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    • 专利摘要:
    Moderne integrierte Halbleiterschaltungen, insbesondere dynamische Speicher mit wahlfreiem Zugriff (DRAMs), umfassen eine Vielzahl von Generatorschaltungen (501- 507) zur Erzeugung interner Spannungspegel (V¶A¶) aus einer von außen angelegten Versorgungsspannung. Bei der Prüfung einer solchen Halbleiterschaltung werden die internen Spannungspegel (V¶A¶) verändert, indem die am Ausgang der Generatorschaltung erzeugte Ausgangsspannung (V¶A¶) an eine von außen angelegte Testspannung angepasst wird. Liegt diese Testspannung außerhalb eines Toleranzbereiches, besteht die Gefahr, dass die Halbleiterschaltung zerstört wird. Es wird daher eine Schutzschaltung (511-517) vorgesehen, welche der Generatorschaltung parallel geschaltet ist und deren Ausgangsspannung (V¶A¶) begrenzt.
    公开号:DE102004017284A1
    申请号:DE200410017284
    申请日:2004-04-07
    公开日:2005-10-27
    发明作者:Aurel Von Dr. Campenhausen；Marcin Gnat；Ralf Schneider；Jörg Dr. Vollrath
    申请人:Infineon Technologies AG；
    IPC主号:G11C29-12
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft eine integrierte Halbleiterschaltung mit einerGeneratorschaltung zur Erzeugung eines internen Spannungspegelsaus einer von außenangelegten Versorgungsspannung.
    [0002] DieErfindung betrifft außerdemein Verfahren zur Prüfungder integrierten Halbleiterschaltung unter Veränderung des internen Spannungspegels.
    [0003] Moderneintegrierte Halbleiterschaltungen benötigen zum Betrieb von Teilschaltungenund einzelnen Bauelementen eine Vielzahl interner Spannungspegel.Die internen Spannungspegel sollen jeweils einen vorher festgelegten,zeitlich konstanten Wert aufweisen und können sowohl positiv als auch negativgegen ein Bezugspotential oder eine Masse der integrierten Halbleiterschaltungsein.
    [0004] Umeine einfache Spannungsversorgung der integrierten Halbleiterschaltungdurch eine einzige externe Leistungsquelle zu gewährleisten,werden die zum Betrieb der Teilschaltungen und Bauelemente benötigten internenSpannungspegel im allgemeinen aus einer einzigen, vorzugsweise positiven,von außenan die integrierte Halbleiterschaltung angelegten Versorgungsspannungerzeugt.
    [0005] Beispielsweiseenthältein dynamischer Halbleiterspeicher mit wahlfreiem Zugriff, ein sogenanntesDRAM (Dynamic Random Access Memory), als zu betreibende Teilschaltungenund Bauele mente ein Feld von Speicherzellen, mehrere Wortleitungen, mehrereBitleitungen, und einen Adressdecoder zur Auswahl einer der Speicherzellenanhand einer Adresse durch Auswahl einer der Wortleitungen und einerder Bitleitungen. Jede der Speicherzellen enthält jeweils einen Auswahltransistormit einem Steueranschluss und einem gesteuerten Pfad und einen Speicherkondensatormit einer Elektrode, die eine Kapazität gegen eine im Substrat vergrabeneleitende Platte aufweist. Der Steueranschluss des Auswahltransistorsist an eine der Wortleitungen und die Elektrode des Speicherkondensatorsist überdie gesteuerte Strecke des Auswahltransistors an eine der Bitleitungenangeschlossen.
    [0006] ZumBetrieb des dynamischen Halbleiterspeichers mit wahlfreiem Zugriffwerden aus einer von außenangelegten Versorgungsspannung VDD von vorzugsweise3,3 V insbesondere einer oder mehrere der folgenden internen Spannungspegelerzeugt: Eine interne Versorgungsspannung von vorzugsweise 2,5 Vzur Versorgung des Adressdecoders, eine negative SubstratvorspannungVBB von vorzugsweise – 1,3 V als Vorspannung für das halbleitendeSubstrat zur Unterdrückungvon Leckströmen,eine Plattenspannung VPL von vorzugsweise 0,9V als Vorspannung füreine im Substrat vergrabene leitende Platte, eine AusgleichsspannungVBLEQ von vorzugsweise 0,9 V zur Einstellungeiner Referenzladung auf einer Bitleitung, einen hohen SpannungspegelVBLH von vorzugsweise 1,8 V zum Schreibenin eine Speicherzelle, eine negative Ausschaltspannung VNWL von vorzugsweise – 0.5 V als negative Vorspannungder Wortleitungen und eine Einschaltspannung VPP vonvorzugsweise 3,5 V füreine durch den Adressdecoder ausgewählte Wortleitung.
    [0007] Unmittelbarim Anschluss an ihre Herstellung wird eine integrierte Halbleiterschaltungim allgemeinen einem umfangreichen Funktionstest bei unterschiedlichenBetriebsbedingungen unterzogen. Beispielsweise umfasst der Funktionstestfür einen Halbleiterspeichermit wahlfreiem Zugriff das Auswähleneiner Speicherzelle anhand einer Adresse, das Schreiben von Informationenin die ausgewählte Speicherzelle,das Lesen von Informationen aus der ausgewählten Speicherzelle und dasVergleichen der geschriebenen und gelesenen Informationen. Dabei wirdinsbesondere auf dieselben Speicherzellen in unterschiedlicher Reihenfolgezugegriffen, um Fehlfunktionen, die von der Reihenfolge des Zugriffsabhängen,aufzufinden.
    [0008] Während derDurchführungdes Funktionstests werden die Betriebsbedingungen variiert. Insbesonderewird die Umgebungstemperatur der integrierten Halbleiterschaltungdurch Einbringen in einen Ofen erhöht. Außerdem werden die zum Betrieb derTeilschaltungen und Bauelemente benötigten internen Spannungspegelverändert.Dazu wird die integrierte Halbleiterschaltung an einen Testautomaten angeschlossen,der durch Anlegen von Testspannungen an dafür vorgesehene Anschlüsse dieinternen Spannungspegel auf vorher festgelegte Prüfwerte einstellt.Dabei werden die Prüfwertefür dieinternen Spannungspegel bewusst so gewählt, dass die integrierte Halbleiterschaltungeiner gezielt erhöhtenBelastung (Stress) ausgesetzt ist. Ungünstige Betriebsbedingungenkönnenallerdings durch Überlastung zurungewollten Beschädigungoder Zerstörungvon Bauelementen führen.Beispielsweise könnendurch falsche Programmierung des Testautomaten interne Spannungspegelaußerhalbeines Toleranzbereiches um einen vorgesehenen Wert erzeugt werden,die zu einer Zerstörungder integrierten Halbleiterschaltung führen.
    [0009] Dementsprechendist es die Aufgabe der Erfindung, eine solche Überlastung (Overstress) zu vermeiden.Insbesondere soll die Zerstörungder integrierten Halbleiterschaltung durch eine fehlerhafte Vorgabevon Testspannungen durch den Testautomaten vermieden werden.
    [0010] Gemäß der Erfindungwird diese Aufgabe durch eine integrierte Halbleiterschaltung miteiner Schaltungsanordnung zur Begrenzung eines internen Spannungspegelsgelöst,welche eine Generatorschaltung mit einem Bezugsanschluss, der miteinem Bezugspotential beschaltbar ist, mit einem Eingang, der miteiner Eingangsspannung der Generatorschaltung beschaltbar, ist undmit einem Ausgang, an dem eine einstellbare Ausgangsspannung der Generatorspannungerzeugbar ist und eine zwischen dem Ausgang und dem Bezugsanschlussgeschaltete Schutzschaltung zur Begrenzung der Ausgangsspannungder Generatorschaltung umfasst.
