増幅回路
20は活性化信号ACT2により制御される。
【0114】図23に示すように、活性化信号発生回路
60aは、ロウアドレスストローブ信号/RASおよび
コラムアドレスストローブ信号/CASおよびセンスア
ンプ活性化信号SEに応答して、活性化信号ACT1,
ACT2を発生する。
【0115】次に、図24を参照しながらノーマルモー
ドのノーマルサイクル時の動作を説明する。ロウアドレ
スストローブ信号/RASの立下がりに応答して活性化
信号ACT1が“H”に立上がる。それにより、内部降
圧回路1A内の差動増幅回路20が活性化される。その
後、センスアンプ活性化信号SEが“H”に立上がり、
その立上がりに応答して、活性化信号ACT2が“H”
に立上がる。それにより、内部降圧回路1B内の差動増
幅回路20が活性化される。
【0116】活性化信号ACT2は一定時間の経過後
“L”に立下がる。これにより、内部降圧回路1B内の
差動増幅回路20が非活性化される。活性化信号ACT
2が“H”である時間は、センスアンプ系電流を補償す
るために必要な時間に予め設定されている。
【0117】ロウアドレスストローブ信号/RASが
“H”に立上がると、活性化信号ACT1が“L”に立
下がる。これにより、内部降圧回路1A内の差動増幅回
路20が非活性化される。
【0118】次に、図25を参照しながらノーマルモー
ドのCASビッフォアRASリフレッシュサイクル時の
動作を説明する。ロウアドレスストローブ信号/RAS
の立下がりに応答して活性化信号ACT1が“H”に立
上がる。それにより、内部降圧回路1A内の差動増幅回
路20が活性化される。その後、センスアンプ活性化信
号SEが“H”に立上がり、その立上がりに応答して、
活性化信号ACT2が“H”に立上がる。それにより、
内部降圧回路1B内の差動増幅回路20が活性化され
る。
【0119】その後、センスアンプ活性化信号SEが
“L”に立下がる。その立下がりに応答して、活性化信
号ACT1が“L”に立下がり、活性化信号ACT2が
“L”に立下がる。それにより、内部降圧回路1A内の
差動増幅回路20が非活性化され、内部降圧回路1B内
の差動増幅回路20が非活性化される。
【0120】このようにして、CASビッフォアRAS
リフレッシュサイクルにおいて、消費電力を低減するこ
とができる。
【0121】(3) 内部降圧回路1の他の例(図26
〜図27) 図26は、内部降圧回路1の他の例を示すブロック図で
ある。この内部降圧回路1においては、レベルシフト回
路90の出力振幅を増幅するための増幅回路100がさ
らに設けられている。増幅回路100の出力は差動増幅
回路20に与えられる。この増幅回路100は、基準電
圧VR1により制御される。
【0122】図27に、図26の内部降圧回路1の一部
分の詳細な構成を示す。差動増幅回路20、ドライバ回
路30およびレベルシフト回路90の構成は、図41に
示される構成と同様である。ただし、差動増幅回路20
のトランジスタQ31のゲートには活性化信号ACTが
与えられる。増幅回路100は、PチャネルMOSトラ
ンジスタQ101,Q102およびNチャネルMOSト
ランジスタQ103,Q104からなるカレントミラー
回路である。トランジスタQ103のゲートには基準電
圧VR1が与えられ、トランジスタQ104のゲートは
レベルシフト回路90のノードN6に接続される。Nチ
ャネルMOSトランジスタQ105のゲートには活性化
信号ACTが与えられる。
【0123】次に、図27の回路の動作を説明する。内
部電源電圧IVccが4V以下のときには、レベルシフ
ト回路90の出力は2.4V以下になり、基準電圧VR
1よりも低くなる。それにより、増幅回路100のノー
ドN7の出力は約1〜2Vの“L”になる。
【0124】内部電源電圧IVccが4V以上のときに
は、レベルシフト回路90の出力は2.4V以上にな
り、基準電圧VR1よりも高くなる。それにより、増幅
回路100のノードN7の出力は、約4V〜5Vの
“H”となる。増幅回路100により、レベルシフト回
路90の出力電圧の振幅が増幅されるので、内部降圧回
路の感度が向上する。
【0125】この内部降圧回路は、図1に示される半導
