JP2008298677A - 半導体装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】データのセットアップ・ホールド特性の測定系による誤差を低減し、より正確なセットアップ・ホールド特性を測定できる半導体装置の提供。
【解決手段】入出力端子からデータストローブ信号を受ける初段回路SIからの出力信号IDQSと、入力端子からデータマスク信号を受ける初段回路MIからの出力信号IDMを、第1、第2の入力にそれぞれ受け、制御信号に基づき、第1、第2の入力に受けた信号を第1、第2の出力DQSI、DMIからそのまま出力するか、又は、受けた信号を入れ替えて第2、第1の出力から出力する信号セレクタ回路SELと、データ端子からデータ信号を受ける初段回路DIからの出力信号を受けるバッファ回路BFと、バッファ回路からの信号をラッチするデータラッチ回路DLDと、を備え、データラッチ回路DLDは、信号セレクタ回路SELの第1の出力DQSIからの信号を、ラッチタイミング信号として入力する。
【選択図】図1

Description

本発明は半導体装置に関し、特に、セットアップ、ホールド特性等のAC特性の測定に好適な構成を備えた半導体装置に関する。
データの入出力において入出力タイミングを決めるIOピンであるストローブ信号を有する半導体記憶装置において、IOピンであるストローブ信号の初段回路出力信号と別入力であるドライバピンの初段回路出力信号をモード設定やテスト機能において入れ換える。
図6に、従来の半導体記憶装置(DDR(Double Data Rate) SDRAM(Synchronous DRAM))の構成の一例を示す。図6を参照すると、
入出力端子DQ0〜DQnに対応して設けられ、入出力端子データDQ0〜DQnに入力DINが接続され、基準電圧VREFと比較して出力端子IDQTからそれぞれ信号IDQT0〜IDQTnを出力するレシーバ(入力バッファ)からなる複数(n+1個)の初段回路DIと、
入出力端子DQSに対応して設けられ、ストローブ信号DQSを入力DINに入力し、基準電圧VREFと比較してIDQSを出力するレシーバ回路からなる初段回路SIと、
入力端子DMに対応して設けられ、DM信号を入力し、基準電圧VREFと比較してIDMを出力するレシーバからなる初段回路MIと、
初段回路DIからの信号IDQT0〜IDQTnをそれぞれ入力し、IDQSに応答してラッチし、ラッチデータ(DIR0、DIF0)、…(DIRn、DIFn)を出力する複数のラッチ回路DLDと、
初段回路MIからのIDMをIDQSの立ち上がり、立ち下がりのタイミングでのラッチデータ(DMR、DMF)を出力するラッチ回路DLMと、
を備えている。
データストローブ信号(DQS)は、双方向ストローブ信号であり、データ入出力時に、基準クロックとして機能する。リードサイクル時には、DQSのエッジ(立ち上がり、立ち下がりのエッジ)とリードデータのエッジは一致する。ライトサイクル時には、コントローラはクロックに同期したデータストローブ信号(DQS)を制御し、DDR SRAMはデータストローブ信号DQSに基づきデータを取り込む。
DMはライトマスクイネーブル信号であり、HIGHのとき、データをマスクする。
入出力端子DQ0〜DQn、DQSは不図示の半導体試験装置のIOピンに接続され、入力端子DMは不図示の半導体試験装置のドライバピンに接続される。
半導体試験装置や試験用ボード構成において、ドライバピンよりIOピンの方がコンパレータ用の配線や負荷が大きい。
負荷が大きいIOピンは、入力波形として、ドライバピンの入力波形より傾き(電圧変化量/単位時間)が小さく鈍った波形になってしまう。
このため、高速で動作させようとした場合、半導体試験装置から試験用ボードに対して入力するレベルは、プログラム等で設定したレベルまで振幅しない状態となってしまう。
また、入力波形の傾きが小さいため、ジッタと呼ばれる誤差を多く含んでしまう。これは、高速かつ入力振幅設定を大きくした場合に、より顕著にあらわれる。
