專利名稱：半導(dǎo)體泄漏電流檢測器、測定方法及其半導(dǎo)體集成電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于以單片(on chip)來高速執(zhí)行閃速存儲器等的位線泄漏(leak)電流的檢測或參考(基準(zhǔn))電壓的微調(diào)(trimming)的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器、泄漏電流測定方法、帶電壓微調(diào)功能的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器、參考電壓微調(diào)方法及其半導(dǎo)體集成電路。
背景技術(shù)：
近年來，閃速存儲器或EEPROM等非易失性存儲器構(gòu)成為使用微細(xì)化存儲器單元的大容量存儲器陣列。另外，伴隨著微細(xì)化，非易失性存儲器必需搭載向程序或讀出動作提供正確內(nèi)部電壓的參考電源。
作為近年來非易失性存儲器直面的課題之一，有位線的泄漏電流伴隨著存儲器陣列的大容量化而增大的問題。這是因?yàn)殡S著微細(xì)化過程，每個存儲器單元的泄漏電流(位線泄漏電流)增加，或每條位線的存儲器單元數(shù)量增加。若位線泄漏電流增加，則影響存儲器單元的讀出動作，損害存儲器單元的閾值控制精度，使數(shù)據(jù)保持特性等可靠性惡化。利用程序脈沖的偏置(bias)與閾值的判定、即單元電流的判定動作(稱為證實(shí))的重復(fù)，控制非易失性存儲器單元的閾值控制過程(稱為程序)。在證實(shí)動作中，位線泄漏電流使單元電流被誤判定與泄漏電流相應(yīng)的量，誘發(fā)過寫入或?qū)懭氩蛔愕?，阻礙存儲器單元的正常閾值控制。
為了實(shí)現(xiàn)存儲器的高可靠性，必需將在器件測試中存在泄漏的位線作為冗余置換對象或不良器件來去除。以前，就這些位線泄漏電流而言，利用讀出動作中使用的讀出放大器來判定數(shù)μA級別的位線泄漏電流。
專利文獻(xiàn)1中記載了利用讀出放大器來判定位線泄漏電流。另外，專利文獻(xiàn)2中記載了泄漏電流的直接測定法，專利文獻(xiàn)3中記載了單元的閾值測定，專利文獻(xiàn)4中記載了單片的電流測定。
專利文獻(xiàn)1日本特開平6-251593專利文獻(xiàn)2美國專利US6201747B1專利文獻(xiàn)3美國專利US6370061B1專利文獻(xiàn)4美國申請US2005/0229050A1但是，為了減少單元的微細(xì)化引起的泄漏電流、改寫次數(shù)的提高要求或閾值的多值化等，必需提高閾值控制的精度，要求更微小的μA級別以下的判定。以前，直接引出到外部焊盤(pad)，利用測試裝置的電流測定選擇來測定這種微小電流測定的測定。測試裝置的電流測定性能為每次電流測定從數(shù)ms至數(shù)十ms，速度較低。因此，為了測定構(gòu)成存儲器陣列的數(shù)千條位線，必需數(shù)10秒左右的測試時間，對測試成本賦予大的影響。
另外，就測試裝置而言，為了提高生產(chǎn)量或降低測試成本，多使用利用并列測試來縮短實(shí)質(zhì)的測試時間的方法。但是，在這些并列測定中，測試裝置中必需對每個器件獨(dú)立的測試資源，要求昂貴的測試裝置。
并且，就測試成本而言，必需的參考電源必需將每個器件調(diào)整為規(guī)定值的過程(微調(diào))，助長了測試成本的增加。
如上所述，在通過細(xì)微過程構(gòu)成的非易失性存儲器中，為了高可靠性，必需測定位線泄漏電流、微調(diào)參考電源，存在這些測試使測試時間或測試裝置的成本、生產(chǎn)量等測試成本增大的課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種為了削減測試時間而超高速地以單片執(zhí)行位線泄漏電流的檢測或參考電壓的微調(diào)的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器、半導(dǎo)體集成電路、泄漏電流測定方法和參考電壓微調(diào)方法。
為了解決上述課題，本發(fā)明的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器比較參考電流與被測定電流的大小關(guān)系，其中具備第1模擬開關(guān)，使被測定電流導(dǎo)通或不導(dǎo)通；第2模擬開關(guān)，使參考電流導(dǎo)通或不導(dǎo)通；積分電容元件，連接于所述第1模擬開關(guān)和第2模擬開關(guān)，由所述被測定電流或所述參考電流充電；放電部件，使所述積分電容元件進(jìn)行放電；和比較部件，將放電后由參考電流產(chǎn)生在所述積分電容元件中的積分電壓、以及放電后由被測定電流產(chǎn)生在所述積分電容元件中的積分電壓，分別與參考電壓進(jìn)行比較。
根據(jù)該構(gòu)成，在基于參考電流的積分電壓與參考電壓的比較、以及基于被測定電流的積分電壓與參考電壓的比較這兩種比較中，由于積分電容元件和比較部件是共同的，所以可消除每個半導(dǎo)體泄漏電流檢測器的積分電容的偏差、比較器的偏移(offset)，另外，可利用積分動作去除噪聲，高精度地判定被測定電流。另外，通過配備在半導(dǎo)體裝置內(nèi)，可比以前超高速地判定被測定電流。
這里，也可以所述比較部件進(jìn)行將放電后由參考電流產(chǎn)生在所述積分電容元件中的積分電壓與所述參考電壓進(jìn)行比較的第1比較動作、以及將放電后由被測定電流產(chǎn)生在所述積分電容元件中的積分電壓與所述參考電壓進(jìn)行比較的第2比較動作，所述半導(dǎo)體泄漏電流檢測器根據(jù)第1比較動作中比較部件的輸出、以及第2比較動作中的比較部件的輸出，判定所述大小關(guān)系。
根據(jù)該構(gòu)成，在第1比較動作與第2比較動作之間，可消除每個半導(dǎo)體泄漏電流檢測器的積分電容元件的偏差，消除比較部件內(nèi)在的偏移電壓，另外，可利用對積分電容元件的積分動作，去除重疊于參考電流和被測定電流上的噪聲，所以可高精度地判定被測定電流。
這里，也可以通過所述第2比較動作中從放電經(jīng)過規(guī)定時間時比較部件的輸出未反轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，來判定所述大小關(guān)系，所述規(guī)定時間相當(dāng)于第1比較動作中至所述比較部件判定為止的時間。
根據(jù)該構(gòu)成，可消除積分電容的偏差、積分時間的偏差、比較器的偏移，另外，可利用積分動作去除噪聲，高速且高精度地判定位線泄漏電流(被測定電流)。
這里，也可以所述比較部件是周期性地采樣比較的比較器，所述規(guī)定時間是第1比較動作中從放電至所述比較器的輸出即將反轉(zhuǎn)之前的采樣為止的時間，若所述第2比較動作中從放電經(jīng)過所述規(guī)定時間時所述比較器輸出反轉(zhuǎn)，則所述半導(dǎo)體泄漏電流檢測器判定為被測定電流比參考電流大。
根據(jù)該構(gòu)成，可高精度地判定高于參考電流的位線泄漏電流。
這里，也可以所述比較部件是周期性地采樣比較的比較器，所述規(guī)定時間是第1比較動作中從放電至所述比較器的輸出剛反轉(zhuǎn)之后的采樣為止的時間，若所述第2比較動作中從放電經(jīng)過所述規(guī)定時間時所述比較器輸出未反轉(zhuǎn)，則所述半導(dǎo)體泄漏電流檢測器判定為被測定電流比參考電流小。
根據(jù)該構(gòu)成，可高精度地判定低于參考電流的位線泄漏電流。另外，位線泄漏電流在使單元電流減少的情況下是有效的。
這里，也可以所述規(guī)定時間相當(dāng)于第1比較動作中從放電至所述比較器的輸出反轉(zhuǎn)為止的時間的n倍，若所述第2比較動作中從放電經(jīng)過所述規(guī)定時間時所述比較器輸出反轉(zhuǎn)，則所述半導(dǎo)體泄漏電流檢測器判定為被測定電流比參考電流的1/n倍大。
根據(jù)該構(gòu)成，由此，可使可測定的泄漏電流進(jìn)一步小至1/n倍。
這里，也可以半導(dǎo)體泄漏電流檢測器在參考電流側(cè)與第2模擬開關(guān)之間還具備相當(dāng)于被測定電流側(cè)的電容的補(bǔ)償電容部。
根據(jù)該構(gòu)成，可以更小的積分電容來高精度地判定位線泄漏電流。
這里，也可以所述補(bǔ)償電容部包含利用制造時是否連接在布線層上來確定電容值的金屬選擇部、以及利用外部控制信號的選擇來確定電容值的控制選擇部之中的至少一個。
