JP2002042499A - Semiconductor integrated circuit - Google Patents

Semiconductor integrated circuit

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JP2002042499A
JP2002042499A JP2000222649A JP2000222649A JP2002042499A JP 2002042499 A JP2002042499 A JP 2002042499A JP 2000222649 A JP2000222649 A JP 2000222649A JP 2000222649 A JP2000222649 A JP 2000222649A JP 2002042499 A JP2002042499 A JP 2002042499A
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potential
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comparator
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Motoharu Ishii
元治 石井
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a semiconductor integrated circuit in which the potential of an internal power source can be measured accurately even if a contact resistance and stray capacity are added by a probe. SOLUTION: This circuit is provided with a transistor series circuit 12 in which transistors 12a-12n of the same form and N pieces are connected in series between a source and a drain, a variable power source is supplied to a drain of a transistor 12a of the uppermost stage, and an internal power source dropped in voltage by s dropping circuit 3 is supplied to a gate of a transistor 12n of the lowest stage, and a comparator 13 comparing a reference power source with a potential of a drain of the transistor 12n of the lowest stage.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、外部電源をそれ
よりも電位の低い内部電源に降圧する降圧回路を備えた
半導体集積回路に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit having a step-down circuit for stepping down an external power supply to an internal power supply having a lower potential.

【0002】[0002]

【従来の技術】図2は従来の半導体集積回路を示す構成
図であり、図において、1はチップ(半導体集積回
路)、2はチップ1に供給される外部電源である。ま
た、チップ1において、3は負帰還増幅器により構成さ
れ、外部電源2の電位をそれよりも低い電位の内部電源
に降圧する降圧回路、4はその内部電源ライン、5はク
ロック、アドレス、データ、制御等の各信号をチップ1
の外部の回路と入出力する入出力回路、6はデコーダお
よびシーケンサ等の機能を有する周辺回路、7はメモリ
アレーである。なお、入出力回路5、周辺回路6、およ
びメモリアレー7は、降圧回路3により降圧された内部
電源に基づいて動作するものである。
2. Description of the Related Art FIG. 2 is a block diagram showing a conventional semiconductor integrated circuit. In FIG. 2, reference numeral 1 denotes a chip (semiconductor integrated circuit), and reference numeral 2 denotes an external power supply supplied to the chip 1. In the chip 1, reference numeral 3 denotes a negative feedback amplifier, a step-down circuit for lowering the potential of the external power supply 2 to an internal power supply having a lower potential, 4 an internal power supply line, 5 a clock, an address, data, Signals for control etc. are sent to chip 1
, An input / output circuit for inputting / outputting to / from external circuits, 6 is a peripheral circuit having functions such as a decoder and a sequencer, and 7 is a memory array. Note that the input / output circuit 5, the peripheral circuit 6, and the memory array 7 operate based on the internal power supply stepped down by the step-down circuit 3.

【0003】次に動作について説明する。従来の半導体
集積回路では、トランジスタ等の素子耐圧が大きかった
ため、5[V]の電源を使用することができた。しか
し、半導体集積回路の世代が進むにつれてトランジスタ
の微細化が進み、そのため素子耐圧が低下してしまうこ
とから、3.3[V]の電源に下げる等、世代が変る毎
に電源を下げざるを得なくなった。メーカの立場からす
れば、トランジスタの微細化レベルに合わせて、世代毎
に外部電源を変えた方が消費電力を低減することがで
き、信頼性を確保することができると共に、微細化され
たトランジスタの有効性を引き出せるので得策である。
しかし、ユーザの立場からすれば、それは現実的ではな
く、少なくとも2から3世代は外部電源が一定であって
欲しいと考えるのが自然である。幾世代先までも見通し
た上での次世代電源はいかにあるべきかは、実用面から
見てメーカ並びにユーザにとって最大関心事の一つであ
る。これを解決する技術の一つが降圧回路(電圧コンバ
ータ、電圧リミッタ)である。これは一定の外部電源の
基で、トランジスタの素子耐圧に応じて降圧された内部
電源で微細化されたトランジスタを動作させるものであ
る。
Next, the operation will be described. In a conventional semiconductor integrated circuit, since a device withstand voltage of a transistor or the like is large, a power supply of 5 [V] can be used. However, as the generation of the semiconductor integrated circuit advances, the miniaturization of the transistor progresses, and the withstand voltage of the element decreases. Therefore, the power supply must be reduced every generation, such as by reducing the power supply to 3.3 [V]. No longer. From the manufacturer's point of view, changing the external power supply for each generation in accordance with the miniaturization level of the transistor can reduce power consumption, ensure reliability, and reduce the size of the miniaturized transistor. This is a good idea because it can bring out the effectiveness of
However, from the user's point of view, it is not realistic, and it is natural that at least two to three generations want a constant external power supply. It is one of the greatest concerns for manufacturers and users from a practical point of view how much a next-generation power supply should be in view of generations ahead. One of the techniques for solving this is a step-down circuit (voltage converter, voltage limiter). This is to operate a miniaturized transistor with an internal power supply that is stepped down in accordance with the element breakdown voltage of the transistor under a constant external power supply.