    [0011] DieErfindung sieht also vor, dass jedem Spannungsgenerator einer integriertenHalbleiterschaltung, der der Erzeugung eines internen Spannungspegelsaus einer von außenan die integrierte Halbleiterschaltung angelegten Versorgungsspannungdient, eine Schutzschaltung nachgeschaltet ist, die eine Veränderungder einstellbaren Ausgangsspannung der Generatorschaltung nur innerhalbeines vorher festgelegten Toleranzbereiches zulässt. Dadurch wird verhindert,dass die integrierte Halbleiterschaltung im Rahmen eines Funktionstestsdurch das Einstellen eines Testwertes der Ausgangsspannung, deraußerhalbdes Toleranzbereiches liegt, zerstört wird.
    [0012] DieSchutzschaltung enthältvorzugsweise ein Schaltelement, das einen steuerbaren Strompfad aufweist,der leitend ist, wenn die Ausgangsspannung größer als eine vorgegebene Schwellspannung ist.Durch das Öffnendes Strompfades erhöhtsich der Ausgangsstrom der Generatorschaltung, was zu einer Begrenzungder Ausgangsspannung durch eine Erhöhung des Spannungsabfalls amInnenwiderstand der Generatorschaltung führt. Dadurch erhöht sichwiederum die Leistungsaufnahme der integrierten Halbleiterschaltung,was, wie unten erläutert, vonaussen feststellbar ist.
    [0013] DieGeneratorschaltung enthältvorzugsweise einen Anschluss zur Vorgabe eines Wertes für die amAusgang der Generatorschaltung erzeugte Ausgangsspannung der Generatorschaltung.Im Rahmen der Prüfungeiner integrierten Halbleiterschaltung werden über diesen Anschluss verschiedene Vorgabewertefür dieAusgangsspannung der Generatorschaltung angelegt. Nach dem Anlegeneines der Vorgabewerte wird jeweils die von der Generatorschaltungerzeugte Ausgangsspannung diesem Vorgabewert angeglichen und einFunktionstest durchgeführt.
    [0014] DieSchutzschaltung enthältvorzugsweise eine Anzahl in Reihe geschaltete und in Durchlassrichtunggepolter Dioden, wobei die Ausgangsspannung der Generatorschaltungdurch die Summe der Schwellspannungen der Dioden begrenzbar ist.An jeder Diode der Reihenschaltung fällt ein Teil der Ausgangsspannungder Generatorschaltung ab. Solange der Spannungsabfall an einerDiode kleiner ist als die Schwellspannung der Diode, sperrt dieDiode. Ist der Spannungsabfall dagegen größer als die Schwellspannungder Diode, leitet die Diode. Sobald eine der Dioden der Reihenschaltungleitend wird, fälltan ihr fast keine Spannung mehr ab und der Spannungsabfall an jederder übrigenDiode erhöht sich.Falls sich die Schwellspannungen der Dioden der Reihenschaltungnur geringfügigunterscheiden, wird die Reihenschaltung daher schlagartig leitend, sobaldder durch die Ausgangsspannung der Generatorschaltung bewirkte Spannungsabfallpro Diode die Schwellspannung der Diode überschreitet.
    [0015] DieSchutzschaltung umfasst vorzugsweise einen zwischen den Ausgangder Generatorschaltung und den Bezugsanschluss der Generatorschaltunggeschalteten Spannungsteiler mit einem Abgriffsanschluss, einenDifferenzverstärkermit einem ersten Eingang, der an den Abgriffsanschluss des Spannungsteilersangeschlossen ist, einen zweiten Eingang, der durch einen Generatorfür einefestgelegte Referenzspannung angelegt ist und einem Ausgang, sowieeinen Transistor mit einem Steueranschluss, der an den Ausgang desDifferenzverstärkersangeschlossen ist und einem gesteuerten Pfad, der zwischen den Ausgangder Generatorschaltung und dem Bezugsanschluss der Generatorschaltung geschaltetist. Dabei ist der gesteuerte Pfad des Transistors durch den Differenzverstärker leitend schaltbar,wenn die am Spannungsteiler abgegriffene Spannung größer alsdie festgelegte Referenzspannung ist. Der Differenzverstärker vergleichtalso den am Abgriffsanschluss des Spannungsteilers abgegriffenenTeil der Ausgangsspannung der Generatorschaltung mit der festgelegtenReferenzspannung und schaltet den Transistor leitend, wenn die Ausgangsspannungder Generatorschaltung eine Schwellspannung überschreitet, die durch diefestgelegte Referenzspannung und das Verhältnis der Teilwiderstände desSpannungsteilers vorgebbar ist.
    [0016] DieSchutzschaltung enthältvorzugsweise einen Feldeffekt-Transistormit einem Steueranschluss und einem gesteuerten Pfad, wobei dergesteuerte Pfad des Transistors zwischen dem Ausgang der Generatorschaltungund den Bezuganschluss der Generatorschaltung gesteuert ist undder Steueranschluss an den Bezugsanschluss der Generatorschaltungangeschlossen ist. Bei dieser Anordnung wird der Feldeffekt-Transistorals Durchbruchdiode betrieben, die oberhalb einer durch die Kanalbrei tedes Feldeffekt-Transistors bestimmten Schwellspannung leitend wird.
    [0017] Dieintegrierte Halbleiterschaltung umfasst vorzugsweise einen Anschlussfür eineexterne Leistunsquelle, der eine positive Spannung gegen das Bezugspotentialder Halbleiterschaltung aufweist. Diese positive Spannung ist dievon außenan die integrierte Halbleiterschaltung angelegte Versorgungsspannung,aus der sämtlicheinternen Spannungspegel erzeugt werden.
    [0018] DerEingang der Generatorschaltung ist vorzugsweise an den Anschlussfür dieexterne Leistungsquelle angeschlossen. In diesem Fall ist die am Ausgangder Generatorschaltung erzeugte Ausgangsspannung der Generatorschaltungunmittelbar aus der von außenan die integrierte Halbleiterschaltung gelegten Versorgungsspannungabgeleitet.
    [0019] Dieintegrierte Halbleiterschaltung umfasst vorzugsweise eine zusätzlicheGeneratorschaltung mit einem Eingang und einem Ausgang wobei der Eingangder zusätzlichenGeneratorschaltung an einen Anschluss für die externe Leistungsquelleangeschlossen ist und der Eingang der Generatorschaltung an denAusgang der zusätzlichenGeneratorschaltung angeschlossen ist. In diesem Fall ist die amAusgang der Generatorschaltung erzeugt Ausgangsspannung der Generatorschaltungnicht unmittelbar aus der von außen an die integrierte Halbleiterschaltungangelegten Versorgungsspannung, sondern aus der Ausgangsspannungder zusätzlichen Generatorschaltungabgeleitet. Dies hat den Vorteil, dass eine Schaltung zur Stabilisierungder Ausgangsspannung gegen Schwankungen der Eingangsspannung nurin der zusätzlichenGeneratorschaltung, deren Eingangsspannung die von außen an dieintegrierte Halbleiterschaltung angelegte Versorgungsspannung ist,vorgesehen werden muss. Die Eingangsspannung der Generatorschaltung weistdagegen bereits einen stabilen Spannungspegel auf, so dass die Generatorschaltungnur Schaltungen zur Umsetzung des durch die Eingangsspannung gegebeneninternen Spannungspegels auf den durch die Ausgangsspannung gegebeneninternen Spannungspegel enthalten muss.
    [0020] DieGeneratorschaltung umfasst vorzugsweise eine Spannungspumpe, diederart ausgebildet ist, dass die Ausgangsspannung der Generatorschaltunghöher alsdie Eingangsspannung der Generatorschaltung ist. Eine solche Generatorschaltungmit Spannungspumpe enthältmehrere Kondensatoren und eine taktgesteuerte Schaltlogik, welchedie Kondensatoren abwechselnd zu einer Parallelschaltung und zueiner Reihenschaltung verschaltet und sicherstellt, dass die Parallelschaltungder Kondensatoren stets zwischen den Eingang der Generatorschaltung undden Bezugsanschluss der Generatorschaltung geschaltet ist und dieSerienschaltung der Kondensatoren stets zwischen den Ausgang derGeneratorschaltung und den Bezugsanschluss der Generatorschaltunggeschaltet ist.