根據(jù)該構(gòu)成，在以單一的設(shè)計得到對應(yīng)于多種電路構(gòu)成的擴(kuò)展性的同時，可執(zhí)行基于被測定電路的動作模式差異的、測定路徑所對應(yīng)的補(bǔ)償電容的微調(diào)整，可提高判定精度。
這里，也可以在所述第1比較動作中，將第1和第2模擬開關(guān)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，利用參考電流同時充電被測定電流側(cè)的漂移電容與所述積分電容元件。
根據(jù)該構(gòu)成，在基于參考電流源的積分動作中，將第1和第2模擬開關(guān)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，利用參考電流同時充電被測定電流源側(cè)的電容與積分電容，在源于漂移電容的測定電路的信號路徑與泄漏電流無關(guān)的情況下，無需補(bǔ)償電容就可得到高的判定精度。另外，當(dāng)測定多條位線的泄漏電流時，可將任一位線作為參考來測定。
這里，也可以所述積分電容元件是蓄積型的MOS電容。
根據(jù)該構(gòu)成，在積分電壓為MOS構(gòu)造的閾值以下的情況下，可大幅度削減電容的面積。
這里，也可以所述積分電容元件是蓄積型的P溝道型MOS電容。
根據(jù)該構(gòu)成，在積分電壓為MOS構(gòu)造的閾值以下的情況下，可將電容面積進(jìn)一步縮小得比Nch蓄積MOS電容還小。
這里，半導(dǎo)體泄漏電流檢測器還具備連接于所述比較部件的參考電壓的輸入線與地線之間的、阻尼電容元件和阻尼電阻元件中的至少一方。
根據(jù)該構(gòu)成，可利用阻尼電容或阻尼電阻，降低比較器動作時產(chǎn)生的參考電壓輸入側(cè)產(chǎn)生的噪聲，可縮短比較器不能動作的“死區(qū)(無感)”時間。
這里，也可以半導(dǎo)體泄漏電流檢測器還具備輸出所述參考電流的電流反射鏡電路，將所述電流反射鏡電路的輸出連接于所述第1模擬開關(guān)，將所述電流反射鏡電路的輸入連接于外部焊盤。
根據(jù)該構(gòu)成，可從測試裝置側(cè)提供任意的參考電流，并且電氣地分離測試裝置側(cè)的電容，所以可使用小的積分電容，可高速且高精度地判定。
這里，也可以半導(dǎo)體泄漏電流檢測器還具備輸出所述參考電流的電流反射鏡電路，將所述電流反射鏡電路的輸出連接于所述第1模擬開關(guān)，將所述電流反射鏡電路的輸入連接于電流源。
根據(jù)該構(gòu)成，不僅在測試流中、還可在系統(tǒng)中安裝并執(zhí)行泄漏電流(被測定電流)的測定，可構(gòu)筑更可靠的系統(tǒng)。
這里，也可以所述電流反射鏡電路具備電源電壓降壓部件、電流反射鏡連接晶體管部、第3模擬開關(guān)與第4模擬開關(guān)，經(jīng)所述電源電壓降壓部件將電源電壓提供給所述電流反射鏡連接晶體管部，將所述電流反射鏡連接晶體管部的輸出連接于所述第1模擬開關(guān)，將所述電流反射鏡連接晶體管部的輸入經(jīng)所述第3模擬開關(guān)連接于所述外部焊盤，并經(jīng)所述第4模擬開關(guān)連接于電源，上述第3、第4模擬開關(guān)通過關(guān)閉控制信號被排他地導(dǎo)通。
根據(jù)該構(gòu)成，可在泄漏檢測器為非激活狀態(tài)時實(shí)現(xiàn)低功耗，同時，可將寄生電容削減為僅為輸出的漏極電容。
這里，電流反射鏡連接晶體管部由1級被連接成電流反射鏡的晶體管對構(gòu)成。
根據(jù)該構(gòu)成，在限定積分電壓范圍的條件下，可以非常單純的構(gòu)成來得到充分實(shí)用的電流特性。
這里，也可以所述半導(dǎo)體泄漏電流檢測器還具備計測距放電的經(jīng)過時間的計時器；用于存儲所述規(guī)定時間的存儲器；和控制所述第1和第2比較動作的控制部件，當(dāng)?shù)?比較動作中所述比較部件的輸出反轉(zhuǎn)時，所述控制部件將由計時器計測的經(jīng)過時間作為所述規(guī)定時間，存儲在存儲器中，在所述第2比較動作中，由計時器計測的經(jīng)過時間到達(dá)存儲在所述存儲器中的規(guī)定時間時，根據(jù)所述比較部件的輸出，判定參考電流與被測定電流的大小關(guān)系。
根據(jù)該構(gòu)成，可由單片來驅(qū)動半導(dǎo)體泄漏電流檢測器，可執(zhí)行自測。
這里，也可以所述半導(dǎo)體泄漏電流檢測器還具備發(fā)生所述參考電壓的參考電壓源。
根據(jù)該構(gòu)成，通過還內(nèi)置參考電壓源，可進(jìn)一步與外部獨(dú)立地由單片來驅(qū)動半導(dǎo)體泄漏電流檢測器，執(zhí)行自測。
這里，也可以所述半導(dǎo)體泄漏電流檢測器還具備保持微調(diào)數(shù)據(jù)的參考寄存器；發(fā)生對應(yīng)于所述微調(diào)數(shù)據(jù)的恒定電壓的參考電壓源；第1電壓分壓電路，對來自所述參考電壓源的恒定電壓進(jìn)行分壓，將分壓后的恒定電壓作為所述參考電壓，輸出到比較部件；和模擬復(fù)用器，有選擇地將所述積分電容元件和外部焊盤的一方連接到比較部件的積分電壓輸入上；所述控制部件控制所述比較部件以比較經(jīng)模擬復(fù)用器從外部焊盤輸入的信號與所述參考電壓，根據(jù)該比較結(jié)果，更新所述參考寄存器的微調(diào)數(shù)據(jù)。
根據(jù)該構(gòu)成，可附加所述參考電壓源的微調(diào)功能，稍追加些硬件就可實(shí)現(xiàn)參考電源的自微調(diào)功能。
這里，也可以所述半導(dǎo)體泄漏電流檢測器還具備第2電壓分壓電路，該第2電壓分壓電路插入于所述外部焊盤與模擬復(fù)用器之間，布局構(gòu)成與第1電壓分壓電路相同。
根據(jù)該構(gòu)成，在積分電壓比目標(biāo)電壓小、使用電壓分壓電路的情況下，可使微調(diào)精度與電壓分壓電路的絕對分壓精度無關(guān)，可使用較小面積的分壓電路。
這里，也可以所述模擬復(fù)用器由插入所述外部焊盤與所述比較部件的積分電壓輸入之間的模擬開關(guān)構(gòu)成。
根據(jù)該構(gòu)成，附加參考電壓源的微調(diào)功能，并以較少的電路追加來實(shí)現(xiàn)參考電源的自微調(diào)功能。
這里，也可以所述半導(dǎo)體泄漏電流檢測器還具備更換比較部件的2個輸入的反轉(zhuǎn)模擬復(fù)用器，所述控制部件在所述反轉(zhuǎn)模擬復(fù)用器的更換前與更換后，控制所述比較部件以比較經(jīng)模擬復(fù)用器從外部焊盤輸入的信號與所述參考電壓，根據(jù)該比較結(jié)果，更新所述參考寄存器的微調(diào)數(shù)據(jù)。
根據(jù)該構(gòu)成，附加使比較器輸入反轉(zhuǎn)的反轉(zhuǎn)模擬復(fù)用器，可完全去除比較器的偏移，可使用偏移大、便宜的小面積比較器。
這里，也可以所述被測定電流是存儲器單元晶體管的源極側(cè)電流。
根據(jù)該構(gòu)成，即便是源極側(cè)讀出方式的存儲器單元也可高速且高精度地判定位線泄漏電流。
另外，本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路具備上述半導(dǎo)體泄漏電流檢測器。
根據(jù)該構(gòu)成，可消除積分電容的偏差、積分時間的偏差、比較器的偏移，另外，可利用積分動作，去除噪聲，可高速且高精度地判定位線泄漏電流(被測定電流)。
這里，也可以所述半導(dǎo)體集成電路還具備外部模擬輸入輸出焊盤；發(fā)生所述參考電壓的參考電壓源；和將半導(dǎo)體集成電路的內(nèi)部信號線排他地連接于所述外部模擬輸入輸出焊盤的模擬復(fù)用器，所述內(nèi)部信號線包含來自所述參考電壓源的參考電壓線、被測定電流的被測定電流線、所述半導(dǎo)體泄漏電流檢測器的所述參考電流線、其它信號線中的至少一個。
根據(jù)該構(gòu)成，可有效適用單一的模擬測試焊盤，提供小面積且具備高功能測試器能力的半導(dǎo)體集成電路。
這里，也可以所述半導(dǎo)體集成電路還具備計測距放電的經(jīng)過時間的計時器；用于存儲所述規(guī)定時間的存儲器；和控制所述第1和第2比較動作的控制部件，當(dāng)?shù)?比較動作中所述比較部件的輸出反轉(zhuǎn)時，所述控制部件將由計時器計測的經(jīng)過時間作為所述規(guī)定時間，存儲在存儲器中，在所述第2比較動作中，由計時器計測的經(jīng)過時間到達(dá)存儲在所述存儲器中的規(guī)定時間時，根據(jù)所述比較部件的輸出，判定參考電流與被測定電流的大小關(guān)系。