【0004】図2において、降圧回路3は、チップ1に
供給される外部電源2の電位をそれよりも低い電位の内
部電源に降圧する。この内部電源の電位は、入出力回路
5、周辺回路6、およびメモリアレー7を構成する微細
化されたトランジスタの素子耐圧を保証できる電位に設
定されている。内部電源ライン4によるその内部電源の
供給により、入出力回路5は、クロック、アドレス、デ
ータ、制御等の各信号をチップ1の外部の回路と入出力
し、周辺回路6は、デコーダおよびシーケンサ等の機能
により各信号に応じてメモリアレー7を制御し、そのメ
モリアレー7にデータを記憶させる。
In FIG. 2, a step-down circuit 3 steps down the potential of an external power supply 2 supplied to a chip 1 to an internal power supply having a lower potential. The potential of the internal power supply is set to a potential that can guarantee the withstand voltage of the miniaturized transistors constituting the input / output circuit 5, the peripheral circuit 6, and the memory array 7. By the supply of the internal power by the internal power supply line 4, the input / output circuit 5 inputs and outputs signals such as clock, address, data, and control to and from a circuit outside the chip 1, and the peripheral circuit 6 includes a decoder and a sequencer. Controls the memory array 7 in accordance with each signal, and stores data in the memory array 7.

【0005】図3は降圧回路を構成する負帰還増幅器を
示す説明図であり、図3(a)はその負帰還増幅器の入
力波形を示す波形図、図3(b)はその負帰還増幅器を
示す概念図である。図において、3aは増幅器、3bは
入力信号と増幅器3aの出力信号とを加算する加算点で
ある。降圧回路を構成する負帰還増幅器では、一般に入
力信号と出力信号との位相差が180度で利得Gが1
(入力信号変化に対する出力信号変化の割合が同一)以
上なら、リンギングや発振することが良く知られてい
る。以下、負帰還増幅器における発振について説明す
る。図3(a)に示すように、vi=Vsinωtの正
の半波を1つだけ、図3(b)に示す負帰還増幅器に与
えるものとする。負帰還増幅器における系の遅延時間τ
がちょうどこの入力信号の周期tcの半分に等しい(t
c=2τ)ものとする。利得Gが1の場合には、図3
(a)に示すように、入力信号が遅延時間τだけ遅れた
出力信号が、加算点3bに負帰還される。図4は負帰還
増幅器の入出力信号を示す説明図であり、このように、
出力信号の負帰還された信号が次の入力信号になるの
で、出力信号は振動を繰り返す。なお、利得Gが(G>
1)の場合は、振動振幅は増大し、利得Gが(G<1)
の場合は、振動振幅は逆に減衰する。このような負帰還
増幅器の系を安定させるための一般的な手法は、系の利
得と位相の周波数特性を求め、利得が1になる周波数に
応じた位相を180度以下のできるだけ小さな値になる
ように回路定数を調整することである。180度との差
(位相余裕)が大きいほど系は安定であり、通常は45
度以上必要と言われている。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a negative feedback amplifier constituting a step-down circuit. FIG. 3 (a) is a waveform diagram showing an input waveform of the negative feedback amplifier, and FIG. 3 (b) is a diagram showing the negative feedback amplifier. FIG. In the figure, reference numeral 3a denotes an amplifier, and 3b denotes an addition point for adding an input signal and an output signal of the amplifier 3a. In a negative feedback amplifier constituting a step-down circuit, generally, a phase difference between an input signal and an output signal is 180 degrees and a gain G is 1
It is well known that ringing or oscillation occurs when the ratio of the output signal change to the input signal change is the same or more. Hereinafter, the oscillation in the negative feedback amplifier will be described. As shown in FIG. 3A, it is assumed that only one positive half wave of vi = Vsin ωt is given to the negative feedback amplifier shown in FIG. 3B. System delay time τ in negative feedback amplifier
Is exactly equal to half the period tc of this input signal (t
c = 2τ). When the gain G is 1, FIG.
As shown in (a), the output signal whose input signal is delayed by the delay time τ is negatively fed back to the addition point 3b. FIG. 4 is an explanatory diagram showing input / output signals of the negative feedback amplifier.
The output signal repeatedly oscillates because the negatively fed back signal of the output signal becomes the next input signal. Note that the gain G is (G>
In the case of 1), the vibration amplitude increases and the gain G becomes (G <1).
In the case of, the vibration amplitude attenuates inversely. A general method for stabilizing the system of such a negative feedback amplifier is to obtain the frequency characteristics of the gain and phase of the system, and to set the phase corresponding to the frequency at which the gain becomes 1 to a value as small as 180 degrees or less. That is to adjust the circuit constants. The larger the difference from 180 degrees (phase margin), the more stable the system.
It is said that it is necessary more than once.

