KR20090037616A - 온도에 따른 반도체 메모리 장치의 특성을 테스트하기 위한테스트 장비 및 그의 테스트 방법 - Google Patents

온도에 따른 반도체 메모리 장치의 특성을 테스트하기 위한테스트 장비 및 그의 테스트 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 온도에 따른 반도체 메모리 장치의 특성을 테스트하기 위한 테스트 장비 및 그의 테스트 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 테스트 장비는 테스트할 타겟 온도에 대응되는 온도 신호를 반도체 메모리 장치로 제공하는 온도 세팅부; 상기 타겟 온도에 대응되는 타겟 리프레쉬 주기와, 상기 온도 신호의 입력에 대응되는 온도를 갖는 상기 반도체 메모리 장치에서 제공되는 리프레쉬 주기를 비교하여 비교 결과를 출력하는 리프레쉬 비교부; 및 상기 비교 결과에 따라 상기 반도체 메모리 장치의 특성을 선택적으로 테스트하는 메모리 특성 테스트부;를 포함함을 특징으로 한다.

Description

온도에 따른 반도체 메모리 장치의 특성을 테스트하기 위한 테스트 장비 및 그의 테스트 방법{TEST DEVICE FOR TESTING SEMICONDUCTOR MEMORY DEVICE CHARACTERISTIC IN CONDITION OF TEMPERATURE AND TEST METHOD FOR THE SAME}
본 발명은 테스트 장비에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 온도에 따른 반도체 메모리 장치의 특성을 테스트하기 위한 테스트 장비 및 그의 테스트 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 메모리 장치는 그 본질적인 특성(온도에 따라 변하는 전자의 전도도)상 온도에 따라 특성이 달라진다. 예를 들어, 고온의 경우 전자의 전도도가 떨어져서 동작 속도 등이 나빠진다.
특히, 디램(DRAM)과 같은 반도체 메모리 장치는 온도에 따라 동작 속도 특성 외에 메모리 셀 캐패시터의 누설(leakage) 특성에도 영향을 받으므로, 보다 효율적인 메모리 동작 구현을 위해서 온도에 따라 리프레쉬(refresh) 주기 등을 적절히 제어하는 것이 중요하다.
또한, 반도체 메모리 장치가 대용량화됨에 따라, 전력 소모를 줄이는 것이 큰 이슈가 되며, 특히, 모바일(mobile) 디램의 경우 셀프 리프레쉬(self-refresh) 모드의 전류 소모량에 따라 전력 소모 정도가 크게 좌우된다.
이때, 셀프 리프레쉬 모드의 전류 소모는 스탠바이(stand-by) 소모 전류와 리프레쉬 동작시 소모되는 평균 전류량으로 구성될 수 있다. 따라서, 셀프 리프레쉬 모드의 전류 소모를 줄이기 위해서는 리프레쉬 횟수를 줄이는 것이 하나의 방법이 될 수 있다.
하지만, 리프레쉬 횟수가 줄어들면, 고온에서 메모리 셀의 누설이 커지므로, 셀프 리프레쉬 모드시 온도에 따라 리프레쉬 주기를 다르게 제어하는 것이 동작 안정성 및 전류 소모 등의 측면에서 더욱 효율적이다.
한편, 이러한 온도에 따른 리프레쉬 주기는 반도체 메모리 장치에서 스펙(specification)으로 정해져 있으며, 스펙을 만족시키는 제품을 개발하더라도 이를 효율적으로 측정할 수 있는 장비가 없다면 제품을 양산하는데 큰 손실이 발생할 수 있다.
즉, 각 온도별 속도 파라미터(parameter) 및 리프레쉬 주기 등을 정확하게 측정하기 위해서는 스펙에 명시되어 있는 정확한 온도 조건에서 상기 특성들을 테스트해야 한다.
이러한 테스트 방법으로서, 종래에는 테스트 장비와 메모리 칩을 연결하는 듀티 보드(duty-board) 상에 온도계를 설치하고, 외부의 열 스트리머(thermal streamer)를 통해 상기 온도계가 고온(약 90도)을 나타낼 때까지 열기(hot air)를 공급하면서 측정하는 방법이 사용되었다.
하지만, 종래와 같은 방법으로 측정된 온도는 메모리 칩 내부의 정션 온 도(junction temperature)가 아니고 메모리 칩 외부의 온도이므로, 정확한 온도 판단이 어려운 문제점이 있다.