根據(jù)該構(gòu)成，可在限定了積分電壓范圍的條件下，以非常單純的構(gòu)成來得到充分實(shí)用的電流特性。
這里，也可以所述控制部件和存儲器由CPU、存儲所述CPU的程序代碼和數(shù)據(jù)的存儲器、以及時鐘發(fā)生電路構(gòu)成。
根據(jù)該構(gòu)成，在半導(dǎo)體泄漏電流檢測器的動作中，通過軟件控制反饋循環(huán)，可使動作算法的變更變?nèi)菀?，且功能變更無需設(shè)計變更。另外，CPU、時鐘、計時器等可將存儲器單元與通常的改寫算法的執(zhí)行軟件兼用，可以低面積來實(shí)現(xiàn)高功能的檢測器。
這里，也可以在所述半導(dǎo)體集成電路中具備發(fā)生對應(yīng)于電壓數(shù)據(jù)的恒定電壓的參考電壓源；分壓電路，對來自所述參考電壓源的恒定電壓進(jìn)行分壓，將分壓后的恒定電壓作為所述參考電壓，輸出到比較部件；振蕩動作時鐘信號的振蕩器；和保持微調(diào)用的設(shè)定數(shù)據(jù)的保持部件，所述保持部件具備保持用于設(shè)定所述參考電壓源的電壓的電壓數(shù)據(jù)的第1寄存器、保持用于設(shè)定所述分壓電路的分壓比的數(shù)據(jù)的第2寄存器、保持用于設(shè)定所述積分電容元件的電容值的數(shù)據(jù)的第3寄存器、保持用于設(shè)定所述計時器的級數(shù)的數(shù)據(jù)的第4寄存器、以及保持用于設(shè)定所述振蕩器的振蕩頻率的數(shù)據(jù)的第5寄存器的至少一個，所述控制部件對應(yīng)于被測定電流地更新保持部件的設(shè)定數(shù)據(jù)。
根據(jù)該構(gòu)成，可利用軟件變更來容易地對應(yīng)于寬范圍的測定電流范圍的變更。
這里，也可以所述半導(dǎo)體集成電路還具備保持微調(diào)數(shù)據(jù)的參考電壓寄存器；發(fā)生對應(yīng)于所述微調(diào)數(shù)據(jù)的恒定電壓的參考電壓源；第1分壓電路，對來自所述參考電壓源的恒定電壓進(jìn)行分壓，將分壓后的恒定電壓作為所述參考電壓，輸出到比較部件；和模擬復(fù)用器，有選擇地將所述積分電容元件和外部焊盤的一方連接到比較部件的積分電壓輸入上，所述控制部件控制所述比較部件以比較經(jīng)模擬復(fù)用器從外部焊盤輸入的信號與所述參考電壓，根據(jù)該比較結(jié)果，更新所述參考寄存器的微調(diào)數(shù)據(jù)。
根據(jù)該構(gòu)成，附加所述參考電壓源的微調(diào)功能，稍微追加硬件就可實(shí)現(xiàn)參考電源的自微調(diào)功能。
這里，也可以所述半導(dǎo)體集成電路還具備第2分壓電路，該第2分壓電路插入于所述外部焊盤與模擬復(fù)用器之間，布局構(gòu)成與第1分壓電路相同。
根據(jù)該構(gòu)成，在積分電壓比目標(biāo)電壓小、使用電壓分壓電路的情況下，可使微調(diào)精度與電壓分壓電路的絕對分壓精度無關(guān)，可使用較小面積的分壓電路。
這里，也可以所述模擬復(fù)用器由連接于對所述積分電容元件與比較部件的積分電壓輸入進(jìn)行連接的布線、以及所述外部焊盤上的模擬開關(guān)構(gòu)成。
根據(jù)該構(gòu)成，可通過較少的電路追加來實(shí)現(xiàn)參考電源的自微調(diào)功能。
這里，也可以所述半導(dǎo)體集成電路還具備更換比較部件的2個輸入的反轉(zhuǎn)模擬復(fù)用器，所述控制部件在所述反轉(zhuǎn)模擬復(fù)用器的更換前與更換后，控制所述比較部件以比較經(jīng)模擬復(fù)用器從外部焊盤輸入的信號與所述參考電壓，根據(jù)該比較結(jié)果，更新所述參考電壓寄存器的微調(diào)數(shù)據(jù)。
根據(jù)該構(gòu)成，可完全去除比較器的偏移，可使用偏移大的小面積比較器。
這里，也可以所述半導(dǎo)體集成電路還具備位于參考電壓源與第1分壓電路之間的電壓跟隨器(follower)；旁路布線，使電壓跟隨器旁路；和開關(guān)電路，選擇所述電壓跟隨器和旁路布線的一方，所述開關(guān)電路至少在所述第1比較動作與第2比較動作中，選擇所述電壓跟隨器。
根據(jù)該構(gòu)成，可在泄漏電流測定時降低參考電壓的電壓下降產(chǎn)生的誤差，同時，可在半導(dǎo)體集成電路的電源接通時實(shí)現(xiàn)參考電壓的高速上升。
這里，也可以所述被測定電流是存儲器單元晶體管的源極側(cè)電流。
根據(jù)該構(gòu)成，即便是源極側(cè)讀出方式的存儲器單元電可高速且高精度地判定位線泄漏電流。
另外，本發(fā)明的泄漏電流測定方法是一種半導(dǎo)體集成電路中的泄漏電流測定方法，在具有半導(dǎo)體泄漏電流檢測器的半導(dǎo)體集成電路中具備第1模擬開關(guān)，使被測定電流導(dǎo)通或不導(dǎo)通；第2模擬開關(guān)，使參考電流導(dǎo)通或不導(dǎo)通；積分電容元件，連接于所述第1模擬開關(guān)和第2模擬開關(guān)，由所述被測定電流或所述參考電流充電；放電部件，使所述積分電容元件進(jìn)行放電；和比較器，比較所述積分電容元件中產(chǎn)生的積分電壓與參考電壓，其中，具有校準(zhǔn)步驟，比較放電后由參考電流產(chǎn)生在所述積分電容元件中的積分電壓與所述參考電壓；測試步驟，比較放電后由被測定電流產(chǎn)生在所述積分電容元件中的積分電壓與所述參考電壓；和判定步驟，根據(jù)兩個比較結(jié)果，判定參考電流與被測定電流的大小關(guān)系。
這里，也可以在所述校準(zhǔn)步驟中，測定從放電至比較器的輸出反轉(zhuǎn)為止的時間，在所述測試步驟中，在從放電經(jīng)過所述時間的時刻，檢查比較器的比較結(jié)果，在所述判定步驟中，對應(yīng)于測試步驟中的所述比較結(jié)果是反轉(zhuǎn)或未反轉(zhuǎn)，判定所述大小關(guān)系。
根據(jù)該構(gòu)成，可消除積分電容的偏差、積分時間的偏差、比較器的偏移，另外，可利用積分動作，去除噪聲，可高速且高精度地判定位線泄漏電流(被測定電流)。
這里，也可以所述規(guī)定時間相當(dāng)于第1比較動作中從放電至所述比較器的輸出反轉(zhuǎn)為止的時間的n倍，在所述判定步驟中，若從放電經(jīng)過所述n倍的時間時所述比較器輸出反轉(zhuǎn)，則判定為被測定電流比參考電流的1/n倍大。
根據(jù)該構(gòu)成，由此可使可測定的泄漏電流進(jìn)一步小至1/n倍。
這里，也可以所述半導(dǎo)體集成電路還具有輸出所述參考電流的電流反射鏡電路，將所述電流反射鏡電路的輸出連接于所述第1模擬開關(guān)，將所述電流反射鏡電路的輸入連接于外部焊盤，所述泄漏電流測定方法還具有參考電流接通步驟，從外部焊盤提供參考電流；和參考電流穩(wěn)定化步驟，等待校準(zhǔn)步驟的動作，直到由所述參考電流對外部焊盤的寄生電容進(jìn)行充電，并變?yōu)楹愣娏鳛橹埂?br> 根據(jù)該構(gòu)成，可由軟件來實(shí)現(xiàn)高精度的泄漏電流的判定。
這里，也可以在所述校準(zhǔn)步驟中，依次執(zhí)行計時器/積分電容元件初始步驟、計時器/積分開始步驟、比較器讀出循環(huán)、計時器的計數(shù)值保存步驟。在計時器/積分電容元件初始步驟中，執(zhí)行計時器的初始化與積分電容元件的放電。在計時器/積分開始步驟中，開始計時器的計數(shù)，而且開始由參考電流充電積分電容元件。在比較器讀出循環(huán)中，在計時器的計數(shù)和積分電容元件的充電中，周期性地讀出比較器，當(dāng)向所述比較器的積分值輸入電壓Vint比參考電壓Vref大時，停止計時器，跳出循環(huán)。在計時器的計數(shù)值保存步驟中，保存跳出循環(huán)時的計時器的計數(shù)值。在所述測試步驟中，依次執(zhí)行計時器加載/積分電容元件初始化步驟、計時器倒計數(shù)/積分開始步驟、計時器倒計數(shù)循環(huán)、比較器讀出判定步驟。在計時器加載/積分電容元件初始化步驟中，執(zhí)行所述計時器在計數(shù)值保存步驟中保存的計數(shù)值的加載、以及積分電容元件的放電。在計時器倒計數(shù)/積分開始步驟中，計時器倒計數(shù)開始，而且開始積分電容元件的充電。在計時器倒計數(shù)循環(huán)中，執(zhí)行倒計數(shù)與積分電容元件的充電動作，若計時器的倒計數(shù)值變?yōu)橐?guī)定值，則跳出循環(huán)。在比較器讀出判定步驟中，執(zhí)行被測定電流與參考電流的大小關(guān)系測試。