【0006】ところで、図2に示した降圧回路3により
生成される内部電源は、その降圧回路3を構成するトラ
ンジスタの閾値電圧Vth等のばらつきにより、ウエハ
上で形成される各ロット間でその内部電源の電位が異な
ってしまう。そこで、各ロットにおける内部電源の電位
を測定し、その測定された内部電源の電位に応じて予め
各ロットに設けられた抵抗等を切断して規定の内部電源
の電位になるようにトリミングを行う。図5は内部電源
の電位測定方法を示す説明図であり、図において、8は
内部電源ライン4に接続されたパッド、9はパッド8に
プローブを当てることにより、内部電源の電位を測定す
る電圧計である。このように、内部電源ライン4に接続
されたパッド8に電圧計9のプローブを当てることによ
り、各ロットにおける内部電源の電位を測定している。
The internal power supply generated by the step-down circuit 3 shown in FIG. 2 varies between lots formed on a wafer due to variations in the threshold voltage Vth and the like of the transistors constituting the step-down circuit 3. The potential of the power supply will be different. Therefore, the potential of the internal power supply in each lot is measured, and a resistor or the like provided in advance in each lot is cut off in accordance with the measured potential of the internal power supply, and trimming is performed so that the potential of the specified internal power supply is obtained. . FIG. 5 is an explanatory diagram showing a method of measuring the potential of the internal power supply. In the figure, reference numeral 8 denotes a pad connected to the internal power supply line 4, and 9 denotes a voltage for measuring the potential of the internal power supply by applying a probe to the pad 8. It is total. Thus, the potential of the internal power supply in each lot is measured by applying the probe of the voltmeter 9 to the pad 8 connected to the internal power supply line 4.

【0007】図6は負帰還増幅器の出力側に形成される
接触抵抗および浮遊容量を示す説明図であり、図におい
て、3cは接触抵抗、3dは浮遊容量である。図5に示
したように、降圧回路2は負帰還増幅器により構成さ
れ、また、パッド8に電圧計9のプローブを当てること
により、図6に示すように、負帰還増幅器の出力側には
そのプローブによる接触抵抗3c、および浮遊容量3d
が付加されてしまう。図7はプローブの有無に応じた負
帰還増幅器の出力信号を示す説明図であり、図7(a)
はプローブの無しの場合の負帰還増幅器の出力信号、図
7(b)はプローブの有りの場合の負帰還増幅器の出力
信号を示す説明図である。上述したように、負帰還増幅
器の系を安定させるために位相余裕を大きく設定して
も、プローブの接触による接触抵抗3cおよび浮遊容量
3dの付加により、図7(a)と図7(b)に示すよう
に、出力信号の位相がX度からX+α度に増加してしま
い、このX+α度がちょうど180度になる場合には、
負帰還増幅器がリンギングや発振してしまい、実際のチ
ップ1の内部の動作と同じ条件で測定を行うことができ
ない。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing contact resistance and stray capacitance formed on the output side of the negative feedback amplifier. In the drawing, 3c denotes contact resistance and 3d denotes stray capacitance. As shown in FIG. 5, the step-down circuit 2 is constituted by a negative feedback amplifier, and by applying a probe of a voltmeter 9 to the pad 8, as shown in FIG. Contact resistance 3c by probe and stray capacitance 3d
Is added. FIG. 7 is an explanatory diagram showing the output signal of the negative feedback amplifier according to the presence or absence of the probe, and FIG.
FIG. 7B is an explanatory diagram showing an output signal of the negative feedback amplifier without a probe, and FIG. 7B is an explanatory diagram showing an output signal of the negative feedback amplifier with a probe. As described above, even if the phase margin is set large in order to stabilize the system of the negative feedback amplifier, the contact resistance 3c and the stray capacitance 3d due to the contact of the probe cause the addition of FIGS. 7A and 7B. As shown in the figure, when the phase of the output signal increases from X degrees to X + α degrees and this X + α degree becomes exactly 180 degrees,
Since the negative feedback amplifier rings or oscillates, measurement cannot be performed under the same conditions as the actual operation inside the chip 1.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】従来の半導体集積回路
は以上のように構成されているので、内部電源の電位の
測定時における電圧計9のプローブの接触により、降圧
回路3を構成する負帰還増幅器の出力側に接触抵抗3c
および浮遊容量3dが付加されてしまい、その結果、負
帰還増幅器がリンギングや発振を引き起こす可能性が生
じ、リンギングや発振を引き起こした場合には、実際の
チップ1の内部の動作と同じ条件で測定を行うことがで
きず、電圧計9による内部電源の電位の測定精度が極め
て低下してしまうなどの課題があった。
Since the conventional semiconductor integrated circuit is constructed as described above, the negative feedback forming the step-down circuit 3 is established by contact of the probe of the voltmeter 9 when measuring the potential of the internal power supply. Contact resistance 3c on the output side of the amplifier
And the stray capacitance 3d is added. As a result, the negative feedback amplifier may cause ringing or oscillation. If ringing or oscillation occurs, measurement is performed under the same conditions as the actual operation inside the chip 1. And the measurement accuracy of the potential of the internal power supply by the voltmeter 9 is extremely reduced.