なお、内部信号の切換えを行う構成として、特許文献1には、マスクアドレス信号IDQMをそのまま又はデコードしたマスクアドレス信号を、テストモード時の入出力データ端子の減少に伴うアドレス端子に割り付けることで端子数の増加を抑制する構成が開示されている。すなわち、テストモード活性化信号がHIGHのとき内部マスクデコード信号として内部に供給し、テストモード活性化信号がLOWのとき内部アドレスマスク信号をそのまま同位相の信号として内部に供給する。また、特許文献2には、初段回路とラッチ回路の間にバッファ手段を直列に接続した構成が開示されている。しかしながら、特許文献1、2には、IOピンの方がドライバピンの入力波形より、波形が鈍り、ジッタを多く含んでしまうことによるデータのセットアップ・ホールド特性の測定系による誤差を低減するという技術的課題(後述される本発明が解決しようとする課題)とは全く無関係の構成が開示されているだけである。
特開2003−151300号公報 特開2000−231787号公報
半導体試験装置においては、ドライバピンではドライバ制御部のみ備えればよいのに対して、IOピンでは、ドライバ制御部とコンパレータ制御部も含むため、IOピンのジッタの方がドライバピンのジッタより大きく設定されていることが多い。
上記のことから、IOピンであるデータをIOピンであるデータストローブ信号で取り込むことは、互いに入力波形の傾きが小さく、ジッタを多く含んでいるため、正確な条件で取り込みが行われない。そのため、正確な入力セットアップ・ホールドが測定できないという問題があった。
これを、DDR(Double Data Rate)−SDRAM(Synchronous DRAM)におけるデータストローブ信号DQSによる、データ信号DQ/ライトマスクイネーブル信号DMのラッチ回路によるサンプリングに関して、I/OピンであるDQSでDQ/DMのデータを高速で取り込もうとした場合、前述したようにDQSの入力信号が設定レベルに達しないことと、ジッタが大きいために、対応する信号の初段回路(レシーバ回路)の出力信号もジッタを多く含んだものとなる。
サンプリングされるデータ信号DQもIOピンであるため、同様に、ジッタが大きいものとなってしまい、ジッタの大きいもの同士で決まるセットアップ、ホールド特性は、本来の特性とはずれたものとなってしまう。
したがって、本発明の目的は、テスト時における、セットアップ、ホールド特性の測定をより正確なものとすることができる半導体装置を提供することにある。
本願で開示される発明は、前記課題を解決するため、概略以下の構成とされる。
本発明は、半導体試験装置や試験用ボードが持つIOピンのジッタとドライバピンのジッタの差を、デバイス内の構成を工夫することで、測定上、見えないようにしたものである。
本発明の一のアスペクト(側面)に係る半導体装置は、入出力端子である第1の端子に接続する第1の初段回路から出力される信号と、入力端子である第2の端子に接続する第2の初段回路から出力される信号とを、第1、第2の入力にそれぞれ受け、入力された制御信号に基づき、前記第1、第2の入力に受けた信号を第1、第2の出力からそのまま出力するか、又は、前記第1、第2の入力に受けた信号を入れ替えて第2、第1の出力から出力する信号セレクタ回路と、
前記信号セレクタ回路の前記第1の出力を、ラッチタイミング信号として入力するラッチ回路と、
入出力端子又は入力端子である第3の端子に接続する第3の初段回路の出力と前記ラッチ回路の入力との間に挿入され、前記信号セレクタ回路での遅延に対応する時間分、前記第3の初段回路からの出力を遅延させる回路と、を備えている。
本発明においては、入出力端子である第1の端子よりデータストローブ信号を受ける第1の初段回路からの出力信号と、入力端子である第2の端子よりデータマスク信号を受ける第2の初段回路からの出力信号を、第1、第2の入力にそれぞれ受け、入力された制御信号に基づき、前記第1、第2の入力に受けた信号を第1、第2の出力からそのまま出力するか、又は、前記第1、第2の入力に受けた信号を入れ替えて第2、第1の出力から出力する信号セレクタ回路と、