根據(jù)該構(gòu)成，若將本發(fā)明的泄漏電流測定方法安裝于半導(dǎo)體集成電路中，則半導(dǎo)體集成電路可實(shí)現(xiàn)自測。
另外，本發(fā)明的參考電壓微調(diào)方法是上述半導(dǎo)體裝置中的參考電壓微調(diào)方法，其中，依次執(zhí)行目標(biāo)電壓接通步驟、第1中間值搜索步驟、比較器輸入反轉(zhuǎn)步驟、第2中間值搜索步驟、微調(diào)值平均化步驟。在目標(biāo)電壓接通步驟中，提供所述參考電壓。在第1中間值搜索步驟中，求出作為比較器輸出反轉(zhuǎn)的邊界值的微調(diào)中間值1。在比較器輸入反轉(zhuǎn)步驟中，利用反轉(zhuǎn)模擬復(fù)用器來更換比較器的輸入。在第2中間值搜索步驟中，求出作為比較器輸出反轉(zhuǎn)的邊界值的微調(diào)中間值2。在微調(diào)平均化步驟中，將平均了所述微調(diào)中間值1與微調(diào)中間值2的微調(diào)值設(shè)為參考電壓的微調(diào)結(jié)果。
根據(jù)該構(gòu)成，排除比較器的輸入偏移的影響，微調(diào)參考電壓。
這里，也可以在第1中間值搜索步驟中，依次執(zhí)行微調(diào)初始值設(shè)定步驟、比較器讀出步驟、微調(diào)循環(huán)。在微調(diào)初始值設(shè)定步驟中，對控制參考電壓的輸出電平的參考電壓寄存器設(shè)定初始值。在比較器讀出步驟中，讀出比較器，并對與外部焊盤的電壓成比例的外部電壓和參考電壓的大小關(guān)系進(jìn)行比較。在微調(diào)循環(huán)中，當(dāng)外部電壓比參考電壓小時，將所述參考電壓寄存器的微調(diào)數(shù)據(jù)向高電壓側(cè)減1個步幅，重復(fù)比較器的讀出動作直到外部電壓比參考電壓大為止，當(dāng)外部電壓比參考電壓大時，將所述參考電壓寄存器向高電壓側(cè)加1個步幅，重復(fù)比較器的讀出動作直到外部電壓比參考電壓小為止，求出微調(diào)中間值1。
在第2中間值搜索步驟中，除在微調(diào)初始值設(shè)定步驟中將所述微調(diào)中間值1設(shè)定給參考電壓寄存器、以及在微調(diào)循環(huán)中輸出微調(diào)中間值2之外，執(zhí)行與上述第1中間值搜索步驟一樣的處理。
根據(jù)該構(gòu)成，可在排除比較器的輸入偏移的影響的同時，高速化第2次微調(diào)中間值的搜索，縮短微調(diào)時間。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器，可消除積分電容的偏差與比較器的輸入偏移電壓等測定系統(tǒng)引起的誤差，另外，可利用積分動作去除重疊于被測定電流上的噪聲分量，可以單純的測定算法來高速且高精度地判定泄漏電流。


結(jié)合說明本發(fā)明一特定實(shí)施例的附圖，參照下面的描述，本發(fā)明的上述和其它目的、優(yōu)先和特征變得顯而易見。其中圖1是實(shí)施方式9的具備控制部件、存儲器、計時器的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器框圖。
圖2是實(shí)施方式10的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器的示意電路圖。
圖3是實(shí)施方式1的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器的示意電路圖。
圖4是實(shí)施方式2的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器的示意電路圖。
圖5是實(shí)施方式3的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器的示意電路圖。
圖6是實(shí)施方式4的P溝道蓄積型MOS電容的說明圖。
圖7是實(shí)施方式5的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器的示意電路圖。
圖8是實(shí)施方式6的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器的示意電路圖。
圖9是實(shí)施方式7的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器的示意電路圖。
圖10是實(shí)施方式8的電流反射鏡電流電路的框圖。
圖11是電流反射鏡電流電路的晶體管電平的電路圖。
圖12是實(shí)施方式11的半導(dǎo)體集成電路的局部框圖。
圖13是半導(dǎo)體泄漏電流檢測器的動作說明圖。
圖14是實(shí)施方式12的半導(dǎo)體集成電路的局部框圖。
圖15是表示實(shí)施方式13的半導(dǎo)體集成電路的主要部分的框圖。
圖16是表示實(shí)施方式14中的比較器的輸入電壓的時間發(fā)展的說明圖。
圖17是表示實(shí)施方式15的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器的主要部分的構(gòu)成框圖。
圖18是表示半導(dǎo)體泄漏電流檢測器的變形例的構(gòu)成圖。
圖19是表示實(shí)施方式16的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器的主要部分的構(gòu)成框圖。
圖20是表示實(shí)施方式17的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器的主要部分的構(gòu)成框圖。
圖21是表示實(shí)施方式18的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器的主要部分的框圖。
圖22是詳細(xì)地表示校準(zhǔn)(calibration)動作的流程圖。
圖23是詳細(xì)地表示測試動作的流程圖。
圖24是表示微調(diào)處理的流程圖。
圖25是詳細(xì)地表示圖24中的第1中間值搜索步驟的流程圖。
圖26是詳細(xì)地表示圖24中的第2中間值搜索步驟的流程圖。
圖27是表示實(shí)施方式19中的半導(dǎo)體器件一例的框圖。
圖28是表示圖27的位線中的泄漏電流的說明圖。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖來說明本發(fā)明的實(shí)施方式。本實(shí)施方式僅是一例，未必限于該方式。
(實(shí)施方式1)圖3是本發(fā)明實(shí)施方式1的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器的示意電路圖。圖3中，從參考電壓電路43向比較器30的參考側(cè)輸入31提供參考電壓Vref。在積分電容側(cè)輸入32上，連接積分電容34，提供積分電壓Vint。積分電容34(Cd)中并聯(lián)設(shè)置放電晶體管35，執(zhí)行充電電荷向地電平的放電。由存儲器的位線等構(gòu)成的被測定電路44經(jīng)由第2模擬開關(guān)40，向積分電容34提供被測定電流46(Ileak)。另外，參考電流電路45經(jīng)由第1模擬開關(guān)39向積分電容34提供參考電流47(Iref)。被測定電路44的電流路徑中存在漂移電容38(Cs)，在參考電流電路45側(cè)，設(shè)置作為相當(dāng)于漂移電容38的電容值的補(bǔ)償電容37(Cc)。在補(bǔ)償電容37中并聯(lián)設(shè)置放電晶體管36，執(zhí)行充電電荷向地電平的放電。
下面，說明參考電流47與被測定電流46的比較動作。比較動作大致分為校準(zhǔn)動作與接著的測試動作。
(校準(zhǔn)動作)校準(zhǔn)動作從積分電容34以及補(bǔ)償電容37向地電平的放電動作開始。在向地電平的放電動作中，在參考電流足夠小的情況下(例如數(shù)μA)，參考電流電路保持激活狀態(tài)不變即可。之后，將校準(zhǔn)電路選擇信號41設(shè)為選擇狀態(tài)，將被測定電路選擇信號42設(shè)為非選擇狀態(tài)。接著，通過將放電晶體管35、36設(shè)定為截止?fàn)顟B(tài)(T＝0)，開始向積分電容的電流積分。在電流積分中，參考電流47(Iref)充電補(bǔ)償電容37(Cc)與積分電容34(Cd)。求出充電中比較器的比較輸出33即將反轉(zhuǎn)之前的積分時間Tint(T＝Tint)，校準(zhǔn)動作完成。這里，若設(shè)比較器30的偏移為VO，則根據(jù)電荷的守恒定律，Tint被表現(xiàn)為(式1)。