【0009】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、プローブにより接触抵抗および浮
遊容量が付加されても実際の半導体集積回路内部の動作
と同じ条件で測定を行うことができ、内部電源の電位を
高精度に測定することができる半導体集積回路を得るこ
とを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is possible to perform measurement under the same conditions as the actual operation inside a semiconductor integrated circuit even when a contact resistance and a stray capacitance are added by a probe. It is an object of the present invention to obtain a semiconductor integrated circuit capable of measuring the potential of an internal power supply with high accuracy.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体集
積回路は、N個の同一形態のトランジスタがソース−ド
レイン間で直列接続され、最上段のトランジスタのドレ
インに可変電源が供給され、最下段のトランジスタのゲ
ートに降圧回路により降圧された内部電源が供給される
トランジスタ直列回路と、基準電源と最下段のトランジ
スタのドレイン電位とを比較するコンパレータとを備え
たものである。
In a semiconductor integrated circuit according to the present invention, N transistors of the same form are connected in series between a source and a drain, a variable power supply is supplied to the drain of the uppermost transistor, and And a comparator for comparing the reference power supply with the drain potential of the lowermost transistor.

【0011】この発明に係る半導体集積回路は、最上段
のトランジスタのドレインに接続され、外部から可変電
源が供給される第1の外部パッドと、コンパレータの入
力側に接続され、外部から基準電源が供給される第2の
外部パッドと、コンパレータの出力側に接続され、コン
パレータによる比較結果を外部に出力する出力パッドと
を備えたものである。
The semiconductor integrated circuit according to the present invention is connected to the first external pad connected to the drain of the uppermost transistor and supplied with a variable power supply from the outside, and to the input side of the comparator. It is provided with a second external pad to be supplied and an output pad connected to the output side of the comparator and outputting the result of comparison by the comparator to the outside.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態1.図1はこの発明の実施の形態1による半
導体集積回路を示す構成図であり、図において、11は
チップ(半導体集積回路)、2はチップ1に供給される
外部電源である。また、チップ11において、3は負帰
還増幅器により構成され、外部電源2の電位をそれより
も低い電位の内部電源に降圧する降圧回路、4はその内
部電源ライン、5はクロック、アドレス、データ、制御
等の各信号をチップ1の外部の回路と入出力する入出力
回路、6はデコーダおよびシーケンサ等の機能を有する
周辺回路、7はメモリアレーである。なお、入出力回路
5、周辺回路6、およびメモリアレー7は、降圧回路3
により降圧された内部電源に基づいて動作するものであ
る。12はN(Nは2以上の任意の自然数)個の同一サ
イズ(形態)のトランジスタ12a〜12nがそれぞれ
ソース−ドレイン間で直列接続されたトランジスタ直列
回路であり、その最上段のトランジスタ12aのドレイ
ンに可変電源が供給され、その最下段のトランジスタ1
2nのゲートには内部電源ライン4が接続され、また、
トランジスタ12nのソースは接地されたものである。
13は基準電源と最下段のトランジスタ12nのドレイ
ン電位とを比較するコンパレータである。14は最上段
のトランジスタ12aのドレインに接続され、外部から
可変電源が供給される外部パッド(第1の外部パッ
ド)、15はコンパレータ13の入力側に接続され、外
部から基準電源が供給される外部パッド(第2の外部パ
ッド)、16はコンパレータ13の出力側に接続され、
そのコンパレータ13による比較結果を外部に出力する
出力パッドである。21はチップ11外に設けられたテ
スタであり、そのテスタ21において、21aは外部パ
ッド14にプローブを通じて可変電源を供給する電源
部、21bは外部パッド15にプローブを通じて基準電
源を供給する電源部、21cは出力パッド16からプロ
ーブを通じてコンパレータ13による比較結果を検出す
る電圧計である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below. Embodiment 1 FIG. FIG. 1 is a configuration diagram showing a semiconductor integrated circuit according to a first embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 11 denotes a chip (semiconductor integrated circuit), and reference numeral 2 denotes an external power supply supplied to the chip 1. In the chip 11, reference numeral 3 denotes a negative feedback amplifier, a step-down circuit for lowering