KR100448857B1 - Apparatus for measuring supply current and current consumption of internal voltage generator, especially including transfer unit, external measurement unit, integrated pad and switching unit - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 디램을 비롯하여 전압 발생기를 사용하는 각종 메모리 장치에서의 내부전압 발생기의 공급 및 소모전류 측정장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 메모리장치 전체의 공급전류와 소모전류의 측정뿐만 아니라 회로상의 중요한 요체가 되는 고전압 발생기와 기판 바이어스전압 발생기의 정확한 공급 및 소모전류의 측정이 가능하도록 하여 테스트 및 불량분석을 효율적으로 할 수 있도록 한 내부전압 발생기의 공급 및 소모전류 측정장치에 관한 것이다.The present invention relates to a device for measuring supply and power consumption of an internal voltage generator in various memory devices including a DRAM and a voltage generator. The present invention relates to an apparatus for measuring supply and consumption current of an internal voltage generator, which enables accurate measurement and supply current consumption of high voltage generators and substrate bias voltage generators, which are essential elements.
일반적으로, 메모리 테스트를 함에 있어서 전체의 소모전류 및 공급전류의 측정뿐만 아니라 특정부분, 특히 회로상에서 중요한 요체가 될 만한 부분은 그 회로만의 각종 AC 및 DC 전류의 측정이 필요하며, 전압 발생기의 경우는 더더욱 그러하다.In general, in the memory test, not only the measurement of the total current consumption and the supply current, but also the specific parts, especially the important parts of the circuit, need to measure the various AC and DC currents of the circuit. The case is even more so.
그리고, 디램(DRAM)이 여러가지 동작을 함에 있어서 소모 및 공급되는 전류에 관한 정보는 효율적인 설계의 초석이 되기 때문에, 테스트 또는 불량분석을 함에 있어서 칩 전체에 흐르는 소모전류 및 공급전류뿐만 아니라 전류가 많이 흐르는 특정 회로의 정확한 소모 및 공급전류를 측정할 필요가 있다.In addition, since the information on the current consumed and supplied when the DRAM operates in various ways becomes a cornerstone of an efficient design, a large amount of current as well as a current consumption and a supply current flowing through the chip during the test or failure analysis are large. It is necessary to measure the exact consumption and supply current of the particular circuit flowing.
그런데, 종래에는 칩의 공급 및 소모전류를 측정할 때 전원전압(Vdd) 패드나 접지전압(Vss) 패드에서의 소모전류의 양을 측정함으로써 칩 전체의 공급 및 소모전류를 측정할 뿐이었으며, 또한 설계 명세서상에서도 전체 소모전류만을 다룰 뿐이었다.However, conventionally, when measuring the supply and consumption current of the chip, only the supply and consumption current of the entire chip was measured by measuring the amount of current consumption at the power supply voltage (Vdd) pad or the ground voltage (Vss) pad. The design specification only covered the total current consumption.
그래서, 종래에는 회로 설계시에 AC 및 DC 특성에 맞는 회로의 크기를 미리 정하는 것이 불가능하며, 적절한 전위와 전류의 조절로 시스템의 성능과 이상 여부를 진단하는 것이 어려워서 효율향상면에서도 떨어지는 문제점이 있었다.Therefore, in the conventional circuit design, it is impossible to predetermine the size of the circuit suitable for AC and DC characteristics, and it is difficult to diagnose the performance and abnormality of the system by adjusting the proper potential and current, and thus, there is a problem in that it is inferior in efficiency improvement. .
따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 내부전압 발생기의 공급 및 소모전류를 측정함으로써 성능과 이상여부를 판단하여 설계시 회로의 효율향상을 도모한 내부전압 발생기의 공급 및 소모전류 측정장치를 제공하는데 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to determine the performance and abnormality by measuring the supply and current consumption of the internal voltage generator to improve the efficiency of the circuit in the design of the internal voltage generator. To provide a supply and current consumption measuring device.