Tint＝(Vref+Vo)x(Cd+Cc)/Iref ---(式1)
(測試動作)接著，在測試動作中，設(shè)校準(zhǔn)電路選擇信號41為非選擇，設(shè)被測定電路選擇信號42為選擇，導(dǎo)通放電晶體管35，積分電容34與漂移電容38向地電平放電，由此開始測試動作。之后，截止放電晶體管35，開始(T＝0)積分，在經(jīng)過積分時間Tint時，參照比較輸出33，判定參考電流47與被測定電流46的大小關(guān)系。
另外，在位線泄漏電流為被測定電流的情況下，也可對測定單位的位線(單一的位線或多條位線)重復(fù)測試動作。
(判定算法)由于在積分開始時為Vint＜Vref，所以比較器輸出反轉(zhuǎn)的條件為(式2)。
Vint+Vo＞Vref+Vo ---(式2)另外，在時刻T＝Tint，根據(jù)電荷守恒定律，(式3)成立。
Tint＝(Vint+Vo)x(Cd+Cs)/Ileak ---(式3)若將(式3)、(式1)代入(式2)，則得到Ileak與Iref的關(guān)系，(式4)成立。
Ileak＞Irefx(1+Cs/Cd)/(1+Cc/Cd) ---(式4)(式4)中，比較器的輸入偏移電壓Vo無關(guān)。另外，若設(shè)定成使漂移電容值Cs與補(bǔ)償電容值Cc匹配，則(式5)成立。
Ileak＞Iref ---(式5)成立。即，表示若在積分時間經(jīng)過后比較器輸出反轉(zhuǎn)，則泄漏電流超過參考。根據(jù)(式4)，若Cd＞＞Cs、Cc，則Cs與Cc的匹配精度對判定結(jié)果產(chǎn)生的影響小。相反，可知若提高Cs與Cc的匹配精度，則小的積分電容Cd即可。若是小的積分電容，則由于到達(dá)參考電壓的時間短，所以可高速執(zhí)行泄漏電流的判定。
(關(guān)于精度)消除比較器的輸入偏移電壓Vo是因?yàn)榉e分電容相對于比較器輸入始終固定。
因此，最好在芯片內(nèi)形成積分電容。另外，參考電流和位線泄漏電流等被測定電流是微小、恒定的電流值，噪聲容易重疊，但利用向積分電容的積分動作，可抑制噪聲分量，提高判定的S/N比。
另外，通過對積分時間與判定的積分時間使用相同的值，只要積分時間保持重復(fù)時的相對精度即可。
根據(jù)實(shí)施方式1，可消除積分電容的偏差與比較器的輸入偏移電壓等由測定系統(tǒng)引起的誤差，另外，可利用積分動作去除重疊于被測定電流上的噪聲分量，高精度地判定位線泄漏電流。另外，通過使用補(bǔ)償電容，即便小的積分電容，也可高精度且高速地判定泄漏電流的大小關(guān)系。作為電路的安裝例，對100nA左右的泄漏電流，可實(shí)現(xiàn)10μS的測定時間，與用測試裝置從外部直接測定電流的情況相比，可高速化1000倍左右。
另外，通過在校準(zhǔn)動作中將Tint的值設(shè)為比較器輸出剛反轉(zhuǎn)之后的值，并且在測試動作中在經(jīng)過Tint時檢測比較器輸出的非反轉(zhuǎn)狀態(tài)，可高精度地判定低于參考電流的位線泄漏電流。在上述中設(shè)為剛反轉(zhuǎn)之后是因?yàn)樵趨⒖茧妷焊浇嬖诒容^器的“死區(qū)”(不穩(wěn)定)。該模式下的判定，在將源極側(cè)讀出中的虛接地陣列等單元電流等向鄰接單元的泄漏電流觀測為單元電流的減少的情況下是有效的。
(實(shí)施方式2)圖4是除實(shí)施方式1的構(gòu)成外，將補(bǔ)償電容設(shè)為可變、擴(kuò)大適用范圍的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器的示意電路圖。圖4中，由金屬選擇部400與控制選擇部401構(gòu)成補(bǔ)償電容，作為補(bǔ)償電容電路。所謂金屬選擇(metal option)是可任意設(shè)定在制造時是否連接在布線層上的布線。即，金屬選擇部400在金屬布線層設(shè)定串聯(lián)連接于電容上的晶體管的柵極電壓，執(zhí)行補(bǔ)償電容的固定值部分的設(shè)定?？刂七x擇部401利用補(bǔ)償電容控制信號來選擇地設(shè)定串聯(lián)連接于電容上的晶體管的柵極電位，進(jìn)行補(bǔ)償電容的可變更部分的設(shè)定。
例如，金屬選擇部400在被測定電路判定位線泄漏電流的情況下，吸收位線長度或每條位線的存儲器單元數(shù)等陣列構(gòu)成的差異引起的固定寄生電容差。控制選擇部401吸收與基于陣列的解碼器的(位線的)選擇狀態(tài)一致變化的寄生電容之差(例如位線選擇條數(shù)等)。
在本實(shí)施方式中，通過金屬選擇部變更晶體管的柵極電位，可實(shí)現(xiàn)電容的選擇性，但不用說，利用金屬層的直接連接電容的手段進(jìn)行也可得到同樣的效果。并且，在陣列構(gòu)成單一的情況下，不需要金屬選擇部。
根據(jù)實(shí)施方式2，利用一個電路設(shè)計，可將半導(dǎo)體泄漏電流檢測器對應(yīng)于陣列構(gòu)成不同的電路，同時，可對應(yīng)于基于被測定電路的動作模式的差異的測定路徑的變化，微調(diào)整補(bǔ)償電容，可進(jìn)一步提高位線泄漏電流的判定精度。
(實(shí)施方式3)圖5是除實(shí)施方式1的構(gòu)成外、可削除或容量縮小補(bǔ)償電容的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器的示意電路圖。圖5中，與實(shí)施方式1的主要差異在于刪除設(shè)置在參考電流47的輸出中的補(bǔ)償電容37和放電晶體管36，以及參考電流501的充電范圍(充電漂移電容38)。說明參考電流501與被測定電流的比較動作。比較動作同樣被大致分為校準(zhǔn)動作與接著的測試動作。
(校準(zhǔn)動作)校準(zhǔn)動作在選擇被測定電路選擇信號42、并且積分電容34與漂移電容38經(jīng)由放電晶體管35向地電平放電時被啟動。在參考電流足夠小的情況下(例如數(shù)μA)，也可激活參考電流電路維持不變。同時選擇校準(zhǔn)電路選擇信號41和被測定電路選擇信號42，利用放電晶體管35的截止，開始(t＝t0)積分。參考電流501(Iref)充電漂移電容38(Cs)與積分電容34(Cd)。在充電中，參照比較器的比較輸出33，求出比較輸出33即將反轉(zhuǎn)之前的時刻Tint2，校準(zhǔn)動作完成。這里，在設(shè)比較器30的偏移為VO時，根據(jù)電荷的守恒定律，Tint2被表現(xiàn)為(式6)。
Tint2＝(Vref+Vo)*(Cd+Cs)/Iref ---(式6)(測試動作)接著，測試動作在將放電晶體管35導(dǎo)通、積分電容34與漂移電容38向地電平放電時開始。之后，將被測定電路選擇信號42設(shè)為選擇，將校準(zhǔn)電路選擇信號41設(shè)為非選擇。利用放電晶體管35的截止，開始(t＝t0)被測定電路44的泄漏電流的積分，在積分時間Tint2之后，參照比較輸出33，確定參考電流501與被測定電流的大小關(guān)系。
比較器的反轉(zhuǎn)條件由(式7)表現(xiàn)。
Vint+Vo＞Vref+Vo ---(式7)在時刻t＝Tint2，根據(jù)電荷守恒定律，(式8)成立。
Tint2＝(Vint+Vo)*(Cd+Cs)/Ileak ---(式8)若將(式6)、(式8)代入(式7)，則得到(式9)。
Ileak＞Iref ---(式9)成立。即，表示若在積分時間經(jīng)過后比較器輸出反轉(zhuǎn)，則泄漏電流超過參考。
比較器的輸入偏移電壓Vo和Cs與(式9)無關(guān)。通過將Cs用于參考電流的積分，可實(shí)現(xiàn)Cc的刪除與Cd和Cs的匹配誤差的排除，可使用更小的積分電容Cd。并且，若Cd與Cs不是由相同構(gòu)造的電容元件形成，則容量的電壓依賴性不同，在寬的積分電壓范圍內(nèi)保持電容匹配精度比較麻煩，但在本實(shí)施方式的情況下，校準(zhǔn)動作與測試動作下相同，電容匹配精度最好。