体装置のみならず、図35に示される半導体装置にも適
用することができる。
【0126】(4) 内部電源線L2のモニタ方法(図
28〜図34) 図28は、外部電源電圧Vccを受ける外部電源線L1
および内部電源電圧IVccを受ける内部電源線L2を
備えた半導体装置のチップch上の構成を示す模式図で
ある。図28に示すように、外部電源線L1は、電源パ
ッドpVccに接続される。信号または所定の電位を受
ける任意のパッドpaと内部電源線L2との間にモニタ
回路110が接続される。パッドpaは外部ピンに接続
される。
【0127】(a) 第1のモニタ方法(図29) モニタ回路110は、NチャネルMOSトランジスタQ
N1〜QN3を含む。トランジスタQN1〜QN3は外
部ピンEPと内部電源線L2との間に直列に接続され
る。トランジスタQN1〜QN3のしきい値電圧をVt
hとする。
【0128】まず、外部電源電圧Vccを受ける電源ピ
ンと接地電位を受ける接地ピンとの間に流れるスタンド
バイ電流を測定する。そして、電源ピンと接地ピンとの
間を流れる電流をモニタしながら、外部ピンEPの電位
を徐々に上昇させる。電源ピンと接地ピンとの間に流れ
る電流が上昇し始めたときの外部ピンEPの電位をVE
XTとすると、内部電源線L2の電位VINTは次式か
ら算出される。
【0129】VINT=VEXT−3・Vth したがって、内部電源線L2を直接プロービングするこ
となく、その電位をモニタすることができる。
【0130】(b) 第2のモニタ方法(図30) モニタ回路110は、NチャネルMOSトランジスタQ
N4,QN5を含む。トランジスタQN4,QN5は定
電圧源Vと任意の外部ピンEPとの間に直列に接続され
る。定電圧源Vは、たとえば外部電源電圧Vccを受け
る電源ピンである。トランジスタQN4のゲートは内部
電源線L2に接続される。トランジスタQN5のゲート
には特殊モード信号発生回路111から特殊モード信号
φが与えられる。
【0131】特殊モード発生回路111は、ロウアドレ
スストローブ信号/RAS、コラムアドレスストローブ
信号/CASおよびライトイネーブル信号/WEに応答
して特殊モード信号φを発生する。トランジスタQN
4,QN5のしきい値電圧をVthとする。
【0132】まず、定電圧源Vおよび外部ピンEPの電
位を5Vに設定し、特殊モード信号φの電位を7Vに設
定する。そして、外部ピンEPと定電圧源Vとの間を流
れる電流をモニタしながら、外部ピンEPの電位を徐々
に下降させる。外部ピンEPと定電圧源Vとの間に電流
が流れ始めたときの外部ピンEPの電位をVEXTとす
ると、内部電源線L2の電位VINTは次式により算出
される。
【0133】VINT=VEXT+Vth したがって、内部電源線L2を直接プロービングするこ
となく、その電位をモニタすることができる。
【0134】(c) 第3のモニタ方法(図31) モニタ回路110は、PチャネルMOSトランジスタQ
P1を含む。トランジスタQP1は内部電源線L2と任
意の外部ピンEPとの間に接続される。トランジスタQ
P1のゲートには特殊モード信号φが与えられる。Nチ
ャネルMOSトランジスタQN6は内部回路内の1つの
トランジスタである。
【0135】特殊モード信号φの電位を0Vに設定する
と、トランジスタQP1がオンし、外部ピンEPと内部
電源線L2とが電気的に接続される。したがって、外部
ピンEPの電位VEXTをモニタすることにより、内部
電源線L2の電位VINTを次式により算出することが
できる。
【0136】VINT=VEXT したがって、内部電源線L2を直接プロービングするこ
となく、その電位をモニタすることができる。
【0137】(d) 第4のモニタ方法(図32) モニタ回路110は、NチャネルMOSトランジスタQ
N7およびPチャネルMOSトランジスタQP2を含
む。トランジスタQN7は任意の外部ピンEP1と任意
の外部ピンEP2との間に接続される。トランジスタQ
P2は内部電源線L2とトランジスタQN7のゲートと
の間に接続される。トランジスタQP2のゲートには特
殊モード信号φが与えられる。
【0138】トランジスタQN7のしきい値電圧をVt