도 1 은 본 발명에 의한 내부전압 발생기의 공급 및 소모전류 측정장치를 구비한 반도체 메모리 장치를 나타낸 구성도1 is a block diagram illustrating a semiconductor memory device including an internal voltage generator supply and consumption current measurement device according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2 는 도 1 의 전류변화에 따른 고전압/기판 바이어스전압의 변화 그래프FIG. 2 is a graph of variation of high voltage / substrate bias voltage according to the current change of FIG. 1.
도 3 은 도 1 의 고전압/기판 바이어스전압에 따른 소모전류의 변화 그래프3 is a graph showing a change in current consumption according to the high voltage / substrate bias voltage of FIG.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10 : 고전압 발생기 20 : 기판 바이어스전압 발생기10: high voltage generator 20: substrate bias voltage generator
30 : 외부 측정기 40 : 통합 패드30: external meter 40: integrated pad
50 : 스위치50: switch
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 내부전압 발생기의 공급 및 소모전류 측정장치는 고전압 발생기와 기판 바이어스전압 발생기의 출력전압을 선택적으로 전달하는 제1 및 제2 전달수단과, 메모리 내부로 인가되는 전압 및 전류량을 변화시켜 상기 고전압 발생기 및 기판 바이어스전압 발생기의 공급 및 소모전류를 측정하는 외부 측정수단과, 상기 제1 및 제2 전달수단과 외부 측정수단의 사이에 연결되어 고전압 및 기판 바이어스전압을 상기 외부 측정수단으로 제공하는 통합 패드와, 상기 제1 및 제2 전달수단을 선택적으로 활성화시키는 스위칭 수단을 구비한다.In order to achieve the above object, the internal voltage generator supply and current consumption measuring apparatus according to the present invention is applied to the first and second transfer means for selectively transferring the output voltage of the high voltage generator and the substrate bias voltage generator, and applied into the memory External measurement means for measuring supply and consumption current of the high voltage generator and the substrate bias voltage generator by varying the amount of voltage and current to be supplied, and connected between the first and second transfer means and the external measurement means to obtain a high voltage and substrate bias voltage. And an integrated pad providing the external measuring means to the external measuring means, and switching means for selectively activating the first and second transmitting means.
상술한 목적 및 기타의 목적과 본 발명의 특징 및 이점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.The above and other objects and features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 은 본 발명에 따른 내부전압 발생기의 공급 및 소모전류 측정장치를 구비한 반도체 메모리 장치의 구성도를 나타낸 것으로, 우선 고전압 발생기(10) 및 기판 바이어스전압 발생기(20)를 포함한 부분과 제외한 부분으로 나뉘어져 그를 포함한 디램(DRAM) 부분이 고전압 발생기(10)와 기판 바이어스전압 발생기(20)에 각각 연결된 전달 트랜지스터(MT1, MT2)와, 상기 전달 트랜지스터(MT1, MT2)에 연결되어 고전압(Vpp)과 기판 바이어스전압(Vbb) 및 전류(Ipp, Ibb)를 동시에 측정할 수 있도록 외부 측정기(30)에 연결된 고전압 - 기판 바이어스전압 통합 패드(40)와, 상기 두 전달 트랜지스터(MT1, MT2)에 연결되어 각각을 선택적으로 활성화시켜 고전압(Vpp)과 기판 바이어스전압(Vbb)을 상기 고전압 - 기판 바이어스전압 통합 패드(40)로 전달해 주도록 하는 스위치(50)로 구성된다.1 is a block diagram of a semiconductor memory device including an internal voltage generator supplying and consuming current measuring device according to the present invention. First, a portion including and not including a
이하, 상기 구성을 갖는 본 발명의 동작을 도면을 참조하며 알아보기로 한다.Hereinafter, the operation of the present invention having the above configuration will be described with reference to the drawings.