the potential of the external power supply 2 to an internal power supply having a lower potential, 4 an internal power supply line, 5 a clock, an address, data, An input / output circuit for inputting / outputting each signal for control and the like to / from a circuit external to the chip 1, a peripheral circuit 6 having functions such as a decoder and a sequencer, and a memory array 7 are shown. The input / output circuit 5, the peripheral circuit 6, and the memory array 7 include a step-down circuit 3
It operates on the basis of the internal power supply stepped down. Reference numeral 12 denotes a transistor series circuit in which N (N is an arbitrary natural number of 2 or more) transistors 12a to 12n of the same size (form) are connected in series between the source and the drain, and the drain of the uppermost transistor 12a Is supplied with variable power, and the lowermost transistor 1
The internal power supply line 4 is connected to the gate of 2n.
The source of the transistor 12n is grounded.
Reference numeral 13 denotes a comparator for comparing the reference power supply with the drain potential of the lowermost transistor 12n. An external pad (first external pad) 14 is connected to the drain of the transistor 12a in the uppermost stage and supplied with a variable power from the outside, and 15 is connected to an input side of the comparator 13 and supplied with a reference power from the outside. An external pad (second external pad) 16 is connected to the output side of the comparator 13,
An output pad for outputting the result of comparison by the comparator 13 to the outside. Reference numeral 21 denotes a tester provided outside the chip 11. In the tester 21, reference numeral 21a denotes a power supply unit that supplies a variable power to the external pad 14 through a probe, 21b denotes a power supply unit that supplies a reference power to the external pad 15 through a probe, Reference numeral 21c denotes a voltmeter that detects a comparison result by the comparator 13 from the output pad 16 through a probe.

【0013】次に動作について説明する。図1におい
て、降圧回路3は、チップ11に供給される外部電源2
の電位をそれよりも低い電位の内部電源に降圧する。こ
の内部電源の電位は、入出力回路5、周辺回路6、およ
びメモリアレー7を構成する微細化されたトランジスタ
の素子耐圧を保証できる電位に設定されている。内部電
源ライン4によるその内部電源の供給により、入出力回
路5は、クロック、アドレス、データ、制御等の各信号
をチップ1の外部の回路と入出力し、周辺回路6は、デ
コーダおよびシーケンサ等の機能により各信号に応じて
メモリアレー7を制御し、そのメモリアレー7にデータ
を記憶させる。
Next, the operation will be described. In FIG. 1, a step-down circuit 3 includes an external power supply 2 supplied to a chip 11.
Is lowered to an internal power supply having a lower potential. The potential of the internal power supply is set to a potential that can guarantee the withstand voltage of the miniaturized transistors constituting the input / output circuit 5, the peripheral circuit 6, and the memory array 7. By the supply of the internal power by the internal power supply line 4, the input / output circuit 5 inputs and outputs signals such as clock, address, data, and control to and from a circuit outside the chip 1, and the peripheral circuit 6 includes a decoder and a sequencer. Controls the memory array 7 in accordance with each signal, and stores data in the memory array 7.