在被測定電路44中存在泄漏電流的情況下，在被測定電路44中設(shè)置圖5所示的電容分離晶體管500，可切掉構(gòu)成泄漏源的左側(cè)電路。此時，例如若使被測定對象的位線分層化，則期望將電容分離晶體管500設(shè)置在上位層的位線上。另外，從精度上的要求看，也可將修正電容設(shè)置在參考側(cè)。其中，修正電容相當(dāng)于由電容分離晶體管分離的電容值，電容比原始的修正電容Cs小，對匹配誤差的判定精度的影響小。另外，在被測定電路是存儲器陣列的情況下，可使電容分離晶體管對應(yīng)于列的選擇晶體管。
并且，在本實(shí)施方式中，設(shè)參考電流的積分時間Tint與被測定電流的積分時間相同，但也可將被測定電流的積分時間設(shè)為Tint的n倍。此時，參考電流相當(dāng)于1/n倍。由此，可進(jìn)一步減小可測定的泄漏電流。其中，由于時間的倍數(shù)精度對測定精度造成影響，所以必需考慮，但在由數(shù)字計數(shù)器計測時間的情況下，可較容易地實(shí)現(xiàn)。
另外，根據(jù)本實(shí)施方式，在實(shí)施多條位線的泄漏電流判定的情況下，也可將任一位線作為寄生電容的參考來進(jìn)行測定。
如上所述，根據(jù)實(shí)施方式3，在基于被測定電路的寄生電容的信號路徑與泄漏電流無關(guān)的情況下，可不需要補(bǔ)償電容且以小容量的積分電容來得到高的判定精度。
(實(shí)施方式4)實(shí)施方式4是通過由蓄積型MOS電容構(gòu)成實(shí)施方式1的積分電容、進(jìn)行面積削減的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器的1實(shí)施例。實(shí)施方式1中，為了高速化判定速度，積分電容的電壓電平在從數(shù)10mV至數(shù)100mV和MOS電容的閾值以下的電壓范圍的動作點(diǎn)下使用。在這種低電壓區(qū)域中，存在如下問題，即在通常使用的耗盡型CMOS電容中，基板處于耗盡狀態(tài)，僅能得到通常反轉(zhuǎn)區(qū)域的電容的數(shù)分之一左右的電容值。為了解決該問題，期望將Pch蓄積型MOS電容用作積分電容。圖6示出Pch蓄積型MOS電容的說明圖。圖6中，存儲電容偏置，以使位于柵極氧化膜Tox之下的半導(dǎo)體基板變?yōu)榇鎯δＪ?。在Pch蓄積型MOS電容的情況下，電容的GND側(cè)為被偏置成OV的N型基板，柵電極被偏置成正電壓，所以基板不耗盡。從圖6所示的Pch蓄積型MOS電容偏置依賴性可知，當(dāng)柵電極為正偏置時，基于偏置的電容依賴性小，適于作為積分電容。即便作為補(bǔ)償電容，由于電壓依賴性小，所以布線的漂移電容系統(tǒng)與寄生電容的匹配特性好。另外，理想的是將構(gòu)造與漂移電容相同的電容元件(相同的電壓依賴性)用作補(bǔ)償電容。若柵電極被偏置為負(fù)，則用作PchMOS耗盡型電容，基板與偏置電壓一起耗盡。電容在偏置電壓到達(dá)MOS構(gòu)造的閾值、形成反轉(zhuǎn)層之前不斷減少。在Pch基板的CMOS過程的情況下，由于Pch蓄積型MOS電容將N阱偏置為接地，所以形成NPN型寄生雙極晶體管，故必需留意充分采取P阱的防護(hù)間距，以在布局上不將Pch基板偏置為正。另外，若變換基板的極性，則可形成Nch蓄積型器件。此時，柵電極接地，P基板變?yōu)檎娢弧Ｈ艨紤]基板觸點(diǎn)等電容的布局，則每單位面積的電容中Pch蓄積型MOS電容變?yōu)樽畲?。如本發(fā)明的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器所示，限定為以大容量(例如10pF)低速動作(10μS)的積分電容中，Pch蓄積型MOS電容最佳。
根據(jù)實(shí)施方式4，在積分電壓為MOS構(gòu)造的閾值以下的情況下，可大幅度削減電容元件的占有面積。并且，通過將電容設(shè)為Pch蓄積MOS電容，可進(jìn)一步縮小面積。在本實(shí)施方式中，將存儲電容設(shè)為最需要面積的積分電容，但在小的積分電容的情況下，由于基板觸點(diǎn)布局的高架(overhead)，所以若考慮比通常的耗盡型CMOS電容大，則不用說，即便用于某種程度的大的電容值的補(bǔ)償電容，也可得到同樣的效果。
(實(shí)施方式5)圖7是在實(shí)施方式1的構(gòu)成中、降低比較器輸入的噪聲的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器的示意電路圖。圖7中，在參考側(cè)輸入31上并聯(lián)連接阻尼電容700和阻尼電阻701。阻尼電容700降低比較器動作(均衡或充電動作)時發(fā)生的Vref側(cè)的耦合噪聲振幅，阻尼電阻701使感應(yīng)的噪聲衰減，縮短比較器的“死區(qū)”時間。另外，可減小與積分電容側(cè)輸入32的電容差，改善對AC耦合到輸入的一般模式噪聲的耐性。因此，期望只要面積允許，則使阻尼電容與積分電容側(cè)輸入32的輸入電容匹配。另外，阻尼電阻701可使感應(yīng)的噪聲衰減，越是低電阻，則噪聲衰減越快。因此，期望在參考電壓的提供能力范圍內(nèi)盡可能為低電阻。用圖16來說明比較器的輸入電壓的時間發(fā)展。圖中，縱軸表示比較器輸入電壓，橫軸表示時間。參考電壓165始終被偏置為恒定值Vref。另外，積分電壓在放電中被放電到OV，在積分動作中，積分電壓164單調(diào)增加。比較器的采樣在采樣時鐘166為H的期間被采樣，在下降沿初始化(內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的均衡、預(yù)充電動作等)。在初始化的定時(timing)，利用初始化的內(nèi)部信號與參考電壓輸入的電容耦合，在參考電壓165中感應(yīng)尖噪聲。尖噪聲的緩和時間中成為比較器的“死區(qū)”時間。
根據(jù)實(shí)施方式5，降低比較器動作時發(fā)生的Vref側(cè)的耦合噪聲，縮短比較器“死區(qū)”時間，可實(shí)現(xiàn)高速的校準(zhǔn)動作。另外，可改善對一般模式噪聲的耐性，可提高噪聲多的單片環(huán)境下的動作可靠性。
另外，即便設(shè)置放電晶體管來代替阻尼電容和阻尼電阻，也可削減噪聲，但必需向Vref電平的再充電時間(死區(qū)時間)。
(實(shí)施方式6)圖8是在實(shí)施方式1的構(gòu)成中、從外部焊盤提供參考電流的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器的示意電路圖。圖中，參考電流電路由電流反射鏡電路800構(gòu)成。電流反射鏡電路800用于生成微小電流，輸出參考電流輸出801(Iref)，作為從外部焊盤804同步輸入的參考輸入802的1/N反射鏡電流。另外，在外部焊盤中存在由測定器的輸出電容或器件接口的電容等構(gòu)成的寄生電容803。外部寄生電容803被電流反射鏡電路800從檢測器的比較器輸入節(jié)點(diǎn)電分離。
(參考接通順序)示出向外部焊盤接通參考電流的接通順序。將測試裝置的恒定電流源連接于外部焊盤上，待機(jī)直到外部焊盤的電位穩(wěn)定為止。在電流剛接通之后，由于測試裝置的同步電流的一部分用于寄生電容的充電，所以外部焊盤的電位變化，參考電流輸出不穩(wěn)定。通過測定外部測試焊盤的電位，可確認(rèn)參考電流輸出801的穩(wěn)定性。作為具體的電流例，例如在將輸出電流設(shè)為100nA、反射鏡比為N＝10時，外部焊盤804從測試裝置偏置1μA的恒定電流負(fù)荷。偏置到外部焊盤的電流若被設(shè)定得大，則得到高速電流輸出的設(shè)置時間，但在需要微小電流的情況下，由于構(gòu)成電流反射鏡電路的晶體管尺寸變大，所以必需與面積進(jìn)行權(quán)衡。若在半導(dǎo)體泄漏電流檢測器的動作中始終激活參考電流，則不用說，設(shè)置時間僅為1次，基本上不對測試時間產(chǎn)生影響。
從外部焊盤直接提供參考電流在下述的寄生電容的關(guān)系中是困難的。若外部焊盤的寄生電容包含測試裝置的電流源的電容，則非常大，至數(shù)100PF，且依賴于測試裝置。這樣，為了將大且不穩(wěn)定的電容用作參考電流源，至少需要使用比外部寄生電容大1位的積分電容。但是，在單片中搭載如此大的電容在成本上通常不被允許，必然不允許搭載于芯片外部的補(bǔ)償。并且，泄漏電流的判定速度至少下降2位以上，與直接由外部焊盤測定泄漏電流的情況相比，相差大，單片測定器的高速性優(yōu)點(diǎn)減弱。因此，基于電流反射鏡電路的參考電流提供方式與本發(fā)明的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器的匹配性極高。