入出力端子であるデータ端子よりデータ信号を受ける第3の初段回路からの出力信号を受けるバッファ回路と、
前記バッファ回路からの信号をラッチするデータラッチ回路と、
を備え、
前記データラッチ回路は、前記信号セレクタ回路の第1の出力からの信号を、ラッチタイミング信号として入力する。
本発明において、テスト時、前記第1の端子には、半導体試験装置のIOピンからの信号が供給され、テスト時、前記第2の端子には、前記半導体試験装置のドライバピンからの信号が供給され、セットアップ、ホールド特性のテスト時に、前記信号セレクタ回路は、前記第1、第2の入力に受けた信号を入れ替えて第2、第1の出力から出力する。
本発明によれば、IOピンであるデータの取り込みがジッタの少ないドライバピンによる取り込みとなるため、半導体装置のセットアップ、ホールド特性の測定をより正確なものとすることができる。
上記した本発明についてさらに詳細に説述すべく添付図面を参照して以下に説明する。本発明は、データの入出力において入出力タイミングを決めるストローブ信号用の入出力端子を有する半導体装置において、入出力端子(テスト時、半導体試験装置のIOピンからの信号供給を受ける)の初段回路からの出力信号と、別の入力端子(テスト時、半導体試験装置のドライバピンからの信号供給を受ける)の初段回路からの出力信号を、モード設定やテスト機能において入れ換えることができる機能を有する。信号の入換えにより、半導体試験装置のIOピンであるデータの取り込みがジッタの少ない半導体試験装置のドライバピンによる取り込みとなるため、従来の測定よりも、正確に、入力セットアップ・ホールドを測定することができる。以下実施例に即して説明する。
図1は、本発明の第1の実施例の構成を示す図である。図1を参照すると、本実施例は、DQS、DMの初段回路の出力信号を選択するセレクト回路を備えている。
入出力端子DQ0〜DQnに対応して設けられ、入出力端子データDQ0〜DQnに入力DINが接続され、基準電圧VREFと比較して出力端子IDQTからそれぞれ信号IDQT0〜IDQTnを出力するレシーバ(入力バッファ)からなる複数(n+1個)の初段回路DIと、
入出力端子DQSに対応して設けられ、データストローブ信号DQSを入力DINに入力し、基準電圧VREFと比較してIDQSを出力するレシーバ回路からなる初段回路SIと、
入力端子DMに対応して設けられ、DM信号を入力し、基準電圧VREFと比較してIDMを出力するレシーバからなる初段回路MIと、
初段回路DIからの信号IDQT0〜IDQTnをそれぞれ入力する複数(n+1個)のバッファ回路BFと、
初段回路SI、MIからのIDQS、IDMを入力し、制御信号TSELDにより、入力される2信号をそのまま出力するか入れ換えて出力する信号セレクト回路SELと、
バッファ回路BFからの出力信号BD0〜BDnをそれぞれ入力し、信号セレクト回路SELから出力されるDQSIに応答してラッチし、DQSIの立ち上がり、立ち下がりのタイミングでのラッチデータ(DIR0、DIF0)、…(DIRn、DIFn)を出力する複数のラッチ回路DLDと、
信号セレクト回路SELからのDMIをDQSIの立ち上がり、立ち下がりのタイミングでのラッチデータ(DMR、DMF)を出力するラッチ回路DLMと、
を備えている。入出力端子DQ0〜DQn、DQSは不図示の半導体試験装置のIOピンに接続され、入力端子DMは不図示の半導体試験装置のドライバピンに接続される。
バッファ回路BFは、信号セレクト回路SELと同等の遅延を持つ。
信号セレクト回路SELは、TSELD信号により、入力される2信号を入れ換えて、出力する。
図2は、図1の信号セレクト回路SELの構成の一例を示す図である。図2を参照すると、信号セレクト回路SELは、
TSELD信号を入力して、TSELD信号を反転した信号をTSELDB信号として出力するインバータ1と、