우선, 전체 개요를 설명하면, 고전압 발생기(10)와 기판 바이어스전압 발생기(20)를 포함하고 있는 디램(DRAM)은 외부 전원전압(Vcc)으로부터 전류와 전압을 공급받아 일부는 내부에서 고전압(Vpp) 및 기판 바이어스전압(Vbb), 그리고 관련전류를 발생하는데 사용하고 나머지는 디램 내부의 다른곳에 사용한다.First, the overall outline will be described. A DRAM including the
이때, 고전압 발생기(10) 및 기판 바이어스전압 발생기(20)에서 고전압(Vpp) 및 기판 바이어스전압(Vbb)을 만들어낸 후 고전압 - 기판 바이어스전압 통합 패드(40)를 통해 외부로 빠질 수 있는 전류를 각각 Ipp와 Ibb라고 할 때, 통상적적인 테스트에서는 외부 측정기(30)가 전원전위(Vcc)와 접지전위(Vss) 사이의 전류를 측정할 뿐이지만, 본 발명에서는 고전압 - 기판 바이어스전압 통합 패드(40)를 이용하여 전류 경로를 만들어 상기 Ipp 및 Ibb와 관련 전류를 측정할 수 있게 된다.At this time, after generating the high voltage (Vpp) and the substrate bias voltage (Vbb) in the
그러면, 도 1을 참조하며 상세한 동작을 살펴보기로 한다.Next, a detailed operation will be described with reference to FIG. 1.
첫번째 경우로 고전압 발생기(10)의 공급전류(pumping current)를 측정하는 방법에 대해 설명하면, 전류를 테스트하려는 디램(DRAM)에 전원을 인가하고 디램 내부의 고전압-기판 바이어스전압 통합 패드(40)를 전류와 전압을 동시에 측정할 수 있는 외부 측정기(30)에 연결한 후 스위치(50)를‘로우’상태로 두면 제1 전달 트랜지스터(MT1)는 턴-온되고, 제2 전달 트랜지스터(MT2)는 턴-오프되어 상기 고전압- 기판 바이어스전압 통합 패드(40)로는 고전압 발생기(10)의 전위 및 전류가 전달된다.In the first case, a method of measuring the pumping current of the
이 상태에서 전류가 역류하도록 강제로 고전압 - 기판 바이어스전압 통합 패드(40)에 전류를 가하면 전압의 변화를 측정할 수 있는데 이 때, 역류하는 전류의 양이 증가함에 따라 갑자기 고전압(Vpp)이 떨어지는 때가 있게 된다. 즉, 고전압 발생기(10)에서 공급할 수 있는 최대한도 이상의 전류를 강제로 뽑아내게 되면 더 이상 전위를 유지하지 못하고 떨어지게 되는 것이다. 따라서 이때의 전류를 측정하면 고전압 발생기에서 만들어낼 수 있는 최대의 전류를 알 수 있게 된다.In this state, when the current is applied to the high voltage-substrate bias voltage integrated
도 2 는 도 1 의 전류변화에 따른 고전압(Vpp)/기판 바이어스전압(Vbb)의 변화 그래프를 나타낸 것으로, A지점은 각각의 전압 발생기가 만들어낼 수 있는 최대 전류값을 나타낸다.FIG. 2 is a graph showing the change of the high voltage Vpp / substrate bias voltage Vbb according to the current change of FIG. 1, and the point A represents the maximum current value that each voltage generator can produce.