【0014】ところで、図1に示した降圧回路3により
生成される内部電源は、その降圧回路3を構成するトラ
ンジスタの閾値電圧Vth等のばらつきにより、ウエハ
上で形成される各ロット間でその内部電源の電位が異な
ってしまう。そこで、各ロットにおける内部電源の電位
を測定し、その測定された内部電源の電位に応じて予め
各ロットに設けられた抵抗等を切断して規定の内部電源
の電位になるようにトリミングを行う。この実施の形態
1では、テスタ21のプローブを外部パッド14,1
5、および出力パッド16に当て、電源部21aから外
部パッド14に可変電源を、また、電源部21bから外
部パッド15に基準電源を供給し、電圧計21cにより
出力パッド16からコンパレータ13による比較結果を
検出することにより内部電源の電位を測定する。トラン
ジスタ12aのドレインには可変電源が供給され、ま
た、トランジスタ12nのゲートには内部電源が供給さ
れているので、電源部21aの可変電源を低電位から高
電位に上昇させることにより、全てのトランジスタ12
a〜12nはオンし、さらに、可変電源を上昇させ、全
てのトランジスタ12a〜12nが飽和領域となった時
には、次式(1)が成り立つ。 Ids=(β/2)(Vgs−Vth)2 (1) 但し、Idsはドレイン電流、βはコンダクタンス、V
gsはゲート−ソース間電圧、Vthは閾値電圧であ
る。この飽和領域では、Idsが一定となり、内部電源
の電位Vgsとトランジスタ12nのVdsとが一致す
ることから、可変電源の電位を各トランジスタ12a〜
12nが均等に分圧していることになる。コンパレータ
13は、外部パッド15を通じて供給される基準電源の
一定電位と、最下段のトランジスタ12nのドレイン電
位とを比較する。全てのトランジスタ12a〜12nが
飽和領域になった状態において、トランジスタ12nの
ドレイン電位が、基準電源の一定電位以上になれば、コ
ンパレータ13の出力は、“L”レベルから“H”レベ
ルに変化する。その“L”レベルから“H”レベルの変
化を電圧計21cにより出力パッド16を通じて検出し
て、次式(2)により内部電源の電位を算出する。コン
パレータ13が“H”レベルを出力した時、すなわち、
トランジスタ12nのドレイン電位と基準電源の一定電
位とが一致した時には、 (可変電源の電位)=(基準電源の一定電位)+(内部
電源の電位)×(N−1) となる。よって、 (内部電源の電位)={(可変電源の電位)−(基準電源の一定電位)} /(N−1) (2)
By the way, the internal power supply generated by the step-down circuit 3 shown in FIG. 1 varies between lots formed on the wafer due to variations in the threshold voltage Vth of the transistors constituting the step-down circuit 3. The potential of the power supply will be different. Therefore, the potential of the internal power supply in each lot is measured, and a resistor or the like provided in advance in each lot is cut off in accordance with the measured potential of the internal power supply, and trimming is performed so that the potential of the specified internal power supply is obtained. . In the first embodiment, the probe of the tester 21 is connected to the external pads 14 and 1.
5 and the output pad 16, the power supply unit 21a supplies a variable power supply to the external pad 14, the power supply unit 21b supplies a reference power supply to the external pad 15, and the voltmeter 21c outputs the comparison result from the output pad 16 to the comparator 13. To detect the potential of the internal power supply. Since the variable power supply is supplied to the drain of the transistor 12a and the internal power supply is supplied to the gate of the transistor 12n, by raising the variable power supply of the power supply section 21a from a low potential to a high potential, 12
When a to 12n are turned on, the variable power supply is further increased, and when all the transistors 12a to 12n enter the saturation region, the following equation (1) is established. Ids = (β / 2) (Vgs−Vth) 2 (1) where Ids is the drain current, β is the conductance, and V
gs is a gate-source voltage, and Vth is a threshold voltage. In this saturation region, Ids is constant, and the potential Vgs of the internal power supply matches the Vds of the transistor 12n.
12n is equally divided. The comparator 13 compares a constant potential of a reference power supply supplied through the external pad 15 with a drain potential of the lowermost transistor 12n. In a state where all the transistors 12a to 12n are in the saturation region, if the drain potential of the transistor 12n becomes equal to or higher than the fixed potential of the reference power supply, the output of the comparator 13 changes from "L" level to "H" level. . The change from the "L" level to the "H" level is detected by the voltmeter 21c through the output pad 16, and the potential of the internal power supply is calculated by the following equation (2). When the comparator 13 outputs “H” level,
When the drain potential of the transistor 12n matches the constant potential of the reference power supply, (potential of the variable power supply) = (constant potential of the reference power supply) + (potential of the internal power supply) × (N−1). Therefore, (potential of internal power supply) = {(potential of variable power supply) − (constant potential of reference power supply)} / (N−1) (2)