IDQS信号とTSELDB信号を入力し、2つの入力の否定論理積結果をPDQSA信号として出力する2入力NAND2と、
IDM信号とTSELD信号を入力し、2つの入力の否定論理積結果をPDQSB信号として出力する2入力NAND3と、
IDQS信号とTSELD信号を入力し、2つの入力の否定論理積結果をPDMA信号として出力する2入力NAND4と、
IDM信号とTSELDB信号を入力し、2つの入力の否定論理積結果をPDMB信号として出力する2入力NAND5と、
PDQSA信号とPDQSB信号を入力し、2つの入力の否定論理積結果をDQSI信号として出力する2入力NAND6と、
PDMA信号とPDMB信号を入力し、2つの入力の否定論理積結果をDMI信号として出力する2入力NAND7と、
を備えている。
TSELD信号がLOWレベルのとき、TSELDBはHIGHとなり、NAND2の出力PDQSAはIDQSを反転した値、NAND3の出力PDQSBはHIGHとなり、NAND6は、NAND2の出力PDQSAを反転した信号、すなわち、IDQSを出力する。NAND5の出力PDMBはIDMを反転した値、NAND4の出力PDMAはHIGHとなり、NAND7は、NAND5の出力PDMBを反転した信号、すなわち、IDMを出力する。DQSI、DMIからIDQS、IDMを出力する。
TSELD信号がHIGHレベルのとき、TSELDBはLOWとなり、NAND2の出力PDQSAはHIGH、NAND3の出力PDQSBはIDMを反転した信号となり、NAND6は、NAND3の出力PDQSBを反転した信号、すなわち、IDMを出力する。NAND5の出力PDMBはHIGHとなり、NAND4の出力PDMAはIDQSを反転した値、NAND7は、NAND4の出力PDMAを反転した信号、すなわち、IDQSを出力する。すなわち、DQSI、DMIからIDM、IDQSを出力する。
本実施例では、信号セレクト回路SELは、IOピンでかつDQnとデータラッチ回路DLDおよびDLMで、データを取り込むためのトリガクロックであるDQSI信号を初段回路SI、MIから出力されるIDQS、IDM信号の一方を選択する。TSELDは外部からのコマンドにて、LOW、HIGHに設定される。
TSELDがLOWの場合は、DQSI信号には、IDQS信号の2入力NAND2段分の遅延を生じたものが出力され、DMIには、IDM信号の2入力NAND2段分の遅延を生じたものが出力されることになる。すなわち、外部DQS信号から作られた信号がデータラッチ回路のラッチ用トリガクロック(ラッチタイミング信号)となる。
これは、図6において、データラッチ回路までの到達時間が、2入力NAND2段分の遅延だけ遅れた状態と同じであるため、データのセットアップ・ホールド特性は従来とかわりはない。
一方、TSELDがHIGHの場合は、図2において、TSELDB信号がLOWとなるので、DQSI信号にはIDM信号の2入力NAND2段分の遅延を生じたものが出力され、DMIにはIDQS信号の2入力NAND2段分の遅延を生じたものが出力される。すなわち、外部DM信号から作られた信号がデータラッチ回路のラッチ用トリガクロックとなる。
図1のバッファ回路BFは、信号セレクト回路SELにおける2入力NAND2段分の遅延をラッチするデータ側にも持たせるために設けられている。
図3は、半導体試験装置21とテストボード11の接続例を示す図である。IOピンの入出力部およびドライバピン出力部のみが示されている。
テストボード11は、半導体試験装置21のコンパレータ部22−1とワイヤ31を介して接続されるように指定されている出力群12、半導体試験装置21のドライバ部22−2とワイヤ31を介して接続されるように指定されている入力群13、DUT(不図示)が挿入されるソケット部14を備えている。
半導体試験装置21は、コンパレータ部22−1とドライバ部22−2を備えるIOピン22、ドライバ部のみを備えるドライバピン23を備えている。