    [0021] DieGeneratorschaltung umfasst vorzugsweise eine Spannungspumpe, diederart ausgebildet ist, dass die Ausgangsspannung der Generatorschaltungnegativ gegen das Bezugspotential ist. Bei einer solchen Generatorschaltungenthältdie Spannungspumpe einen Kondensator und eine taktgesteuerte Schaltlogik,die den Kondensator abwechselnd zunächst zwischen den Eingang derGeneratorschaltung und den Bezugsanschluss der Generatorschaltungschaltet und dann zwischen den Ausgang der Generatorschaltung undden Bezugsanschluss der Generatorschaltung schaltet und sicherstellt,dass zwischen diesen Schaltvorgängenjeweils die Polung des Kondensators vertauscht wird.
    [0022] DieHalbleiterschaltung umfasst vorzugsweise ein Substrat, wobei derAusgang der Generatorschaltung an das Substrat angeschlossen istund eine negative Vorspannung gegen das Bezugspotential aufweist.Durch diese negative Vorspannung des Substrats werden Leckströme zwischenin dem Substrat ausgebildeten Bauelementen und dem Substrat unterdrückt.
    [0023] Dieintegrierte Halbleiterschaltung umfasst vorzugsweise ein Speicherzellenfeld,das fürwahlfreien Zugriff auf eine oder mehrere Speicherzellen, die jeweilseinen Auswahltransistor und einen Speicherkondensator enthalten,ausgebildet ist. Dabei sind die Speicherzellen an den Ausgang derGeneratorschaltung angeschlossen, derart dass die Generatorschaltungeine Elektrode des jeweils einen Speicherkondensators mit einerReferenzspannung versorgt. Vorzugsweise werden in einem p-leitenden SubstratGrabenkondensatorzellen ausgebildet, deren n-leitende Außenelektrode über einim Substrat vergrabene n-leitende Platte elektrisch leitend verbundensind. Diese im Substrat vergrabene n-leitende Platte wird an eineReferenzspannung von vorzugsweise 0,9 V angelegt.
    [0024] Dieintegrierte Halbleiterschaltung umfasst vorzugsweise ein Speicherzellenfeld,das fürwahlfreien Zugriff auf eine oder mehrere Speicherzellen, die inZeilen und Spalten angeordnet sind, ausgebildet ist, mehrere Wortleitungen,wobei jeweils eine der Zeilen der Speicherzellen an jeweils eineder Wortleitungen angeschlossen ist, und mehrere Wortleitungstreiber,wobei die jeweils eine der Wortleitungen an jeweils einen der Wortleitungstreiberangeschlossen ist und der jeweils der einen Wortleitungstreiber andem Ausgang der Generatorschaltung angeschlossen ist.
    [0025] Vorzugsweiseist jeweils eine der Wortleitungen zum Öffnen der jeweils einen derZeilen der Speicherzellen an eine durch die Generatorschaltung erzeugteEinschaltspannung anschließbar.In diesem Fall versorgt die Generatorschaltung den jeweils einender Wortleitungstreiber mit der Einschaltspannung für die jeweilseine der Wortleitungen und der Wortleitungstreiber schaltet dieEinschaltspannung bedarfsweise an die Wortleitungen weiter.
    [0026] Vorzugsweiseist die jeweils eine der Wortleitungen ausserdem zum Sperren derjeweils einen der Zeilen der Speicherzellen an eine durch die Generatorschaltungerzeugte Ausschaltspannung anschließbar. In diesem Fall erzeugtdie Generatorschaltung die Ausschaltspannung für die jeweils eine der Wortleitungen.
    [0027] DieAusschaltspannung ist vorzugsweise negativ gegen das Bezugspotential.In diesem Fall enthältdie Generatorschaltung zur Erzeugung der Ausschaltspannung eineSpannungspumpe.
    [0028] DieHalbleiterschaltung umfasst vorzugsweise ein Speicherzellenfeld,das fürwahlfreien Zugriff auf eine oder mehrere Speicherzellen, die inZeilen und Spalten angeordnet sind, ausgebildet ist, mehrere Wortleitungen,wobei jeweils eine der Zeilen der Speicherzellen an jeweils eineder Wortleitungen angeschlossen ist, und einen Wortleitungsdecoderzur Auswahl einer der Wortleitungen anhand einer Zeilenadresse,wobei der Wortleitungsdecoder an den Ausgang der Generatorschaltungangeschlossen ist, derart dass die Generatorschaltung den Wortleitungsdecodermit einer internen Spannung versorgt. Dabei enthält die Generatorschaltung zurErzeugung der internen Spannung insbesondere Teilschaltungen zurStabilisierung der internen Spannung gegen Schwankungen der vonau ßenan die integrierte Halbleiterschaltung angelegten Versorgungsspannung.
    [0029] Dieintegrierte Halbleiterschaltung umfasst vorzugsweise ein Speicherzellenfeld,das fürwahlfreien Zugriff auf eine oder mehrere Speicherzellen, die inZeilen und Spalten angeordnet sind ausgebildet ist, mehrere Bitleitungen,wobei jeweils eine der Spalten der Speicherzellen an jeweils eineder Bitleitungen angeschlossen ist, und eine Ausgleichsschaltung,wobei mindestens zwei der Bitleitungen an die Ausgleichsschaltungangeschlossen sind und die Ausgleichsschaltung an den Ausgang derGeneratorschaltung angeschlossen ist, derart dass die Generatorschaltungmindestens zwei der Bitleitungen mit einer Vorladespannung zur Einstellungeiner Referenzladung versorgt. Diese Referenzladung wird jedesmaleingestellt, bevor auf eine der Speicherzellen der mindestens zweider Bitleitungen zugegriffen wird. Dabei ist jeweils sichergestellt,dass nur auf eine einzige der Speicherzellen der mindestens zweider Bitleitungen zugegriffen wird. Beim Zugriff auf die einzigeder Speicherzellen wird die an die Speicherzelle angeschlosseneBitleitung mit einer Elektrode des Speicherkondensators der Speicherzelleverbunden und es fließtLadung zwischen der Bitleitung und der Elektrode des Speicherkondensatorsbis die Bitleitung und die Elektrode dieselbe Spannung aufweisen.
    [0030] Dieintegrierte Halbleiterschaltung umfasst vorzugsweise ein Speicherzellenfeld,das fürwahlfreien Zugriff auf eine oder mehrere Speicherzellen, die inZeilen und Spalten angeordnet sind, ausgebildet ist, mehrere Bitleitungen,wobei jeweils eine der Spalten der Speicherzellen an jeweils eineder Bitleitungen angeschlossen ist und einen Leseverstärker, wobeimindestens zwei der Bitleitungen an den Leseverstärker ange schlossensind und der Leseverstärkeran den Ausgang der Generatorschaltung und an das Bezugspotentialangeschlossen ist, derart dass eine der mindestens zwei Bitleitungenzur Speicherung eines ersten logischen Zustandes an eine hohe Spannungund zur Speicherung eines zweiten logischen Zustandes an das Bezugspotentialanschließbarist. Der Leseverstärkervergleicht zeitgesteuert die Spannungen der mindestens zwei angeschlossenenBitleitungen, legt an diejenigen der Bitleitungen, die eine höhere Spannungaufweisen, die hohe Spannung an und legt an diejenigen der Bitleitungen, dieeine niedrigere Spannung aufweisen, das Bezugspotential an.
    [0031] Dieintegrierte Halbleiterschaltung umfasst vorzugsweise ein Speicherzellenfeld,das fürwahlfreien Zugriff auf eine oder mehrere Speicherzellen, die inZeilen und Spalten angeordnet sind, ausgebildet ist, mehrere Bitleitungen,wobei jeweils eine der Spalten der Speicherzellen an jeweils eineder Bitleitungen angeschlossen ist und einen Bitleitungsdecoderzur Auswahl einer der Bitleitungen anhand einer Spaltenadresse,wobei der Ausgang der Generatorschaltung an den Bitleitungsdecoderangeschlossen ist, derart dass die Generatorschaltung den Bitleitungsdecodermit einer internen Spannung versorgt. Zweckmäßigerweise versorgt die Generatorschaltungzur Erzeugung der internen Spannung für den Bitleitungsdecoder aucheinen Wortleitungsdecoder zur Auswahl von Wortleitungen anhand vonZeilenadressen.