并且，根據(jù)實(shí)施方式6，通過從外部焊盤提供參考電流，可低成本地提供具有絕對精度的參考電流。另外，可容易實(shí)現(xiàn)參考電流的變更。通過使用反射鏡電路，可從積分電容和補(bǔ)償電容電分離外部焊盤的電容，可采用小的積分電容，可提供低成本且高速高精度的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器。
(實(shí)施方式7)圖9是在實(shí)施方式6的構(gòu)成中、將從外部焊盤提供的參考電流設(shè)為內(nèi)部發(fā)生的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器的示意電路圖。圖中，從參考電流生成電路901提供電流反射鏡電流電路900的輸入電流。與實(shí)施方式6一樣，從積分電容和補(bǔ)償電容電分離參考電流生成電路901的輸出電容，有利于縮小積分電容。與外部焊盤輸入的情況相比，損害了參考電流的自由度等優(yōu)點(diǎn)，但即便承擔(dān)布局面積增大的補(bǔ)償(懲罰)也搭載參考電流生成電路的優(yōu)點(diǎn)如下所示。在實(shí)施方式6中，泄漏電流的測定中，在器件外部必需測試裝置和基于其的電路，在測試流中所限的溫度電壓范圍內(nèi)利用。相反，在本實(shí)施方式中，泄漏電流的測定不僅可在測試流中，也可在向制品的安裝狀態(tài)下進(jìn)行，可構(gòu)筑更可靠的系統(tǒng)。并且，在器件中搭載參考電流可使參考電流事先具有電源電壓或溫度依賴性，在預(yù)測構(gòu)成測定對象的泄漏電流的溫度特性的情況下，可進(jìn)行精度更高的判定。
并且，根據(jù)實(shí)施方式7，在向處于各種溫度電壓狀態(tài)的制品安裝的狀態(tài)下，可判定位線泄漏電流，另外，通過利用其結(jié)果，使用于采用存儲器陣列冗余的修復(fù)或向用戶的警告等中，可構(gòu)筑可靠性高的系統(tǒng)。
若在本實(shí)施方式中合用外部焊盤，則不用說，可與實(shí)施例6一樣實(shí)現(xiàn)參考電流的自由度。
(實(shí)施方式8)圖10是實(shí)施方式6、7所示的電流反射鏡電流電路的更詳細(xì)的框圖。圖11是圖10的電流反射鏡電流電路的晶體管電平的電路圖。
圖10中，電流反射鏡電流電路100連接降低電源電壓VDD的電源電壓降壓電路101、將降壓后的電源電壓設(shè)為電源源的電流反射鏡連接晶體管102。從電流反射鏡連接晶體管102的參考電流輸出(Iref)106輸出參考電流，經(jīng)由第1模擬開關(guān)103將參考電流輸入107(Nx Iref)連接于外部焊盤804上。并且，經(jīng)第2模擬開關(guān)104將參考輸入(Nx Iref)連接于電源電壓VDD上。
若第2模擬開關(guān)104變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，則電流反射鏡連接晶體管102的輸出晶體管截止。排他地導(dǎo)通控制第1模擬開關(guān)103與第2模擬開關(guān)104，當(dāng)利用第1模擬開關(guān)切斷外部焊盤時，電流反射鏡電流電路的電流輸出變?yōu)楦咦杩範(fàn)顟B(tài)，功能停止(shut down)。
圖11是0.18μm過程、輸出電流為1μA以下、電源電壓為1.8V條件下的電路構(gòu)成例。圖11中，電源電壓降壓電路101由1級的連接成二極管的Nch晶體管構(gòu)成。電流反射鏡連接晶體管102由1級的1∶N反射鏡電流比的Pch晶體管對構(gòu)成。
電源電壓降壓電路縮小電流反射鏡連接晶體管對的源極側(cè)的共同電壓。因此，可將電流反射鏡連接晶體管對電流的匹配特性造成的影響限制到最小，可縮小電流反射鏡連接晶體管的布局面積。(可以更小的布局提供更微小的電流)。
由于外部焊盤的電壓電平為接地附近，所以第1模擬開關(guān)可使用Nch晶體管，第2模擬開關(guān)連接于電源電平，可使用Pch晶體管。另外，這些晶體管的柵極被連接于功能停止信號105上，以非常單純的構(gòu)成來實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)的連接動作。
根據(jù)實(shí)施方式8，在限定積分電壓范圍的條件下，可以非常單純的構(gòu)成來得到實(shí)用的電流特性。
(實(shí)施方式9)圖1是實(shí)施方式9的具備控制部件、存儲器、計時器的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器框圖。圖中，實(shí)施方式1中說明的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器1具備連接于比較器的參考電壓輸入上的參考電壓輸入4、輸入到積分電容的被測定電流輸入2、輸入到積分電容的參考電流輸入3和作為比較器的輸出結(jié)果的比較結(jié)果輸出9。
另外，從搭載著半導(dǎo)體泄漏電流檢測器的半導(dǎo)體集成電路的能帶間隙(bandgap)參考電源，提供參考電壓輸入4。
在計時器6計測的時間，控制電路5邊參照半導(dǎo)體泄漏電流檢測器的比較結(jié)果，邊進(jìn)行積分動作的控制?？刂齐娐?進(jìn)行實(shí)施方式1中說明的校準(zhǔn)動作，將求出的積分時間存儲在存儲器7中。另外，控制電路5進(jìn)行實(shí)施方式1中說明的測試動作。在測試動作中，將存儲在存儲器7中的積分值作為初始值，加載到計時器6，使計時器6倒計數(shù)動作，進(jìn)行積分動作，并進(jìn)行泄漏電流的判定，直到計數(shù)值到達(dá)初始值。
在本實(shí)施方式中，使計時器倒計數(shù)，但不用說，也可將計數(shù)器(也可將計時器作為計數(shù)器)的初始值設(shè)定為如0，使其正計數(shù)動作，將其作為積分值，直到計數(shù)值到達(dá)積分值為止。
實(shí)施方式9定義存儲積分值的存儲器與計數(shù)器，作為進(jìn)行半導(dǎo)體泄漏電流檢測器的測定算法所需的最小限度的構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)泄漏電流的單片自測。另外，在搭載參考電源的情況下，可共享參考電源，可以在較小面積中構(gòu)成半導(dǎo)體泄漏電流檢測器。
(實(shí)施方式10)圖2是實(shí)施方式10的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器的框圖。是從圖1的實(shí)施方式9內(nèi)置參考電源的構(gòu)成。圖中，半導(dǎo)體泄漏電流檢測器20通過內(nèi)置專用的參考電源，不配備參考電壓輸入4。通過內(nèi)置參考電源，可在將參考電壓的設(shè)定范圍設(shè)定得寬的同時，搭載與共享的參考電源所需溫度特性不同的任意溫度特性的參考電源，可提供適合于泄漏電流特性的參考電壓。
(實(shí)施方式11)圖12是實(shí)施方式11的半導(dǎo)體集成電路的局部框圖。圖中，半導(dǎo)體集成電路在實(shí)施方式9說明的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器1中具備連接于模擬復(fù)用器121上的外部模擬輸入輸出焊盤120。外部模擬復(fù)用器121排他地將半導(dǎo)體泄漏電流檢測器1的參考電流輸入、參考電源122、被測定電流輸出124和內(nèi)部電壓源等其它信號125中的一個，連接于外部模擬輸入輸出焊盤120上。另外，將參考電源122和被測定電流輸出124連接于半導(dǎo)體泄漏電流檢測器1上。
利用這種構(gòu)成，在半導(dǎo)體集成電路的測試時，可由單一的外部模擬輸入輸出焊盤來監(jiān)視單元電流或位線泄漏電流等的被測定電流輸出、參考電源和其它電壓源。