【0015】以上のように、この実施の形態1によれ
ば、出力パッド16にテスタ21のプローブを当てれ
ば、そのプローブによる接触抵抗および浮遊容量がコン
パレータ13の出力側に付くことになるが、それら接触
抵抗および浮遊容量による影響は、最下段のトランジス
タ12nのゲートにより遮断され、降圧回路3の負帰還
増幅器に影響を及ぼすことがないため、負帰還増幅器
は、リンギングや発振を引き起こすことなく、実際のチ
ップ11の内部の動作と同じ条件で測定を行うことがで
き、内部電源の電位を高精度に測定することができる。
また、内部電源の電位の測定時には、テスタ21から可
変電源を外部パッド14に供給すると共に、基準電源を
外部パッド15に供給し、さらに、テスタ21によりコ
ンパレータ13による比較結果を出力パッド16から入
力するだけで測定することができ、極めて容易に内部電
源の電位を測定することができる。
As described above, according to the first embodiment, if the probe of the tester 21 is applied to the output pad 16, the contact resistance and the stray capacitance of the probe are applied to the output side of the comparator 13. The influence of the contact resistance and the stray capacitance is cut off by the gate of the transistor 12n at the lowermost stage and does not affect the negative feedback amplifier of the step-down circuit 3. Therefore, the negative feedback amplifier does not cause ringing or oscillation. The measurement can be performed under the same conditions as the actual operation inside the chip 11, and the potential of the internal power supply can be measured with high accuracy.
When measuring the potential of the internal power supply, the tester 21 supplies a variable power supply to the external pad 14, supplies a reference power supply to the external pad 15, and further uses the tester 21 to input the comparison result of the comparator 13 from the output pad 16. Measurement, and the potential of the internal power supply can be measured very easily.

【0016】なお、上記実施の形態1では、可変電源お
よび基準電源をテスタ21から外部パッド14,15を
通じて供給したが、可変電源および基準電源をチップ1
1の内部の回路により生成しても良く、この場合は、外
部パッド14,15を設けなくても良い。
In the first embodiment, the variable power supply and the reference power supply are supplied from the tester 21 through the external pads 14 and 15.
1, the external pads 14 and 15 need not be provided.

【0017】[0017]

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、N個
の同一形態のトランジスタがソース−ドレイン間で直列
接続され、最上段のトランジスタのドレインに可変電源
が供給され、最下段のトランジスタのゲートに降圧回路
により降圧された内部電源が供給されるトランジスタ直
列回路と、基準電源と最下段のトランジスタのドレイン
電位とを比較するコンパレータとを備えるように構成し
たので、内部電源の電位は、コンパレータにより最下段
のトランジスタのドレイン電位が基準電源の電位以上に
なったことを検出した時の可変電源の電位と、基準電源
の電位と、トランジスタ直列回路のトランジスタの個数
とに応じて測定することができる。また、コンパレータ
の出力側にテスタ等のプローブを当てれば、そのプロー
ブによる接触抵抗および浮遊容量がコンパレータの出力
側に付くことになるが、それら接触抵抗および浮遊容量
による影響は、最下段のトランジスタのゲートにより遮
断され、降圧回路の負帰還増幅器に影響を及ぼすことが
ないため、負帰還増幅器は、リンギングや発振を引き起
こすことなく、実際の半導体集積回路内部の動作と同じ
条件で測定を行うことができ、内部電源の電位を高精度
に測定することができる半導体集積回路が得られる効果
がある。
As described above, according to the present invention, N transistors of the same type are connected in series between the source and the drain, the variable power supply is supplied to the drain of the uppermost transistor, and the lowermost transistor A transistor series circuit in which the internal power supply stepped down by the step-down circuit is supplied to the gate of the transistor and a comparator for comparing the reference power supply with the drain potential of the lowermost transistor, so that the potential of the internal power supply is When the comparator detects that the drain potential of the lowermost transistor is equal to or higher than the potential of the reference power supply, the measurement is performed in accordance with the potential of the variable power supply, the potential of the reference power supply, and the number of transistors in the transistor series circuit. Can be. If a probe such as a tester is applied to the output side of the comparator, the contact resistance and stray capacitance of the probe will be applied to the output side of the comparator. Since the gate is cut off and does not affect the negative feedback amplifier of the step-down circuit, the negative feedback amplifier can perform measurement under the same conditions as actual internal operation of the semiconductor integrated circuit without causing ringing or oscillation. This has the effect of providing a semiconductor integrated circuit capable of measuring the potential of the internal power supply with high accuracy.