    [0032] Dieintegrierte Halbleiterschaltung umfasst vorzugsweise ein Speicherzellenfeld,das jeweils einen Auswahltransistor und einen Speicherkondensatorumfassende Speicherzellen enthältund fürwahlfreien Zugriff auf eine oder mehrere Speicherzellen ausgebildetist, ein halbleitendes Substrat und eine in dem Substrat vergrabeneElektrodenplatte, wobei der Speicher kondensator einen im Substratausgebildeten Graben umfasst und eine Elektrode des Speicherkondensatorsin diesem Graben ausgebildet ist.
    [0033] Vorzugsweiseist die vergrabene Elektrodenplatte durch die Generatorschaltungmit einer positiven Spannung gegen das Bezugspotential beaufschlagt.Die Elektrode des Speicherkondensators einer Speicherzelle hat imVergleich zu dieser positiven Spannung in Abhängigkeit von einem in der Speicherzellegespeicherten logischen Zustand eine höhere oder niedrigere Spannung.
    [0034] DieHalbleiterschaltung umfasst vorzugsweise einen Auswahltransistor,wobei ein Steueranschluss des Auswahltransistors mit einem Gate-Leiterverbunden ist, der gesteuerte Pfad des Auswahltransistors einenzwischen einem Source-Gebiet und einem Drain-Gebiet verlaufendenKanal umfasst und der Gate-Leitermit der Ausgangsspannung der Generatorschaltung beaufschlagbar ist,die höherliegt als eine Spannung einer externen Leistungsquelle. Demnachenthältdie Generatorschaltung in diesem Fall wiederum eine Ladungspumpe.
    [0035] Eineweitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Prüfung einerVielzahl integrierter Halbleiterschaltungen anzugeben, das vor derDurchführungeines Funktionstests füreine aus der Vielzahl integrierter Halbleiterschaltungen gewählte Halbleiterschaltungdie Veränderungeines internen Spannungspegels der ausgewählten Halbleiterschaltung erlaubt,jedoch die Zerstörungder ausgewähltenHalbleiterschaltung durch Überstressen vermeidet.
    [0036] Gemäß der Erfindungwird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Prüfung einer Vielzahl integrierterHalbleiterschaltungen gelöst,das die folgenden Schritte umfasst: a) Bereitstellender Vielzahl integrierter Halbleiterschaltungen, b) Anschließender Vielzahl integrierter Halbleiterschaltungen an einen Testautomaten, c) Vorgeben eines Spannungswertes für eine aus der Vielzahl derHalbleiterschaltungen durch den Testautomaten, d) Erzeugen einer dem vorgegebenen Spannungswert entsprechendenAusgangsspannung durch eine Generatorschaltung der einen aus der Vielzahlder Halbleiterschaltungen, e) Begrenzen der Ausgangsspannung der Generatorschaltung durch Öffnen einesStrompfades falls die Ausgangsspannung einen vorgegeben Schwellwert überschreitet, f) Messen der Leistungsaufnahme der Generatorschaltung, g) Vorgeben eines kleineren Spannungswertes und Wiederholender Schritte d) bis f), falls eine erhöhte Leistungsaufnahme gemessenwird, sonst h) Durchführeneines Funktionstests fürdie Vielzahl der Halbleiterschaltungen.
    [0037] Vorzugsweisewird der Funktionstest fürdie Vielzahl der Halbleiterschaltungen bei unterschiedlichen Temperaturen durchgeführt. Dazuwerden die Halbleiterschaltungen in einen Ofen oder eine Kühlkammereingebracht.
    [0038] Nachfolgendwird die Erfindung anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielenäher erläutert.
    [0039] 1 zeigteine Generatorschaltung zur Erzeugung eines zum Betrieb einer integriertenHalbleiterschaltung benötigteninternen Spannungspegels und eine Schutzschaltung zur Begrenzungdieses Spannungspegels.
    [0040] 2 zeigtdrei Ausführungsbeispiele(A), (B) und (C) fürdie Schutzschaltung.
    [0041] 3 zeigtmit besonderen internen Spannungspegeln zu versorgende Teilschaltungeneines dynamischen Halbleiterspeichers mit direktem Zugriff, diezur Erzeugung dieser internen Spannungspegel benötigten Generatorschaltungenund die dazugehörigenSchutzschaltungen.
    [0042] 4 zeigtden Aufbau einer Speicherzelle des dynamischen Halbleiterspeichersmit direktem Zugriff und die an einzelnen Strukturelementen anliegendenSpannungen.
    [0043] 5 zeigteine an einen Testautomaten angeschlossene Generatorschaltung miteiner Schutzschaltung und ein Flussdiagramm eines Verfahren zurDurchführeneines Funktionstests mit veränderteninternen Spannungspegeln füreine Vielzahl integrierter Halbleiterschaltungen.
    [0044] In 1 sindeine Generatorschaltung 501 bis 507 zur Erzeugungeines zum Betrieb einer integrierten Halbleiterschaltung benötigten internen SpannungspegelsVA und eine Schutzschaltung 511 bis 517 zurBegrenzung des internen Spannungspegels VA aufeinen vorgegebenen Toleranzbereich dargestellt. Die Generatorschaltung 501 bis 507 umfasst einenEingang 521, an dem eine Eingangsspannung VE angelegtist, einen Ausgang 522, an dem die Generatorschaltung 501 bis 507 dieAusgangsspannung VA erzeugt, und einen Bezugsanschluss 523, derauf Bezugspotential oder Masse geschaltet ist. Weiterhin umfasstdie dargestellte Generatorschaltung 501 bis 507 einenAnschluss 524 zur Vorgabe einer Testspannung VR,an die die am Ausgang 522 erzeugte Ausgangsspannung VA durch eine Vergleichsschaltung 52 zuPrüfzweckenangepasst werden kann. Ferner umfasst die Generatorschaltung 501 bis 507 deneigentlichen Spannungsgenerator 53. Dieser Spannungsgenerator 53 kanndie Ausgangsspannung VA gegenüber derEingangsspannung VE erhöhen oder erniedrigen und insbesondere eineSpannungspumpe 53 sein. Eine solche Spannungspumpe 53 enthält beispielsweiseeinen zwischen den Ausgang 522 und den Bezugsanschluss 523 geschaltetenAusgangskondensator, einen Umladekondensator und eine taktgesteuerteSchaltlogik, die bewirkt dass abwechselnd in einem Ladetakt der Umladekondesatorzwischen den Eingang 521 und den Bezugsanschluss 523 geschaltetist und in einem Entladetakt der Umladekondensator entweder zwischenden Eingang 521 und den Ausgang 522 geschaltetist, wobei der im Ladetakt mit dem Eingang 521 verbundeneAnschluss des Umladekondensators im Entladetakt mit dem Ausgang 522 verbunden istund der im Ladetakt mit dem Bezugsanschluss 523 verbundeneAnschluss des Umladekondensators im Entladetakt mit dem Eingang 521 verbunden ist,oder aber dem Aus gangskondensator parallel geschaltet ist, wobeider im Ladetakt mit dem Eingang 521 der verbundene Anschlussdes Umladekondensators im Entladetakt mit dem Bezugsanschluss 523 verbundenist und der im Ladetakt mit dem Bezugsanschluss 523 verbundeneAnschluss des Umladekondensators im Entladetakt mit dem Ausgang 522 verbundenist. Im ersten Fall erzeugt eine solche Spannungspumpe am Ausgang 522 eineAusgangsspannung VA, die fast doppelt sohoch wie die am Eingang 521 anliegende EingangsspannungVE und dieser gleichgerichtet ist. Im zweitenFall erzeugt die Spannungspumpe am Ausgang 522 eine AusgangsspannungVA, die fast so hoch wie die am Eingang 521 liegendeEingangsspannung VE und dieser entgegengerichtetist.