이를 해결하기 위해, 타겟 온도보다 고온 조건으로 장비를 세팅한 후, 충분한 시간이 지난 뒤 온도를 측정하는 방법이 사용될 수 있지만, 충분한 고온 조건을 만들기 위해 추가적인 시간을 소비해야 하는 문제점이 있다.
본 발명은 반도체 메모리 장치 내부의 온도를 정확하게 측정할 수 있는 테스트 장비 및 그의 테스트 방법을 제공한다.
본 발명은 온도에 따른 반도체 메모리 장치 특성 변화를 정확하게 예측할 수 있는 테스트 장비 및 그의 테스트 방법을 제공한다.
본 발명은 온도에 따라 반도체 메모리 장치의 리프레쉬 주기를 효율적으로 설정할 수 있는 테스트 장비 및 그의 테스트 방법을 제공한다.
본 발명은 반도체 메모리 장치 내부의 온도를 측정하는데 걸리는 시간을 단축할 수 있는 테스트 장비 및 그의 테스트 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 테스트 장비는, 테스트할 타겟 온도에 대응되는 온도 신호를 반도체 메모리 장치로 제공하는 온도 세팅부; 상기 타겟 온도에 대응되는 타겟 리프레쉬 주기와, 상기 온도 신호의 입력에 대응되는 온도를 갖는 상기 반도체 메모리 장치에서 제공되는 리프레쉬 주기를 비교하여 비교 결과를 출력하는 리프레쉬 비교부; 및 상기 비교 결과에 따라 상기 반도체 메모리 장치의 특성을 선택적으로 테스트하는 메모리 특성 테스트부;를 포함함을 특징으로 한다.
여기서, 상기 메모리 특성 테스트부는 상기 타겟 리프레쉬 주기와 상기 반도체 메모리 장치에서 제공되는 리프레쉬 주기가 소정범위 내로 동일할 때 상기 반도체 메모리 장치의 특성을 테스트함이 바람직하다.
그리고, 상기 타겟 리프레쉬 주기와 상기 반도체 메모리 장치에서 제공되는 리프레쉬 주기는 셀프 리프레쉬 모드에서의 리프레쉬 주기임이 바람직하다.
본 발명에 따른 온도에 따른 반도체 메모리 장치의 특성 테스트 방법은, 외부로부터 타겟 온도와 타겟 리프레쉬 주기를 입력받는 단계; 상기 타겟 온도에 대응되는 온도 신호를 반도체 메모리 장치로 제공하는 단계; 상기 반도체 메모리 장치의 리프레쉬 주기를 측정하는 단계; 상기 타겟 리프레쉬와 상기 반도체 메모리 장치에서 측정된 리프레쉬 주기를 비교하여 동일한지 판단하는 단계; 및 상기 측정된 리프레쉬 주기와 상기 타겟 리프레쉬 주기가 소정범위 내로 동일할 때 상기 반도체 메모리 장치의 특성을 테스트하는 단계;를 포함함을 특징으로 한다.
여기서, 상기 측정된 리프레쉬 주기와 상기 타겟 리프레쉬 주기가 소정범위 내로 동일하지 않을 때는 상기 리프레쉬 주기 측정 단계와 상기 리프레쉬 비교 판단 단계를 순차적으로 반복 수행함이 바람직하다.
그리고, 상기 타겟 리프레쉬 주기와 상기 측정된 리프레쉬 주기는 셀프 리프레쉬 모드에서의 리프레쉬 주기임이 바람직하다.
본 발명은 미리 설정된 타겟 리프레쉬 주기와 실제 측정된 반도체 메모리 장치의 리프레쉬 주기가 동일한지 판단함으로써, 반도체 메모리 장치 내부의 온도를 정확하게 측정할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 본 발명은 반도체 메모리 장치 내부의 온도를 정확하게 설정할 수 있으므로, 온도에 따른 반도체 메모리 장치 특성 변화를 정확하게 예측할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 본 발명은 반도체 메모리 장치 내부의 온도를 정확하게 설정할 수 있으므로, 리프레쉬 보정을 통해 온도에 따라 반도체 메모리 장치의 리프레쉬 주기를 효율적으로 설정할 수 있는 효과가 있다.
아울러, 본 발명은 온도를 세팅한 후 반도체 메모리 장치의 리프레쉬 주기를 반복 측정함으로써 반도체 메모리 장치의 내부 온도를 판별하므로, 반도체 메모리 장치 내부의 온도를 측정하는데 걸리는 시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 소정 온도에서 반도체 메모리 장치의 리프레쉬 주기를 측정하여 타겟 리프레쉬 주기와 비교함으로써, 반도체 메모리 장치 내부의 정확한 온도를 측정할 수 있고, 원하는 온도에서 메모리 특성을 정확하게 테스트할 수 있다.