IOピン22は、テストボード11の出力群12、入力群13の1つに電気的に接続され、ドライバピン23であれば、入力群13の1つに電気的に接続される。
図3に示したように、IOピン22においては、ドライバピン23に対して基板配線やワイヤ31が増えていることから、その負荷は、ドライバピン23に対して大きくなり、高速に大きな振幅を入力として得たい場合、その負荷により、ソケット部14での波形は所定のレベルに到達する前に次の動作に移ってしまうことがある。
図4に、この場合の波形例を示す。図4は、ドライバピンであるDM信号、IOピンであるDQSおよびDQn信号の波形例を示している。高速動作時において、HIGHレベルであるVIHとLOWレベルのVILの差を大きく設定した場合、負荷の大きいIOピンであるDQSおよびDQn信号は所定のレベルであるHIGHレベルであるVIH、LOWレベルであるVILに到達できず、波形の傾き(電圧変化/単位時間)もDMピンの波形に比べて小さくなっている。この傾きが小さいことは初段回路において特性悪化、すなわち初段回路の出力信号の変動(ジッタ)を大きくしてしまう。
また、一般に半導体試験装置のベンダー側から、半導体試験装置から送られる信号に対してジッタと呼ばれる波形の変動量が提示されている。
このジッタはドライバピンとIOピンで分けられていることがあり、IOピンの方が、値が大きく設定されていることが多い。
IOピンにおいて、初段回路の出力波形は、ドライバピンの波形とは異なり、大きなジッタを持ったものとなってしまう。
例として、ダブルデータレートで動作する半導体記憶装置DDR−SDRAMにおいてIOピンであるデータをストローブする信号DQSはIOピンであり、IOピンであるデータDQn信号のラッチ用信号であるから、データのセットアップ・ホールド特性は、IOピン同士で決まるパラメータとなる。これはジッタがIOピンのジッタの倍見えることを意味している。このため、データのセットアップ・ホールド特性は実際の特性とは異なる結果となってしまう(従来技術の課題)。
そこで、本発明では、この現象を低減するために、図2の信号セレクト回路SELを用いて、データラッチ用信号であるIOピンDQSの初段回路の出力信号と、ドライバピンであるDMの初段回路の出力信号を入れ換えることで、ドライバピンであるDMの初段回路出力信号がトリガ信号となり、IOピンであるDQS,DQnの初段回路出力信号が取り込まれる信号となる。
このため、IOピンのジッタとして現れるのはラッチされるDQn側の信号のみであるため、ジッタは入れ換える前のIOピンのジッタとドライバピンのジッタの差分が低減できる。
図5は、図1の動作波形を示す図である。図5(A)は、IOピンにおける入力波形の影響によるジッタを説明するための図であり、DQSの初段回路の出力IDQSのジッタ、IOピンであるDQの初段回路の出力IDQTnのジッタが示されている。
図5(B)は、図1において、TSELDがLOWレベルのとき、データラッチ回路DLDにおけるセットアップタイムtDSとホールドタイムtDHを説明するための図である。TSELDがLOWレベルのとき、DQSIはIDQSが用いられるため、トリガークロックのジッタの影響を受ける。
図5(C)は、図1において、TSELDがHIGHレベルのとき、データラッチ回路DLDにおけるセットアップタイムtDSとホールドタイムtDHを説明するための図である。TSELDがHIGHレベルのとき、DQSIはIDM(テスタのドライバピンからの信号)が用いられるため、ジッタは少ない。
本実施例の作用効果を説明する。
IOピンの方がドライバピンの入力波形より、波形が鈍り、ジッタを多く含んでしまうことによるデータのセットアップ・ホールド特性の測定系による誤差を低減し、より正確なデータのセットアップ・ホールド特性を測定できる。これは、本実施例においては、信号セレクト回路SELおよびバッファ回路BFを設け、外部からのコマンド等により、信号セレクト回路SELに入力されている制御信号TSELDをHIGHレベルに設定することで、ラッチ回路のラッチタイミング信号を、ドライバピンであるDM信号から作られた信号に切り替える構成としたことによる。