    [0045] DieSchutzschaltung 511 bis 517 zur Begrenzung derAusgangsspannung VA der Generatorschaltung 501 bis 507 istzwischen den Ausgang 522 der Generatorschaltung 501 bis 507 undden Bezugsanschluss 523 der Generatorschaltung 501 bis 507 geschaltet.
    [0046] Diebeschriebene Anordnung aus einer Generatorschaltung 501 bis 507 zurErzeugung eines internen Spannungspegels und einer Schutzschaltung 511 bis 517 zurBegrenzung des internen Spannungspegels wird insbesondere bei dynamischen Halbleiterspeichernmit wahlfreiem Zugriff eingesetzt. Dabei kann am Eingang 521 desHalbleiterspeichers eine von außenan den Halbleiterspeicher angelegte Versorgungsspannung VDD von 3,3 V oder eine von einer zusätzlichenGeneratorschaltung überzeugte interneVersorgungsspannung VINT von 2,5 V angelegtsein. Ferner kann am Ausgang 522 einer der internen SpannungspegelVPP von 3,5 V, VINT von2,5 V, VBLH von 1,8 V, VBLEQ von0,9 V, VPL von 0,9 V, VNWL von – 0,5 Voder VBB von – 1,3 V erzeugt werden, derenBedeutung fürden Betrieb des Halbleiterspeichers anhand von 3 erklärt werdenwird.
    [0047] 2 zeigtdrei Ausführungsbeispiele(A), (B) und (C) der Schutzschaltung 511 bis 517 zurBegrenzung der Ausgangsspannung VA der Generatorschaltung 501 bis 507.Beim ersten Ausführungsbeispiel(A) enthältdie Schutzschaltung 511 bis 517 zwischen einemAnschluss fürden internen Spannungspegel VA und einemAnschluss fürdas Bezugspotential nur einen einzigen Strompfad mit einer Anzahl vonin Reihe geschalteten Dioden 5111. An jeder der Dioden 5111 fällt einTeil des internen Spannungspegel VA ab.Erhöhtsich der interne Spannungspegel VA, so erhöht sichauch der Spannungsabfall an jeder der Dioden 5111. Wennfür eineder Dioden 5111 der Spannungsabfall größer wird als die Schwellspannung,wird die eine der Dioden 5111 leitend. Dadurch erhöht sichder Spannungsabfall fürjede der übrigen Dioden 5111.Falls sich die Schwellspannungen der Dioden 5111 der Reihenschaltungnicht zu sehr unterscheiden, werden somit alle Dioden 5111 derReihenschaltung gleichzeitig leitend. Das bedeutet, dass der Widerstandder Schutzschaltung 511 bis 517 stark abnimmt,wenn der interne Spannungspegel VA eineSchwellspannung überschreitet,die der Summe der Schwellspannungen der Dioden 5111 entspricht. Diedargestellte Reihenschaltung der Dioden 5111 ist zur Begrenzungeines positiven internen Spannungspegels VA vorgesehen.Zur Begrenzung eines negativen internen Spannungspegels VA ist die Polung der Dioden 5111 umzukehren.
    [0048] Beimzweiten Ausführungsbeispiel(B) umfasst die Schutzschaltung 511 bis 517 einenSpannungsteiler 5112, der zwischen den Anschluss für den internenSpannungspegel VA und den Anschluss für das Bezugspotentialgeschaltet ist, mit einem Abgriffsanschluss, einen Operationsverstärker miteinem ersten Eingang der an den Abgriffwiderstand des Spannungsteilersangeschlossen ist, mit einem zweiten Eingang, der an eine festgelegteReferenzspannung Vref angeschlossen istund mit einem Ausgang und einen Feldeffekt-Transistor 5114 miteinem Steueranschluss, der an den Ausgang des Operationsverstärkers angeschlossenist und mit einem gesteuerten Pfad, durch den ein niederohmigerStrompfad zwischen dem Anschluss für den internen SpannungspegelVA und dem Anschluss für das Bezugspotential leitendschaltbar ist. Der Operationsverstärker 5113 arbeitetals Vergleicher und vergleicht die am Abgriffsanschluss des Spannungsteilers 5112 abgegriffeneSpannung mit der festgelegten Referenzspannung Vref.Wenn die am Abgriffsanschluss des Spannungsteilers 5112 abgegriffene Spannunggrößer alsdie festgelegte Referenzspannung Vref ist,dann erzeugt der Operationsverstärker 5113 anseinem Ausgang eine positive Spannung. Wenn die am Abgriffsanschlussdes Spannungsteilers 5112 abgegriffene Spannung kleinerals die festgelegte Referenzspannung Vref ist,dann erzeugt der Operationsverstärker 5113 anseinem Ausgang eine negative Spannung. Wenn der Feldeffekt-Transistor 5114 vomn-Kanal-Typ ist, dann ist die dargestellte Schutzschaltung zur Begrenzungpositiver interner Spannungspegel VA vorgesehen.Wenn der Feldeffekt-Transistor 5114 vomp-Kanal-Typ ist, dann ist die Schaltung zur Begrenzung eines negativeninternen Spannungspegels VA vorgesehen.Es kann jedoch auch ein Feldeffekt-Transistor des jeweils anderen Kanaltypsverwendet werden, wenn der nichtinvertierende Anschluss des Operationsverstärkers 5113 mit deminvertierenden Anschluss des Operationsverstärkers 5113 vertauschtwird.
    [0049] Beimdritten Ausführungsbeispiel(C) fürdie Schutzschaltung 511 bis 517 umfasst die Schutzschaltungzwischen dem Anschluss fürden internen Spannungspegel VA und dem Anschluss für das Bezugspotentialnur einen einzigen Strompfad, in den der gesteuerte Pfad eines Feldeffekt-Transistors 5115 geschaltetist. Dabei ist der Steueranschluss mit einem Anschluss des Source-Drain-Pfadesverbunden, der an das Bezugspotential angeschlossen ist. In dieserSchaltungsanordnung wird der Feldeffekt-Transistor 5115 alsDurchbruchdiode betrieben, deren Durchbruchsspannung von der Kanalbreite desFeldeffekt-Transistors 5115 abhängt. Je nach dem ob der zubegrenzende interne Spannungspegel VA positivoder negativ ist, kann der Kanaltyp des Feldeffekt-Transistors 5115 n-leitend oder p-leitend gewählt werden.
    [0050] Durchdie dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele für die Schutzschaltung 511 bis 517 istes also möglich,einen positiven internen Spannungspegel VA bei Überschreiteneines oberen Grenzwertes und einen negativen internen Spannungspegelbei Unterschreiten eines unteren Grenzwertes durch Öffnen eineszusätzlichenniederohmigen Strompfades zu begrenzen.
    [0051] Diedurch das Öffnendes niederohmigen Strompfades ausgelöste zusätzliche Leistungsaufnahme derSchutzschaltung 511 bis 517 bewirkt eine Zunahmeder Leistungsaufnahme der Generatorschaltung 501 bis 507 unddamit auch eine Zunahme der Leistungsaufnahme der integrierten Halbleiterschaltung,in der die Generatorschaltung eingesetzt wird. Diese Eigenschaftder mit einer Generatorschaltung 501 bis 507 undeiner Schutzschaltung 511 bis 517 ausgestattetenintegrierten Halbleiterschaltung kann bei einem Verfahren zur Prüfung derintegrierten Halbleiterschaltung ausgenutzt werden, das anhand von 5 beschriebenwerden soll.