【0018】また、この発明によれば、最上段のトラン
ジスタのドレインに接続され、外部から可変電源が供給
される第1の外部パッドと、コンパレータの入力側に接
続され、外部から基準電源が供給される第2の外部パッ
ドと、コンパレータの出力側に接続され、コンパレータ
による比較結果を外部に出力する出力パッドとを備える
ように構成したので、内部電源の電位の測定時には、テ
スタから可変電源を第1の外部パッドに供給すると共
に、基準電源を第2の外部パッドに供給し、さらに、テ
スタによりコンパレータによる比較結果を出力パッドか
ら入力するだけで測定することができ、極めて容易に内
部電源の電位の測定を行うことができる半導体集積回路
が得られる効果がある。
According to the present invention, the first external pad connected to the drain of the uppermost transistor and supplied with a variable power from the outside and the input side of the comparator and supplied with the reference power from the outside A second external pad, and an output pad connected to the output side of the comparator and outputting the result of comparison by the comparator to the outside. The reference power supply is supplied to the second external pad while being supplied to the first external pad, and the tester can measure the result of the comparison by simply inputting the comparison result from the comparator from the output pad. There is an effect that a semiconductor integrated circuit capable of measuring a potential can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 この発明の実施の形態1による半導体集積回
路を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a semiconductor integrated circuit according to a first embodiment of the present invention;

【図2】 従来の半導体集積回路を示す構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram showing a conventional semiconductor integrated circuit.

【図3】 降圧回路を構成する負帰還増幅器を示す説明
図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a negative feedback amplifier constituting a step-down circuit.

【図4】 負帰還増幅器の入出力信号を示す説明図であ
る。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing input / output signals of a negative feedback amplifier.

【図5】 内部電源の電位測定方法を示す説明図であ
る。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a method for measuring a potential of an internal power supply.

【図6】 負帰還増幅器の出力側に形成される接触抵抗
および浮遊容量を示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing contact resistance and stray capacitance formed on the output side of a negative feedback amplifier.

【図7】 プローブの有無に応じた負帰還増幅器の出力
信号を示す説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing output signals of a negative feedback amplifier according to the presence or absence of a probe.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 外部電源、3 降圧回路、4 内部電源ライン、5
入出力回路、6 周辺回路、7 メモリアレー、11
チップ(半導体集積回路)、12 トランジスタ直列
回路、12a〜12n トランジスタ、13 コンパレ
ータ、14 外部パッド(第1の外部パッド)、15
外部パッド(第2の外部パッド)、16出力パッド、2
1 テスタ、21a,21b 電源部、21c 電圧
計。
2 external power supply, 3 step-down circuit, 4 internal power supply line, 5
I / O circuit, 6 peripheral circuit, 7 memory array, 11
Chip (semiconductor integrated circuit), 12-transistor series circuit, 12a to 12n transistors, 13 comparator, 14 external pad (first external pad), 15
External pad (second external pad), 16 output pads, 2
1 Tester, 21a, 21b power supply section, 21c voltmeter.

───────────────────────────────────────────────────── 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) G11C 16/02 G11C 17/00 601Z ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) G11C 16/02 G11C 17/00 601Z

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 負帰還増幅器により構成され、外部電源
をそれよりも電位の低い内部電源に降圧する降圧回路
と、N(Nは2以上の任意の自然数)個の同一形態のト
ランジスタがそれぞれソース−ドレイン間で直列接続さ
れ、その最上段のトランジスタのドレインに可変電源が
供給され、その最下段のトランジスタのゲートに上記降
圧回路により降圧された内部電源が供給されるトランジ
スタ直列回路と、基準電源と上記最下段のトランジスタ
のドレイン電位とを比較するコンパレータとを備えた半
導体集積回路。
1. A step-down circuit comprising a negative feedback amplifier for stepping down an external power supply to an internal power supply having a lower potential, and N (N is an arbitrary natural number of 2 or more) transistors of the same form each having a source. A transistor series circuit in which a drain is connected in series, a variable power supply is supplied to a drain of the uppermost transistor, and an internal power supply stepped down by the step-down circuit is supplied to a gate of the lowermost transistor; And a comparator for comparing a drain potential of the lowermost transistor with a comparator.
【請求項2】 最上段のトランジスタのドレインに接続
され、外部から可変電源が供給される第1の外部パッド
と、コンパレータの入力側に接続され、外部から基準電
源が供給される第2の外部パッドと、コンパレータの出
力側に接続され、そのコンパレータによる比較結果を外
部に出力する出力パッドとを備えたことを特徴とする請
求項1記載の半導体集積回路。
2. A first external pad connected to the drain of the uppermost transistor and supplied with an external variable power supply, and a second external pad connected to the input side of the comparator and supplied with an external reference power supply 2. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, further comprising: a pad; and an output pad connected to an output side of the comparator and outputting a comparison result by the comparator to the outside.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7518201B2 (en) 2001-09-28 2009-04-14 Epcos Ag Method for encapsulating an electrical component, and surface acoustic wave device encapsulated using said method

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