本発明は、データの入出力において入出力タイミングを決めるIOピンであるストローブ信号を有する半導体装置に適用することができる。なお、上記の特許文献の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示(請求の範囲を含む)の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素の多様な組み合わせないし選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。
本発明の一実施例の構成を示す図である。 本発明の一実施例の信号セレクト回路の構成を示す図である。 半導体試験装置(IOピンの入出力部とドライバピンの出力部)とテストボードの接続の様子を示す図である。 高速動作時のIOピン及びドライバピンのDUT位置における入力波形を示す図である。 本発明の一実施例の動作を示すタイミング波形である。 従来の半導体記憶装置の構成を示す図である。
符号の説明
1 インバータ
2、3、4、5、6、7 NAND回路
11 テストボード
12 出力群
13 入力群
14 ソケット部
21 半導体試験装置
22 IOピン
22−1 コンパレータ部
22−2 ドライバ部
23 ドライバピン
31 ワイヤ

Claims (5)

  1. 入出力端子である第1の端子に接続する第1の初段回路から出力される信号と、入力端子である第2の端子に接続する第2の初段回路から出力される信号とを、第1、第2の入力にそれぞれ受け、入力された制御信号に基づき、前記第1、第2の入力に受けた信号を第1、第2の出力からそのまま出力するか、又は、前記第1、第2の入力に受けた信号を入れ替えて第2、第1の出力から出力する信号セレクタ回路と、
    前記信号セレクタ回路の前記第1の出力を、ラッチタイミング信号として入力するラッチ回路と、
    入出力端子又は入力端子である第3の端子に接続する第3の初段回路の出力と前記ラッチ回路の入力との間に挿入され、前記信号セレクタ回路での遅延に対応する時間分、前記第3の初段回路からの出力を遅延させる回路と、
    を備えている、ことを特徴とする半導体装置。
  2. 入出力端子である第1の端子よりデータストローブ信号を受ける第1の初段回路からの出力信号と、
    入力端子である第2の端子よりデータマスク信号を受ける第2の初段回路からの出力信号を、第1、第2の入力にそれぞれ受け、入力された制御信号に基づき、前記第1、第2の入力に受けた信号を第1、第2の出力からそのまま出力するか、又は、前記第1、第2の入力に受けた信号を入れ替えて第2、第1の出力から出力する信号セレクタ回路と、
    入出力端子であるデータ端子よりデータ信号を受ける第3の初段回路からの出力信号を受けるバッファ回路と、
    前記バッファ回路からの信号をラッチするデータラッチ回路と、
    を備え、
    前記データラッチ回路は、前記信号セレクタ回路の第1の出力からの信号を、ラッチタイミング信号として入力する、ことを特徴とする半導体装置。
  3. テスト時、前記第1の端子には、半導体試験装置のIOピンからの信号が供給され、
    テスト時、前記第2の端子には、前記半導体試験装置のドライバピンからの信号が供給され、
    セットアップ、ホールド特性のテスト時に、前記信号セレクタ回路は、前記制御信号に基づき、前記第1、第2の入力に受けた信号を入れ替えて第2、第1の出力から出力する、ことを特徴とする請求項1又は2記載の半導体装置。
  4. 前記各初段回路は、レシーバ回路である、請求項1乃至3のいずれか一記載の半導体装置。
  5. 同期型半導体記憶装置を含む、請求項1乃至4のいずれか一記載の半導体装置。
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