구체적으로, 도 1을 참조하면, 본 발명은 입력 장치(10), 반도체 메모리 장치(20), 및 테스트 장비(30)를 구비한다.
입력 장치(10)는 테스트 장비(30)로 각 타겟 온도와, 상기 각 타겟 온도에서 메모리 셀의 보존 시간에 적당한 타겟 리프레쉬 주기 값을 입력한다.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 반도체 메모리 장치(20)는 클럭 CLK에 동기되어 셀프 리프레쉬 신호 SREF가 입력되면, 셀프 리프레쉬 모드로 진입하여 셀프 리프레쉬 인에이블 신호 SREF_EN에 따라 리프레쉬 동작을 수행한다. 이때, 상온의 셀프 리프레쉬 인에이블 신호 SREF_EN의 주기(tp room)를 기준으로 고온에서는 셀프 리프레쉬 인에이블 신호 SREF_EN의 주기(tp hot)가 상대적으로 짧고, 저온에서 는 셀프 리프레쉬 인에이블 신호 SREF_EN의 주기(tp cold)가 상대적으로 긴 것이 바람직하다. 입력 장치(10)는 이러한 다양한 타겟 온도와, 상기 타겟 온도에 따른 적당한 타겟 셀프 리프레쉬 주기 값을 테스트 장비(30)로 입력한다.
반도체 메모리 장치(20)는 테스트 장비(30)에서 제공되는 온도 신호를 입력받아서, 상기 온도 신호에 대응되는 온도 상태에서 리프레쉬 동작을 수행한 뒤, 상기 리프레쉬 동작에 따른 리프레쉬 주기 값을 테스트 장비(30)로 출력한다. 여기서, 상기 리프레쉬 동작은 셀프 리프레쉬 모드 상태에서의 리프레쉬 동작임이 바람직하다. 그리고, 반도체 메모리 장치(20)는 테스트 장비(30)에서 제공되는 테스트 신호로써 테스트를 수행하여 그 결과를 테스트 장비(30)로 출력한다.
테스트 장비(30)는 테스트할 타겟 온도에 대응되는 온도 신호를 반도체 메모리 장치(20)로 제공한 뒤, 입력 장치(10)에서 제공되는 주기 값과 반도체 메모리 장치(20)에서 제공되는 리프레쉬 주기 값을 비교하여 비교 결과를 출력한다. 그리고, 테스트 장비(30)는 상기 비교 결과가 동일한 경우, 반도체 메모리 장치(20)의 특성을 테스트하기 위한 테스트 신호를 반도체 메모리 장치(20)로 제공하고, 테스트 결과를 입력받아서 이를 외부로 출력한다.
이러한 테스트 장비(30)는 온도 세팅부(31), 리프레쉬 비교부(32), 및 메모리 특성 테스트부(33)를 포함한다.
여기서, 온도 세팅부(31)는 입력 장치(10)에서 제공되는 타겟 온도에 대응되는 온도 신호를 반도체 메모리 장치(20)로 제공한다. 그 예로서, 온도 세팅부(31)는 외부 온도계가 상기 타겟 온도를 나타낼 때까지 반도체 메모리 장치(20)로 열기 를 공급할 수 있다. 이때, 외부 온도계는 테스트 장비(30)와 반도체 메모리 장치(20)를 연결하는 듀티 보드 상에 설치된 온도계를 의미한다.
그리고, 리프레쉬 비교부(32)는 입력 장치(10)에서 제공된 리프레쉬 주기 값과 반도체 메모리 장치(20)에서 제공된 리프레쉬 주기 값을 비교하여 그 결과를 메모리 특성 테스트부(33)로 출력한다.
그리고, 메모리 특성 테스트부(33)는 리프레쉬 비교부(32)에서 출력된 신호에 응답하여 반도체 메모리 장치(20)의 특성을 테스트하기 위한 테스트 신호를 반도체 메모리 장치(20)로 제공하고, 테스트 결과를 입력받아서 이를 외부로 출력한다. 이때, 메모리 특성 테스트부(33)는 입력 장치(10)에서 제공된 리프레쉬 주기 값과 반도체 메모리 장치(20)에서 제공된 리프레쉬 주기 값이 소정 범위 내에 동일한 경우 반도체 메모리 장치(20)로 테스트 신호를 제공한다.