hとする。特殊モード信号φの電位を0Vに設定する
と、トランジスタQP2がオンし、トランジスタQN7
のゲートに内部電源線L2の電位が印加される。外部ピ
ンEP1の電位を5Vに設定する。外部ピンEP1と外
部ピンEP2との間に流れる電流をモニタしながら、外
部ピンEP2の電位を徐々に下降させる。そして、外部
ピンEP1と外部ピンEP2との間に電流が流れ始めた
ときの外部ピンEP2の電位をVEXTとすると、内部
電源線L2の電位VINTは次式により算出される。
【0139】VINT=VEXT+Vth したがって、内部電源線L2を直接プロービングするこ
となく、その電位をモニタすることができる。
【0140】(e) 第5のモニタ方法(図33) モニタ回路110は、NチャネルMOSトランジスタQ
N8を含む。トランジスタQN8は、内部電源線L2と
任意の外部ピンEPとの間に接続される。トランジスタ
QN8のゲートには特殊モード信号φが与えられる。N
チャネルMOSトランジスタQN9は内部回路内の1つ
のトランジスタである。
【0141】特殊モード信号φの電位を7Vに設定する
と、トランジスタQN8がオンし、外部ピンEPと内部
電源線L2とが電気的に接続される。したがって、外部
ピンEPの電位VEXTを測定することにより、内部電
源線L2の電位VINTは次式により算出される。
【0142】VINT=VEXT したがって、内部電源線L2を直接プロービングするこ
となく、その電位をモニタすることができる。
【0143】(f) 第6のモニタ方法(図34) モニタ回路110は、NチャネルMOSトランジスタQ
N10およびPチャネルMOSトランジスタQP3を含
む。トランジスタQN10およびトランジスタQP3は
内部電源線L2と任意の外部ピンEPとの間に直列に接
続される。トランジスタQN10はダイオード接続され
る。トランジスタQP3のゲートには特殊モード信号φ
が与えられる。NチャネルMOSトランジスタQN11
は内部回路内の1つのトランジスタである。トランジス
タQN10のしきい値電圧をVthとする。
【0144】まず、特殊モード信号φの電位を0Vに設
定すると、トランジスタQP3がオンし、内部電源線L
2と外部ピンEPとがトランジスタQN10を介して接
続される。したがって、外部ピンEPの電位VEXTを
測定することにより、内部電源線L2の電位VINTは
次式により算出される。
【0145】VINT=VEXT+Vth したがって、内部電源線L2を直接プロービングするこ
となく、その電位をモニタすることができる。
【0146】上述した図31の第3のモニタ方法ではP
チャネルMOSトランジスタQP1を用いたため、内部
電源線L2の電位VINTがそのまま外部ピンEPに出
力されており、また、図33の第5のモニタ方法ではN
チャネルMOSトランジスタQN8のゲートに7Vの特
殊モード信号φを与えているため、内部電源線L2の電
位VINTがそのまま外部ピンEPに出力されている。
しかしながら、PチャネルMOSトランジスタを最終段
に用いたり、高い電圧をトランジスタのゲートに与える
ことはあまり好ましくない。図29の第1のモニタ方
法、図30の第2のモニタ方法、図32の第4のモニタ
方法、および図34の第6のモニタ方法では内部電源線
L2の電位VINTがトランジスタのしきい値電圧Vt
hだけ降下してしまうが、このトランジスタのしきい値
電圧Vthが既知であれば、計算により内部電源線L2
の電位VINTを算出することができる。
【0147】上記の第1〜第6のモニタ方法は、図1の
半導体装置に限らず、内部電源線を有する種々の半導体
装置に適用することができる。
【0148】なお、特殊モード信号発生回路111の構
成として、図16または図19に示される構成と同様の
構成を用いることができる。
【0149】
【発明の効果】(1) 第1〜第2の発明 内部電源線に直接プロービングすることなくその電位を
モニタすることができる。したがって、モールドされた
半導体装置の内部電源線の電位をモニタすることができ
る。
【0150】(2) 第3の発明 一定電圧が与えられた外部パッドに電流が流れ始めるの
を検出することができる。