    [0052] In 3 istdie Zugriffslogik eines dynamischen Halbleiterspeichers mit wahlfreiemZugriff und die Spannungsversorgung für die Zugriffslogik dargestellt.Der dynamische Halbleiterspeicher mit wahlfreiem Zugriff erlaubtden Zugriff auf eine Speicherzelle 21 anhand einer Adresse.Da die Speicherzellen des Speicherzellenfeldes 2 des Halbleiterspeicherszweidimensional, in Zeilen und Spalten, angeordnet sind, wird dievon außenan den Halbleiterspeicher angelegte Adresse der Speicherzelle 21 zunächst ineine Zeilenadresse RA zur Auswahl einer Zeile und in eine SpaltenadresseCA zur Auswahl einer Spalte eingeteilt. Die Speicherzellen einerder Zeilen des Speicherzellenfeldes 2 sind jeweils an eineWortleitung angeschlossen und die Speicherzellen einer Spalte desSpeicherzellenfeldes sind jeweils an eine Bitleitung angeschlossen.Beispielsweise ist die Speicherzelle 21 an die Wortleitung 32 und dieBitleitung 42 angeschlossen. Dadurch kann die Speicherzelle 21 durcheine gleichzeitige Auswahl der Wortleitung 32 und der Bitleitung 42 ausgewählt werden.Jede Wortleitung ist an einen Wortleitungstreiber angeschlossen.Beispielsweise ist die Wortleitung 32 an den Wortleitungstreiber 31 angeschlossen. Über dieWortleitungstreiber wird an die Wortleitungen als Vorspannung dieAusschaltspannung VNWL von – 0,5 Vangelegt. Wird allerdings durch den Wortleitungsdecoder 3 anhandder Zeilenadresse RA beispielsweise die Wortleitung 32,ausgewählt,so legt der Wortleitungstreiber 31 an die Wortleitung 32 dieEinschaltspannung VPP an. Vor der Auswahlder Wortleitung werden die Spannungen von zwei benachbarten Bitleitungen,die an eine gemeinsame Ausgleichsschaltung, beispielsweise die Ausgleichsschaltung 43,angeschlossen sind, sehr genau an eine vorgegebene Spannung VBLEQ angeglichen. Dieselben zwei Bitleitungensind an einen gemeinsamen Leseverstärker 41 angeschlossen.Wird beispielsweise die Wortleitung 32 durch den Wortleitungstreiber 31 mit derEinschaltspannung VPP beaufschlagt, so wirdder leitende Pfad des Auswahltransistors 211 der Speicherzelle 21 leitendgeschaltet und es fließt Ladungzwischen der an die gesteuerte Strecke angeschlossenen Elektrode 2121 desSpeicherkondensators 212 und der Bitleitung 42.Der durch diesen Ladungsfluss bewirkte Spannungsunterschied der zweian den Leseverstärker 41 angeschlossenenBitleitungen wird durch den Leseverstärker detektiert und führt dazu,dass der Leseverstärker 41 andiejenige der zwei Leitungen, die die höhere Spannung aufweist, diehohe Spannung der Bitleitung VBLH anlegt,und an diejenige der zwei Bitleitungen, die die niedrigere Spannungaufweist, das Bezugspotential VSS anlegt.
    [0053] Dadie Einschaltspannung der Wortleitung VPP sogewähltist, dass sie um mehr als die Schwellenspannung des Auswahltransistors 211 über der hohenSpannung der Bitleitung VBLH liegt, istsichergestellt, dass die an den gesteuerten Pfad des Auswahltransistors 211 angeschlosseneElektrode des Speicherkondensators 212 die volle Spannungder Bitleitung 42 auch dann erhält, wenn der Leseverstärker 41 dieBitleitung 42 mit der hohen Spannung der Bitleitung VBLH beaufschlagt.
    [0054] DerLeseverstärker 41 hatdarüberhinaus die Aufgabe, die Spannung derjenigen der zwei an den angeschlossenenBitleitungen, die zu der durch die Wortleitung ausgewählten Speicherzellegehört, geeignetzu verstärkenund an den Bitleitungsdecoder weiterzugeben. Im Bitleitungsdecoder 4 wirdanhand der Spaltenadresse CA die Information einer der Bitleitungenausgewähltund auf den Datenbus I/O ausgegeben.
    [0055] Diezum Betrieb des Halbleiterspeichers benötigten Spannungspegel werdenfolgendermaßen erzeugt: Zunächst wirdaus einer von außenan den Halbleiterspeicher angelegten Versorgungsspannung VDD durch die Generatorschaltung 501 eineinterne Versorgungsspannung VINT abgeleitet.Die interne Versorgungsspannung VINT wirddurch die Schutzschaltung 511 begrenzt. Aus dieser internenVersorgungsspannung VINT werden die weitereninternen Spannungspegel abgeleitet. Die Generatorschaltung 502 erzeugtdie Einschaltspannung VPP, die durch die Schutzschaltung 512 begrenztwird. Die Generatorschaltung 503 erzeugt die AusschaltspannungVNWL, die durch die Schutzschaltung 513 begrenztwird. Die Generatorschaltung 504 erzeugt die hohe Spannung derBitleitung VBLH, die durch die Schutzschaltung 514 begrenztwird. Die Generatorschaltung 505 erzeugt die AusgleichsspannungVBLEQ, die durch die Schutzschaltung 515 begrenztwird. Die Generatorschaltung 506 erzeugt die PlattenspannungVPL, die durch die Schutzschaltung 516 begrenztwird. Die Generatorschaltung 507 erzeugt die SubstratvorspannungVBB, die durch die Schutzschaltung 517 begrenztwird.
    [0056] In 4 istder Aufbau einer Speicherzelle des dynamischen Halbleiterspeichersmit direktem Zugriff dargestellt. Darüber hinaus sind die an der Speicherzelleanliegenden internen Spannungspegel eingezeichnet. Die Speicherzelleumfasst einen Auswahltransistor 211 und einen Speicherkondensator 212.Der Auswahltransistor enthälteinen Gate-Leiter 2111, einen leitend schaltbaren Kanal 2112,ein Source-Gebiet 2113 und ein Drain-Gebiet 2114.Der Speicherkondensator umfasst eine erste Elektrode 2121 undeine zweite Elektrode 2122, die durch ein Dielektrikum 61 getrenntsind. Dem Aufbau der Speicherzelle liegt ein Substrat 6 zugrunde.Der Gate-Leiter 2111 des Auswahltransistors 211 wirddurch die Wortleitung 32 gebildet. Das Source-Gebiet 2113 des Auswahltransistors 211 istan die Bitleitung 42 angeschlossen. Die zweite Elektrode 2122 des Speicherkondensators 212 istals n-leitende Platte in dem p-leitendenSubstrat 6 ausgebildet und an die Plattenspannung VPL, die ungefähr zwischen der hohen SpannungVBLH und dem Bezugspotential liegt, angelegt.Das Substrat 6 ist vorzugsweise p-leitend und mit der negativenSubstratvorspannung VBB von – 1,3 Vbeaufschlagt, um unerwünschteLeckströmezwischen den Bauelementen und dem Substrat zu unterdrücken.
    [0057] In 5 isteine Apparatur zur Prüfungeiner integrierten Halbleiterschaltung (A) und ein Verfahren zurPrüfungeiner Vielzahl von integrierten Halbleiterschaltungen (B) dargestellt.Die Apparatur umfasst die Generatorschaltung 501 bis 507,die zwischen den Ausgang der Generatorschaltung 501 bis 507 unddas Bezugspotential geschaltete Schutzschaltung 511 bis 517,einen Testautomaten 7 und ein Messgerät 71. Der Testautomat 7 gibtzunächsteine Testspannung VR vor, auf die die vonder Generatorschaltung 501 bis 507 erzeugte Ausgangsspannung VA abgeglichen wird. Dann wird über dasMessgerät 71 dieLeistungsaufnahme der Generatorschaltung 501 bis 507 bestimmt.Liegt die durch das Messgerät 71 bestimmteLeistungsaufnahme der Generatorschaltung 501 bis 507 über einemzu erwartenden Normalwert, so ist diese erhöhte Leistungsaufnahme dadurchverursacht, dass die Ausgangsspannung VA derGeneratorschaltung 501 bis 507 durch die Schutzschaltung 511 bis 517 begrenztwird. Somit ist erkennbar, dass die durch den Testautomaten 7 vorgegebeneTestspannung VR außerhalb eines durch die Schutzschaltung 511 bis 517 vorgegebenenToleranzbereiches liegt, also zu positiv oder zu negativ ist.