이러한 본 발명의 테스트 장비(30)의 테스트 동작은 도 3과 같은 단계로 이루어질 수 있다.
도 3을 참조하면, 우선, 테스트 장비(30)가 초기화된 후(S10), 외부에서 테스트 시작을 알리는 명령이 있을 때까지 대기 상태로 유지된다(S20). 그리고, 테스트 시작을 판단하고(S30), 만일, 테스트 시작이 이루어지지 않으면, 대기 상태로 유지된다.
테스트 시작이 이루어지면, 입력 장치(10)로부터 타겟 온도 및 타겟 리프레쉬 주기가 입력되었는지 판단한다(S40). 이때, 상기 입력이 없는 경우, 입력 장치(10)로 타겟 온도 및 타겟 리프레쉬 주기 입력을 요구할 수 있다(S45).
입력 장치(10)로부터 타겟 온도 및 타겟 리프레쉬 주기가 입력된 경우, 반도체 메모리 장치로 온도 신호를 제공한 뒤(S50), 상기 온도 신호에 대응되는 온도 상태에서의 반도체 메모리 장치(20)의 리프레쉬 주기를 측정한다(S60).
그리고, 측정된 리프레쉬 주기와 타겟 리프레쉬 주기를 비교하고(S70), 측정된 리프레쉬 주기와 타겟 리프레쉬 주기가 소정범위 내로 동일한지 판단한다(S80). 이때, 측정된 리프레쉬 주기와 타겟 리프레쉬 주기가 소정범위 내로 동일하지 않은 경우, 소정시간 동안 대기 상태로 유지된 후(S85), 다시 측정된 리프레쉬 주기와 타겟 리프레쉬 주기를 비교한다. 즉, 측정된 리프레쉬 주기와 타겟 리프레쉬 주기가 소정범위 내로 동일하지 않은 경우, 반도체 메모리 장치(20)에서 제공되는 리프레쉬 주기와 타겟 리프레쉬 주기가 소정범위 내로 동일할 때까지 일정 시간을 두고 반도체 메모리 장치(20)의 리프레쉬 주기를 반복 측정한다.
측정된 리프레쉬 주기와 타겟 리프레쉬 주기가 동일한 경우, 반도체 메모리 장치(20)로 테스트 신호를 제공하여 반도체 메모리 장치의 특성 테스트를 진행한다(S90). 여기서, 반도체 메모리 장치의 특성 테스트로서, 리드, 라이트, 및 리프레쉬 등 메모리 동작 모드에 따른 전류 소모 값 측정, 동작 속도 파라미터 측정, 및 메모리 동작 모드에 따른 불량 테스트 등이 이루어질 수 있다.
마지막으로, 상기 측정된 테스트 결과를 외부로 출력한다.(S100)
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 테스트 장비는 각 온도에서 메모리 셀의 보존 시간에 적당한 타겟 리프레쉬 주기를 설정한 뒤, 반도체 메모리 장치의 온도를 조절하여 상기 조절된 온도에서의 반도체 메모리 장치의 리프레쉬 주기가 미리 설정된 타겟 리프레쉬 주기와 동일한지 테스트한다.
예를 들어, 90도에서 3us당 1번의 리프레쉬를 수행하는 것이 가장 이상적인 경우, 외부 온도계가 약 90도가 될 때까지 반도체 메모리 장치로 열을 주입한 뒤, 반도체 메모리 장치의 리프레쉬 주기를 측정한다. 그리고, 측정된 리프레쉬 주기가 타겟 리프레쉬 주기에 근접한 경우 반도체 메모리 장치의 실제 내부 온도가 약 90도임을 알 수 있다.
이때, 측정된 리프레쉬 주기가 타겟 리프레쉬 주기와 동일하지 않은 경우, 소정시간을 두고 계속 반도체 메모리 장치의 리프레쉬 주기를 측정할 수 있다. 이 경우, 외부 온도계에서 측정되는 값이 90도보다 어느 정도 높게 설정됨이 바람직하다.
이러한 단계를 거쳐 측정된 반도체 메모리 장치의 리프레쉬 주기와 타겟 리프레쉬 주기가 소정범위 내로 동일한 경우, 반도체 메모리 장치의 내부 온도와 타겟 온도가 거의 동일하다고 판단될 수 있다. 이러한 방법으로, 반도체 메모리 장치 내부의 온도를 정확하게 측정할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 테스트 장비는 반도체 메모리 장치 내부의 온도를 측정하여 반도체 메모리 장치의 내부 온도를 타겟 온도에 정확하게 설정할 수 있으므로, 각 타겟 온도에서의 반도체 메모리 장치의 특성을 정확하게 측정할 수 있는 효과가 있다.