물론, 상기 고전압 발생기(10)가 대기상태(stand-by mode)와 동작상태(active mode) 두 종류가 있다면 디램을 두가지 상태에 놓고 이상의 과정을 수행함으로써 각각의 공급전류를 모두 알 수 있다.Of course, if the
또한, 소모전류(Ipp)를 측정하는 방법으로 외부 측정기(30)에서 고전압 - 기판 바이어스전압 통합 패드(40)로 전압을 강제로 인가한 후 상기 통합 패드(40)로 흐르는 전류를 측정함으로써 소모전류를 알 수 있다. 보다 상세하게 설명하면, 고전압 발생기(10)는 통상적으로 고전압(Vpp)을 감지하는 감지부분과 전위를 가하기 위해 전류를 공급하는 펌프부분으로 나뉘는데 감지부분에서 고전위를 감지하여 펌프의 턴-온, 턴-오프 여부를 결정한다. 만일, 외부 측정기(30)에서 고전압 - 기판 바이어스전압 통합 패드(40)로 디램 내부에서 만들어지는 고전압(Vpp)보다 더 높은 전위를 강제로 인가하면 감지부에서 이를 감지하고는 펌프의 동작을 중지시킨다.In addition, the current consumption by measuring the current flowing through the integrated
이 상태에서 외부 측정기(30)를 통해 통합 패드(40)를 거쳐 디램 내부로 흘러들어가는 전류가 고전압의 소모전류(Ipp)가 된다. 이 소모전류에는 디램의 정상동작시 필수적으로 사용되는 전류와 공정상의 이유나 혹은 설계상의 결함 또는 부득이한 사정에 의한 누설전류가 포함된다.In this state, the current flowing into the DRAM through the integrated
만일 고전압 - 기판 바이어스전압 통합 패드(40)에 인가하는 전압을 내부에서 만들어지는 전위보다 낮게하면 전류는 외부 측정기(30)로 흘러나올 것이고, 상기 통합 패드(40)에 인가되는 전위가 내부 고전압과 거의 같은 경우에는 외부 측정기(30)로 빠져나가는 전류와 디램내부에서의 소모전류를 합한 것이 고전압 전위레벨을 내부 고전압레벨로 유지할 수 있도록 펌프에서 공급하는 전류가 된다. 그러므로 앞서 구한 소모전류와 외부로 흘러나오는 이 전류를 합하면 펌프의 공급전류를 구할 수 있게 되는 것이다.If the voltage applied to the high voltage-substrate bias voltage integrated
도 3 은 도 1 의 고전압(Vpp)/기판 바이어스전압(Vbb)에 따른 소모전류(Ipp/Ibb)의 변화 그래프를 나타낸 것으로, B지점은 공급전류에서 소모전류를 뺀 값이며, C지점은 소모전류를 나타낸다.FIG. 3 is a graph showing a change in current consumption (Ipp / Ibb) according to the high voltage (Vpp) / substrate bias voltage (Vbb) of FIG. 1, where point B is the supply current minus the consumption current, and point C is consumed. Indicates current.
상기한 바와 같이 동일한 방법으로 기판 바이어스전압 발생기(20)에 대하여 공급전류와 소모전류를 측정하고자 할 때, 고전압-기판 바이어스전압 통합 패드(40)를 제어하는 스위치(50)를‘하이’상태로 두면 이 패드는 기판 바이어스전압 및 전류를 측정할 수 있는 패드가 되고 이 상태에서 기판 바이어스전압 발생기의 공급전류와 소모전류를 상기 고전압 발생기에서처럼 측정할 수 있게 된다.When the supply current and the consumption current of the substrate
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 내부전압 발생기의 공급 및 소모전류 측정장치에 의하면, 전원전압에서 디램 내부회로를 거쳐 직접 접지로 빠지는 칩 전체의 소모전류를 측정하는 것 이외에 칩의 전류소모에 큰 영향을 미치는 회로인 고전압 발생기 및 기판 바비어스전압 발생기를 통한 소모전류와 내부전압 발생기에서 공급 가능한 전류를 측정함으로써 설계시에 DC 및 AC 특성에 맞게 회로의 크기를 미리 정할 수 있게 되며, 그로인해 효율향상을 기할 수 있는 매우 뛰어난 효과가 있다.As described above, according to the apparatus for measuring supply and consumption current of the internal voltage generator according to the present invention, in addition to measuring the current consumption of the entire chip that falls directly to ground through the DRAM internal circuit at the power supply voltage, By measuring the current consumed by the high voltage generator and the substrate barius voltage generator and the current that can be supplied from the internal voltage generator, the size of the circuit can be pre-determined according to the DC and AC characteristics at the time of design. There is a very good effect that can be improved.
또한, 정확하고 효율적인 측정에 의해 회로상의 불필요한 요소를 사전에 제거하여 설계할 수가 있어서 설계비용을 감소할 수 있는 경제적인 효과도 있다.In addition, it is possible to design by removing unnecessary elements on the circuit in advance by accurate and efficient measurement, there is also an economic effect that can reduce the design cost.
아울러 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.In addition, preferred embodiments of the present invention are disclosed for the purpose of illustration, those skilled in the art will be able to make various modifications, changes, additions, etc. within the spirit and scope of the present invention, such modifications and modifications belong to the scope of the claims You will have to look.
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