    [0058] Dasbeschriebene Verfahren zur Prüfungeiner Vielzahl von integrierten Halbleiterschaltungen umfasst einenInitialisierungsblock 1001 umfassen die aufeinanderfolgendenSchritte a), b) und c), einen Schleifenblock 1002 umfassenddie auf einanderfolgenden Schritte d), e) und f), eine Abbruchbedingung 1003 umfassendden Schritt g) und einen Fortsetzungsblock 1004 umfassendden Schritt h).
    501bis 507 Generatorschaltungen(Spannungsgeneratoren, Ladungspumpen) 511bis 517 Schutzschaltungen 521 Eingangder Generatorschaltung 522 Ausgangder Generatorschaltung 523 Bezugsanschlussder Generatorschaltung 5111 Diodemit Schwellspannung 5112 Spannungsteiler 5113 Differenzverstärker 5114 Transistormit Schaltfunktion 5115 AlsDurchbruchdiode betriebener Feldeffekttransistor 3 Wortleitungsdecoder 31 Wortleitungstreiber 32 Wortleitung 4 Bitleitungsdecoder 41 Leseverstärker 42 Bitleitung 43 Ausgleichsschaltung 2 Speicherzellenfeld 21 Speicherzelle 211 Auswahltransistor 212 Speicherkondensator 2111 Steueranschluss,Gate-Leiter 2112 GesteuerterPfad, leitfähigerKanal 2113 Source-Gebiet 2114 Drain-Gebiet2121 Elektrodedes Speicherkondensators 2122 VergrabenePlatte der Speicherkondensatoren 6 Substrat 61 Dielektrikumdes Speicherkondensators 7 Testautomat 1001 Verfahrensschrittea) bis c), Einleitungsblock 1002 Verfahrensschrittd) bis f), Schleifenblock 1003 Verfahrensschrittg), Abbruchbedingung 1004 Verfahrensschritth), Fortsetzungsblock VSS Bezugspotentialoder Masse VE Eingangsspannungder Generatorschaltung VA Ausgangsspannungder Generatorschaltung VR Vorgabewertfür dieAusgangsspannung VA Vref Vergleichsspannung VDD ExterneVersorgungsspannung VINT InterneVersorgungsspannung VPP Einschaltspannungfür eineWortleitung VNWL Ausschaltspannungfür eineWortleitung VBLH HoherSpannungspegel füreine Bitleitung VBLEQ Ausgleichsspannungfür eineBitleitung VPL Plattenspannungfür dievergrabenen Platte VBB Vorspannungfür dashalbleitende Substrat RA Zeilenadresse CA Spaltenadresse I/O Dateneingabeund -ausgabe
    权利要求:
    Claims (26)
    [1] Integrierte Halbleiterschaltung, umfassend eineGeneratorschaltung (501-507) mit einem Bezugsanschluss(523), der mit einem Bezugspotential (VSS)beschaltbar ist, mit einem Eingang (521), der mit einerEingangsspannung (VR) der Generatorschaltung(501-507) beschaltbar ist, mit einem Ausgang (522),an dem eine einstellbare Ausgangsspannung (VA)der Generatorschaltung (501-507) erzeugbar ist, einezwischen den Ausgang (522) und den Bezugsanschluss (523)geschaltete Schutzschaltung (511-517) zur Begrenzungder Ausgangsspannung (VA) der Generatorschaltung(501-507).
    [2] Integrierte Halbleiterschaltung nach Anspruch 1,bei der die Schutzschaltung (501-507) ein Schaltelement(511; 514; 515) enthält, das einen steuerbaren Strompfadaufweist, der leitend ist, wenn die Ausgangsspannung (VA)größer alseine vorgegebene Schwellspannung ist.
    [3] Integrierte Halbleiterschaltung nach Anspruch 1 oder2, bei der die Generatorschaltung (501-507) einenAnschluss (524) zur Vorgabe eines Wertes (VR) für die amAusgang der Generatorschaltung (501-507) erzeugteAusgangsspannung (VA) der Generatorschaltung(501-507) enthält.
    [4] Integrierte Halbleiterschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis3, bei der die Schutzschaltung (511-517)eine Anzahl in Reihe geschalteter und in Durchlassrichtung gepolterDioden (5111) enthält und dieAusgangsspannung (VA) der Generatorschaltung (501-507)durch eine Summe von Schwellspannungen der Anzahl der Dioden (5111)begrenzbar ist.
    [5] Integrierte Halbleiterschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis3, bei der die Schutzschaltung (511-517)umfasst: einen zwischen den Ausgang (522) der Generatorschaltung(501-507)und den Bezugsanschluss (523) der Generatorschaltung (501-507)geschalteten Spannungsteiler (5112) mit einem Abgriffsanschluss, einenDifferenzverstärker(5113) mit einem ersten Eingang, der an den Abgriffsanschlussdes Spannungsteilers (5112) angeschlossen ist, einem zweitenEingang, der durch einen Generator für eine festgelegte Vergleichsspannung(Vref) angesteuert ist und einem Ausgang, einenTransistor (5114) mit einem Steueranschluss, der an denAusgang des Differenzverstärkers(5113) angeschlossen ist, und einem gesteuerten Pfad, der zwischenden Ausgang (522) der Generatorschaltung (501-507)und den Bezugsanschluss (523) der Generatorschaltung (501-507)geschaltetet ist, wobei der gesteuerte Pfad des Transistors(5114) durch den Differenzverstärker (5113) leitendschaltbar ist, wenn die am Spannungsteiler (5112) abgegriffeneSpannung größer alsdie festgelegte Vergleichsspannung (Vref)ist.
    [6] Integrierte Halbleiterschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis3, bei der die Schutzschaltung (511-517) einenFeldeffekt-Transistor (5115) mit einem Steueranschlussund einem gesteuerten Pfad enthält,der gesteuerte Pfad des Transistors (5115) zwischen denAusgang (522) der Generatorschaltung (501-507)und den Bezugsanschluss (523) der Generatorschaltung (501-507)geschaltet ist und der Steueranschluss an den Bezugsanschluss (523)der Generatorschaltung (501-507) angeschlossenist.
    [7] Integrierte Halbleiterschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis6, bei der ein Anschluss (50) für eine externe Leistungsquelle vorgesehenist, und der Anschluss (50) für die externe Leistungsquelle einepositive Spannung (VDD) gegen das Bezugspotential(VSS) der Halbleiterschaltung aufweist.
    [8] Integrierte Halbleiterschaltung nach Anspruch 7,bei der der Eingang (521) der Generatorschaltung (501-507)an den Anschluss (50) fürdie externe Leistungsquelle angeschlossen ist.
    [9] Integrierte Halbleiterschaltung nach Anspruch 7,umfassend eine zusätzlicheGeneratorschaltung (501) mit einem Eingang (521)und einem Ausgang (522), wobei der Eingang (521)der zusätzlichenGeneratorschaltung (501) an den Anschluss (50)für die externeLeistungsquelle angeschlossen ist und der Eingang (521)der Generatorschaltung (502-507) an den Ausgangder zusätzlichenGeneratorschaltung (501) angeschlossen ist.
    [10] Integrierte Halbleiterschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis9, bei der die Generatorschaltung (502) eine Spannungspumpe(53) umfasst, die derart ausgebildet ist, dass die Ausgangsspannung (VA, VPP) der Generatorschaltung(502) höherals die Eingangsspannung (VE) der Generatorschaltung (502)ist.
    [11] Integrierte Halbleiterschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis9, bei der die Generatorschaltung (503, 507) eineSpannungspumpe (53) umfasst, die derart ausgebildet ist,dass die Ausgangsspannung (VA, VNWL, VBB) der Generatorschaltung(503, 507) negativ gegen das Bezugspotential (VSS) ist.
    [12] Integrierte Halbleiterschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis9, umfassend ein Substrat (6), wobei der Ausgang(522) der Generatorschaltung (507) an das Substrat(6) angeschlossen ist und eine negative Vorspannung (VBB) gegen das Bezugspotential (VSS) aufweist.