특히, 모바일 DRAM과 같이 전류 소모에 민감한 반도체 메모리 장치에서는 온도에 따라 리프레쉬 주기를 적절하게 조절하는 것이 필요하다. 본 발명에 따른 테 스트 장비는 반도체 메모리 장치의 내부 온도를 정확하게 설정할 수 있으므로, 타겟 온도에 따른 타겟 리프레쉬 주기 값과 오차가 발생하는 제품의 리프레쉬 주기 값을 퓨즈 트리밍(fuse trimming) 등을 통하여 타겟 리프레쉬 주기 값으로 보정할 수 있다.
이러한 보정을 통해 온도에 따른 적절한 리프레쉬 주기를 설정할 수 있으므로, 저온에서 리프레쉬 주기를 최소한으로 줄여 리프레쉬 전류 소모를 줄일 수 있으며, 고온에서 리프레쉬 주기를 적당히 늘려 메모리 셀 데이터의 손실을 방지할 수 있는 효과가 있다.
아울러, 본 발명의 테스트 장비는 온도를 세팅한 후 반도체 메모리 장치의 리프레쉬 주기를 반복 측정함으로써 반도체 메모리 장치의 내부 온도를 판별하므로, 타겟 온도 조건을 따로 세팅할 필요가 없으며, 그에 따라, 테스트 시간이 단축될 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 테스트 장비 및 그에 관련된 주변 장치들을 나타내는 블럭도.
도 2는 본 발명의 온도에 따른 반도체 메모리 장치의 특성 테스트 단계를 나타내는 순서도.

Claims (6)

  1. 테스트할 타겟 온도에 대응되는 온도 신호를 반도체 메모리 장치로 제공하는 온도 세팅부;
    상기 타겟 온도에 대응되는 타겟 리프레쉬 주기와, 상기 온도 신호의 입력에 대응되는 온도를 갖는 상기 반도체 메모리 장치에서 제공되는 리프레쉬 주기를 비교하여 비교 결과를 출력하는 리프레쉬 비교부; 및
    상기 비교 결과에 따라 상기 반도체 메모리 장치의 특성을 선택적으로 테스트하는 메모리 특성 테스트부;를 포함함을 특징으로 하는 테스트 장비.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 메모리 특성 테스트부는 상기 타겟 리프레쉬 주기와 상기 반도체 메모리 장치에서 제공되는 리프레쉬 주기가 소정범위 내로 동일할 때 상기 반도체 메모리 장치의 특성을 테스트함을 특징으로 하는 테스트 장비.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 타겟 리프레쉬 주기와 상기 반도체 메모리 장치에서 제공되는 리프레쉬 주기는 셀프 리프레쉬 모드에서의 리프레쉬 주기임을 특징으로 하는 테스트 장비.
  4. 외부로부터 타겟 온도와 타겟 리프레쉬 주기를 입력받는 단계;
    상기 타겟 온도에 대응되는 온도 신호를 반도체 메모리 장치로 제공하는 단계;
    상기 반도체 메모리 장치의 리프레쉬 주기를 측정하는 단계;
    상기 타겟 리프레쉬와 상기 반도체 메모리 장치에서 측정된 리프레쉬 주기를 비교하여 동일한지 판단하는 단계; 및
    상기 측정된 리프레쉬 주기와 상기 타겟 리프레쉬 주기가 소정범위 내로 동일할 때 상기 반도체 메모리 장치의 특성을 테스트하는 단계;를 포함함을 특징으로 하는 온도에 따른 반도체 메모리 장치의 특성 테스트 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 측정된 리프레쉬 주기와 상기 타겟 리프레쉬 주기가 소정범위 내로 동일하지 않을 때는 상기 리프레쉬 주기 측정 단계와 상기 리프레쉬 비교 판단 단계를 순차적으로 반복 수행함을 특징으로 하는 온도에 따른 반도체 메모리 장치의 특성 테스트 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 타겟 리프레쉬 주기와 상기 측정된 리프레쉬 주기는 셀프 리프레쉬 모드에서의 리프레쉬 주기임을 특징으로 하는 온도에 따른 반도체 메모리 장치의 특성 테스트 방법.
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PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20071012

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