【0151】(3) 第4の発明 内部電源線の電圧をモニタし、その電圧が外部電源電圧
に達したとき内部回路は試験モードにあると判別するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の第1の実施例による半導体装置の
構成を示すブロック図である。
【図2】 内部降圧回路の一部分の構成を示す回路図で
ある。
【図3】 内部降圧回路の他の例を示す回路図である。
【図4】 内部降圧回路のさらに他の例を示す回路図で
ある。
【図5】 制御信号発生回路の動作を説明するためのブ
ロック図である。
【図6】 ノーマルモードのノーマルサイクル時の制御
動作を説明するための波形図である。
【図7】 ノーマルモードのCASビッフォアRASリ
フレッシュサイクル時の制御動作を説明するための波形
図である。
【図8】 ノーマルモードのCASビッフォアRASリ
フレッシュサイクル時の制御動作の他の例を説明するた
めの波形図である。
【図9】 制御信号発生回路の他の制御動作を説明する
ためのブロック図である。
【図10】 制御信号のタイミングを説明するための波
形図である。
【図11】 制御信号発生回路のさらに他の制御動作を
説明するためのブロック図である。
【図12】 制御信号のタイミングを説明するための波
形図である。
【図13】 バーンインモード設定回路の構成を示す回
路図である。
【図14】 バーンインモード設定回路の他の例を示す
回路図である。
【図15】 内部電源電圧の特性を示す図である。
【図16】 バーンインモード設定信号発生回路の構成
の一例を示すブロック図である。
【図17】 バーンインモードセットサイクルを説明す
るための波形図である。
【図18】 バーンインモードリセットサイクルを説明
するための波形図である。
【図19】 バーンインモード設定信号発生回路の構成
の他の例を示すブロック図である。
【図20】 バーンインモードセットサイクルを説明す
るための波形図である。
【図21】 バーンインモードリセットサイクルを説明
するための波形図である。
【図22】 この発明の第2の実施例による半導体装置
の構成を示すブロック図である。
【図23】 活性化信号発生回路の動作を説明するため
のブロック図である。
【図24】 ノーマルモードのノーマルサイクル時の活
性化信号のタイミングを説明するための波形図である。
【図25】 ノーマルモードのCASビッフォアRAS
リフレッシュサイクル時の活性化信号のタイミングを説
明するための波形図である。
【図26】 内部降圧回路の他の例を示すブロック図で
ある。
【図27】 図26の内部降圧回路の一部分の詳細な構
成を示す回路図である。
【図28】 内部電源線を有する半導体装置のチップ上
の構成を示す模式図である。
【図29】 モニタ回路の第1の例を示す回路図であ
る。
【図30】 モニタ回路の第2の例を示す回路図であ
る。
【図31】 モニタ回路の第3の例を示す回路図であ
る。
【図32】 モニタ回路の第4の例を示す回路図であ
る。
【図33】 モニタ回路の第5の例を示す回路図であ
る。
【図34】 モニタ回路の第6の例を示す回路図であ
る。
【図35】 内部降圧回路を内蔵した従来のMOS・D
RAMの構成を示すブロック図である。
【図36】 内部降圧回路の構成の一例を示すブロック
図である。
【図37】 内部降圧回路の詳細な構成を示す回路図で
ある。
【図38】 内部降圧回路の電圧特性を示す図である。
【図39】 図35の内部降圧回路の動作を説明するた
めの波形図である。
【図40】 内部降圧回路の他の例を示すブロック図で
ある。
【図41】 図40の内部降圧回路の一部分の詳細な構
成を示す回路図である。
【図42】 内部降圧回路の構成の他の例を示す回路図
である。
【図43】 バーンイン試験が可能な従来の内部降圧回
路の構成を示す回路図である。
【図44】 基準電圧発生回路の詳細な構成を示す回路
図である。
【図45】 図43の内部降圧回路における基準電圧の
外部電源電圧依存性を示す図である。
【図46】 図43の内部降圧回路における内部電源電
圧の特性を示す図である。
【図47】 従来の内部降圧回路の問題点を説明するた