    [13] Integrierte Halbleiterschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis9, umfassend ein Speicherzellenfeld (2), das jeweils einenAuswahltransistor (211) und einen Speicherkondensator (212)umfassende Speicherzellen (21) enthält und für wahlfreien Zugriff auf eineoder mehrere Speicherzellen (21) ausgebildet ist, die anden Ausgang (522) der Generatorschaltung (506)angeschlossen sind, derart dass die Generatorschaltung (506)eine Elektrode des jeweils einen Speicherkondensators (212)mit einer Referenzspannung (VPL) versorgt.
    [14] Integrierte Hableiterschaltung nach Ansprüchen 1 bis11, umfassend ein Speicherzellenfeld (2), das für wahlfreienZugriff auf eine oder mehrere Speicherzellen (21), diein Zeilen und Spalten angeordnet sind, ausgebildet ist, mehrereWortleitungen (32), wobei jeweils eine der Zeilen der Speicherzellen(21) an jeweils eine der Wortleitungen (32) angeschlossenist, und mehrere Wortleitungstreiber (31), wobei diejeweils eine der Wortleitungen (32) an jeweils einen der Wortleitungstreiber(31) angeschlossen ist und der jeweils eine der Wortleitungstreiber(31) an den Ausgang der Generatorschaltung (502, 503)angeschlossen ist.
    [15] Integrierte Halbleiterschaltung nach Anspruch 14,bei der die jeweils eine der Wortleitungen (32) zum Öffnen derjeweils einen der Zeilen der Speicherzellen (21) an einedurch die Generatorschaltung (502) erzeugte Einschaltspannung(VPP) anschließbar ist.
    [16] Integrierte Halbleiterschaltung nach Anspruch 14,bei der die jeweils eine der Wortleitungen (32) zum Sperrender jeweils einen der Zeilen der Speicherzellen (21) aneine durch die Generatorschaltung (503) erzeugte Ausschaltspannung(VNWL) anschließbar ist.
    [17] Integrierte Halbleiterschaltung nach Anspruch 16,bei der die Ausschaltspannung (VNWL) negativgegen das Bezugspotential (VSS) ist.
    [18] Integrierte Halbleiterschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis9, umfassend, ein Speicherzellenfeld (2), das für wahlfreienZugriff auf eine oder mehrere Speicherzellen (21), diein Zeilen und Spalten angeordnet sind, ausgebildet ist, mehrereWortleitungen (32), wobei jeweils eine der der Zeilen derSpeicherzellen (21) an jeweils eine der Wortleitungen (32)angeschlossen ist, einen Wortleitungsdekoder (3) zurAuswahl einer der Wortleitungen (32) anhand einer Zeilenadresse(RA), wobei der Wortleitungsdekoder (3) an den Ausgang (522)der Generatorschaltung (501) angeschlossen ist, derartdass die Generatorschaltung (501) den Wortleitungsdekoder(3) mit einer internen Spannung (VINT)versorgt.
    [19] Integrierte Halbleiterschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis9, umfassend ein Speicherzellenfeld (2), das für wahlfreienZugriff auf eine oder mehrere Speicherzellen (21), diein Zeilen und Spalten angeordnet sind, ausgebildet ist, mehrereBitleitungen (42), wobei jeweils eine der Spalten der Speicherzellen(21) an jeweils eine der Bitleitungen (42) angeschlossenist, und eine Ausgleichsschaltung (43), wobei mindestens zweider Bitleitungen (42) an die Ausgleichschaltung (43)angeschlossen sind und die Ausgleichsschaltung (43) anden Ausgang (522) der Generatorschaltung (505)angeschlossen ist, derart dass die Generatorschaltung (505)mindestens zwei der Bitleitungen (42) mit einer Vorlagespannung(VBLEQ) zur Einstellung einer Referenzladungversorgt.
    [20] Integrierte Halbleiterschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis9, umfassend ein Speicherzellenfeld (2), das für wahlfreienZugriff auf eine oder mehrere Speicherzellen (21), diein Zeilen und Spalten angeordnet sind, ausgebildet ist, mehrereBitleitungen (42), wobei jeweils eine der Spalten der Speicherzellen(21) an jeweils eine der Bitleitungen (42) angeschlossenist, und einen Leseverstärker(41), wobei mindestens zwei der Bitleitungen (42)an den Leseverstärker(41) angeschlossen sind und der Leseverstärker (41)an den Ausgang (522) der Generatorschaltung (504)und an das Bezugspotential (VSS) angeschlossenist, derart dass eine der mindestens zwei Bitleitungen zur Speicherungeines ersten logischen Zustandes an eine hohe Spannung (VBLH) und zur Speicherung eines zweiten logischenZustandes an das Bezugspotential anschließbar ist.
    [21] Integrierte Halbleiterschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis9, umfassend ein Speicherzellenfeld (2), das für wahlfreienZugriff auf eine oder mehrere Speicherzellen (21), diein Zeilen und Spalten angeordnet sind, ausgebildet ist, mehrereBitleitungen (42), wobei jeweils eine der Spalten der Speicherzellen(21) an jeweils eine der Bitleitungen (42) angeschlossenist, und einen Bitleitungsdekoder (4) zur Auswahleiner der Bitleitungen (42) anhand einer Spaltenadresse(CA), wobei der Ausgang (522) der Generatorschaltung(501) an den Bitleitungsdekoder (4) angeschlossenist, derart dass die Generatorschaltung (501) den Bitleitungsdekoder(4) mit einer internen Spannung (VINT)versorgt.
    [22] Halbleiterschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis9, umfassend ein Speicherzellenfeld (2), das jeweilseinen Auswahltransistor (211) und einen Speicherkondensator (212)umfassende Speicherzellen (21) enthält und für wahlfreien Zugriff auf eineoder mehrere Speicherzellen (21) ausgebildet ist, einhalbleitendes Substrat (6) und eine in dem Substratvergrabene Elektrodenplatte (2122), wobei derSpeicherkondensator (212) einen im Substrat ausgebildetenGraben (61) umfasst und eine Elektrode (2121)des Speicherkondensators (212) in diesem Graben (61)ausgebildet ist.
    [23] Halbleiterschaltung nach Anspruch 22, bei der dievergrabene Elektrodenplatte (2122) durch die Generatorschaltung(506) mit einer positiven Spannung (VPL)gegen das Bezugspotential (VSS) beaufschlagtist.
    [24] Halbleiterschaltung nach Anspruch 22, umfassendeinen Auswahltransistor (211), wobei ein Steueranschluss(2111) des Auswahltransistors (211) mit einemGate-Leiter verbunden ist, der gesteuerte Pfad (2112) desAuswahltransistors (211) einen zwischen einem Source-Gebiet(2113) und einem Drain-Gebiet (2114) verlaufendenKanal umfasst und der Gate-Leiter mit einer Ausgangsspannung (VPP) der Generatorschaltung (501)beaufschlagbar ist, die höherliegt als eine Spannung (VDD) einer externenLeistungsquelle.
    [25] Verfahren zur Prüfungeiner Vielzahl integrierter Halbleiterschaltungen, umfassend dieSchritte: a) Bereitstellen (1001) der Vielzahl integrierterHalbleiterschaltungen, b) Anschließen (1001) der Vielzahlintegrierter Halbleiterschaltungen an einen Testautomaten (7), c)Vorgeben (1001) eines Spannungswertes für eine aus der Vielzahl derHalbleiterschaltungen durch den Testautomaten, d) Erzeugen(1002) einer dem vorgegebenen Spannungswert entsprechendenAusgangsspannung (VA) durch eine Generatorschaltung(501-507) der einen aus der Vielzahl der Halbleiterschaltungen, e)Begrenzen (1002) der Ausgangsspannung der Generatorschaltung(501-507) durch Öffnen eines Strompfades, fallsdie Ausgangsspannung einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet, f)Messen (1002) der Leistungsaufnahme der Generatorschaltung(501-507), g) Vorgeben (1003) eineskleineren Spannungswertes und Wiederholen der Schritte d) bis f),falls eine erhöhteLeistungsaufnahme gemessen wird, sonst, h) Durchführen (1004)eines Funktionstests fürdie Vielzahl der Halbleiterschaltungen,
    [26] Verfahren nach Anspruch 25, bei dem der Funktionstestbei unterschiedlichen Umgebungstemperaturen durchgeführt wird.
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