めの図である。
【図48】 内部電源線を有さない半導体装置のチップ
上の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
1 内部降圧回路、3 DRAM、4 周辺回路、10
基準電圧発生回路、20 差動増幅回路、30 ドラ
イバ回路、40 nチャネルドライバ回路、45 基準
電圧発生回路、50 バーンインモード設定回路、60
制御信号発生回路、70 バーンインモード設定信号
発生回路、80 活性化信号発生回路、L1 外部電源
線、L2 内部電源線、P1 電源端子、P2 接地端
子、1A,1B 内部降圧回路、60a 活性化信号発
生回路、90 レベルシフト回路、100 増幅回路、
110 モニタ回路、pVcc 電源パッド、pa パ
ッド、Vcc 外部電源電圧、IVcc 内部電源電
圧、ACT 活性化信号、φX 制御信号、BVD バ
ーンインモード設定信号、ACT1,ACT2 活性化
信号、VR1,VR2 基準電圧。なお、各図中同一符
号は同一または相当部分を示す。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/822 H01L 27/04 B // G05F 3/26 (72)発明者 朝倉 幹雄 兵庫県伊丹市瑞原4丁目1番地 三菱電機 株式会社エル・エス・アイ研究所内 (72)発明者 林越 正紀 兵庫県伊丹市瑞原4丁目1番地 三菱電機 株式会社エル・エス・アイ研究所内 (72)発明者 築出 正樹 兵庫県伊丹市瑞原4丁目1番地 三菱電機 株式会社エル・エス・アイ研究所内 (72)発明者 河井 伸治 兵庫県伊丹市瑞原4丁目1番地 三菱電機 株式会社エル・エス・アイ研究所内 (72)発明者 大石 司 兵庫県伊丹市瑞原4丁目1番地 三菱電機 株式会社エル・エス・アイ研究所内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内部電源電圧が与えられる内部電源線
    と、 所定の信号または電圧を受ける外部パッドと、 前記外部パッドと前記内部電源線との間に接続されかつ
    既知のしきい値電圧を有するトランジスタを含むモニタ
    手段とを備えた、半導体装置。
  2. 【請求項2】 内部電源電圧が与えられる内部電源線
    と、所定の信号または電圧を受ける外部パッドと、前記
    外部パッドと前記内部電源線との間に接続されたトラン
    ジスタとを含む半導体装置において前記内部電源線の電
    圧をモニタする方法であって、 前記外部パッドの電圧および前記トランジスタのしきい
    値電圧に基づいて前記内部電源線の電圧を算出する、内
    部電源線の電圧のモニタ方法。
  3. 【請求項3】 外部パッドと、内部電源電圧が与えられ
    る内部電源線と、前記内部電源線に与えられる内部電源
    電圧が前記外部パッドの電圧よりも所定のしきい値電圧
    だけ低い電圧に達したとき導通状態となるスイッチ素子
    とを含む半導体装置において前記内部電源線の電圧をモ
    ニタする方法であって、 前記外部パッドに予め定められた一定電圧を与え、 前記一定電圧が与えられた外部パッドに電流が流れ始め
    るのを検出する、内部電源線の電圧のモニタ方法。
  4. 【請求項4】 外部電源電圧が与えられる外部電源線
    と、通常の動作モードにおいて前記外部電源電圧を所定
    の内部電源電圧に降圧する内部降圧回路と、前記内部電
    源電圧が与えられる内部電源線と、前記内部電源電圧に
    より駆動される内部回路と、試験モードにおいて前記外
    部電源電圧をそのまま前記内部電源線に与える試験モー
    ド設定回路とを含む半導体装置において前記内部回路が
    試験モードにあるか否かを判別する方法であって、 前記内部電源線の電圧をモニタし、 前記モニタされた内部電源線の電圧が前記外部電源電圧
    に達したとき前記内部回路は前記試験モードにあると判
    別する、試験モードの判別方法。
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