下面，使用圖12和圖13來說明半導(dǎo)體泄漏電流檢測器的動作。圖12中用虛線示出校準(zhǔn)動作中的信號流。圖13是與圖12一樣的實(shí)施方式11中的半導(dǎo)體集成電路的局部框圖，用虛線示出測試動作中的信號流。在圖12的校準(zhǔn)動作中，半導(dǎo)體泄漏電流檢測器1經(jīng)由模擬復(fù)用器121提供參考電流，從參考電源提供參考電壓。控制電路5邊參照比較結(jié)果輸出9邊控制半導(dǎo)體泄漏電流檢測器1的參考電源的積分動作的開始與停止。由計時器6對積分時間進(jìn)行時間控制。控制電路5將比較輸出轉(zhuǎn)變了的時刻下的計時器計數(shù)值-1的計數(shù)閾值作為積分值，存儲在存儲器7中。下面，說明圖13中的測試動作。在半導(dǎo)體泄漏電流檢測器1上連接被測定電流輸出124與參考電源122的輸出。模擬復(fù)用器121處于選擇了半導(dǎo)體泄漏電流檢測器1的參考電流輸入的狀態(tài)，或者什么都不選擇的非選擇狀態(tài)?？刂齐娐?將存儲在存儲器7中的計數(shù)閾值存儲在計時器6中，對位線泄漏電流等被測定電流進(jìn)行積分，并輸出積分完成時的比較結(jié)果輸出9，直到計時器6的計數(shù)值達(dá)到計數(shù)閾值為止。
實(shí)施方式11可與內(nèi)部電流電壓的測定、從外部施加電壓、或半導(dǎo)體泄漏電流檢測器的參考電流施加有效適用單一的模擬測試焊盤，可提供小面積且具備高性能的測試能力的半導(dǎo)體集成電路。
(實(shí)施方式12)圖14是實(shí)施方式12的半導(dǎo)體集成電路的局部框圖。圖中，與實(shí)施方式11中說明的圖12相比，不同之處在于具備控制電路143，代替控制電路5和存儲器7。省略相同之處的說明，下面主要說明不同之處。
控制電路143是具有與控制電路5和存儲器7相同功能的一具體例，具備CPU140、時鐘141、存儲器142。CPU140控制校準(zhǔn)動作與測試動作。時鐘141發(fā)生CPU140和計時器6的動作時鐘。存儲器142存儲記載上述校準(zhǔn)動作和測試動作的算法的程序代碼(宏代碼)和數(shù)據(jù)。閃速存儲器等半導(dǎo)體集成電路中為了進(jìn)行存儲器單元的改寫、讀出、擦除，通常配備相當(dāng)于這些CPU140、時鐘141、存儲器142和計時器6的硬件。此時，CPU140、時鐘141、存儲器142和計時器6可兼用作半導(dǎo)體集成電路中通常配備的硬件。在半導(dǎo)體泄漏電流檢測器的動作中，CPU140通過如后所述對比較器的輸出結(jié)果的反饋循環(huán)進(jìn)行軟件處理，可不必或?qū)㈥P(guān)于功能變更的設(shè)計變更限制到最小，另外，動作算法的變更變?nèi)菀?。從而，可用低面積實(shí)現(xiàn)高功能的半導(dǎo)體泄漏檢測器。
圖22和圖23是詳細(xì)地表示基于控制電路143的控制的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器中的校準(zhǔn)動作與測試動作的流程圖。圖22的左側(cè)表示判定參考電流與被測定電流的大小關(guān)系的整體動作，右側(cè)詳細(xì)地表示校準(zhǔn)動作。
如圖左側(cè)所示，控制電路143依次進(jìn)行參考電流接通步驟、參考電流穩(wěn)定化待機(jī)步驟、校準(zhǔn)步驟、測試步驟(S10-S50)。具體而言，控制電路143從外部接受移至測試模式的指示，若在測試模式下從外部焊盤提供參考電流(S10)，則待機(jī)直到對外部焊盤的寄生電容進(jìn)行充電，并將穩(wěn)定后的穩(wěn)定狀態(tài)的電流提供給半導(dǎo)體泄漏電流檢測器之后(S20)，進(jìn)行參考積分時間檢索步驟(S30)，將計時器6的計數(shù)值作為比較器30的比較輸出反轉(zhuǎn)之前的積分時間，寫入存儲器142中(S40)，進(jìn)行測試步驟(S50)。
如圖右側(cè)所示，控制電路143依次進(jìn)行計數(shù)器/積分電容初始化步驟、計時器/積分開始步驟、比較器讀出循環(huán)、計時器的計數(shù)值保存步驟(S31-S40)，作為校準(zhǔn)步驟(S30、S40)。具體而言，控制電路143首先控制計數(shù)器的初始化與積分電容的放電(S31)，與計時器的計數(shù)開始一起，使積分電容的充電開始(S32)，在比較器讀出循環(huán)中，當(dāng)計數(shù)器正在計數(shù)和積分電容正在充電時，周期性地讀出比較器輸出(S33)，當(dāng)所述比較器輸出反轉(zhuǎn)時，即積分值輸入電壓Vint和參考電壓Vref滿足Vint＞Vref時(S34是)，停止計數(shù)器，跳出循環(huán)，將計數(shù)值作為比較器30的比較輸出反轉(zhuǎn)之前的積分時間，保存在存儲器142中(S35、S40)。
如圖23右側(cè)所示，控制電路143依次進(jìn)行計數(shù)器加載/積分電容初始化步驟、計時器倒計數(shù)/積分開始步驟、計時器倒計數(shù)循環(huán)、比較器讀出判定步驟(S51-S58)，作為測試步驟(S40、S50)。具體而言，控制電路143進(jìn)行所述計時器的計數(shù)值保存步驟中保存的計數(shù)值的加載與積分電容的放電(S51)，在計時器的倒計數(shù)開始的同時，開始積分電容的充電(S52)，在計時器倒計數(shù)循環(huán)中，進(jìn)行倒計數(shù)與積分電容的充電動作(S53)，若計時器的倒計數(shù)值變?yōu)橐?guī)定值(例如0)(S54是)，則跳出循環(huán)。并且，控制電路143讀出比較器輸出(S55)，對應(yīng)于比較器輸出，判定被測定電流與參考電流的大小關(guān)系(S56)。在該大小關(guān)系的判定中，控制電路143在讀出的比較器輸出未反轉(zhuǎn)的情況下，即積分值輸入電壓Vint和參考電壓Vref不滿足Vint＞Vref的情況下，判定為被測定電流比參考電流小(S57)。此時，被測定電流對于測試是合格的。另外，控制電路143在讀出的比較器輸出反轉(zhuǎn)的情況下，即滿足Vint＞Vref的情況下，判定為被測定電流比參考電流大(S58)。此時，被測定電流對于測試是不合格的。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體集成電路，通過安裝半導(dǎo)體泄漏電流檢測器，利用內(nèi)置的CPU、存儲器、計時器等，可實(shí)現(xiàn)自測。并且，可利用內(nèi)部CPU的軟件來準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)高速且高精度的泄漏電流的判定。
(實(shí)施方式13)在本實(shí)施方式中，說明具有帶參考電壓等的微調(diào)功能的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器的半導(dǎo)體裝置。
圖15是表示實(shí)施方式13中具有帶微調(diào)功能的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器的半導(dǎo)體集成電路的主要部分的框圖。圖15的構(gòu)成與圖14相比，不同之處在于附加了微調(diào)用的多個寄存器、附加了分壓電路151，和向控制電路143中追加了利用微調(diào)用寄存器的調(diào)整功能。省略相同之處的說明，下面主要說明不同之處。
微調(diào)用的多個寄存器包含參考電壓寄存器150、分壓控制寄存器152、積分電容比寄存器153、計時器寄存器154、時鐘寄存器155。
參考電壓寄存器150保持用于設(shè)定參考電源122的參考電壓的數(shù)據(jù)。從參考電源122輸出的參考電壓變?yōu)榛谠摂?shù)據(jù)的電壓值。分壓控制寄存器152保持用于設(shè)定分壓電路151的分壓比的數(shù)據(jù)。積分電容比寄存器153保持用于設(shè)定積分電容34的電容值的數(shù)據(jù)。積分電容34為基于該數(shù)據(jù)所示的電容比的電容值。計時器寄存器154保持用于設(shè)定計時器6的級數(shù)的數(shù)據(jù)。計時器6的總級數(shù)中，該數(shù)據(jù)表示的級數(shù)有效。時鐘寄存器155保持用于設(shè)定時鐘141的振蕩頻率的數(shù)據(jù)。時鐘141的振蕩頻率基于該數(shù)據(jù)。
分壓電路151以分壓控制寄存器152的數(shù)據(jù)所示的分壓比，分壓來自參考電源122的參考電壓Vref，將分壓后的電壓提供給比較器30。
控制電路143利用上述微調(diào)用的多個寄存器，微調(diào)各寄存器的數(shù)據(jù)，以吸收每個半導(dǎo)體集成電路制造時的偏差。另外，根據(jù)半導(dǎo)體集成電路的種類，事先存儲對各寄存器設(shè)定的數(shù)據(jù)范圍，根據(jù)半導(dǎo)體集成電路的種類，對各寄存器設(shè)定數(shù)據(jù)。例如，在校準(zhǔn)不成功的情況、或測定到的積分電容34的積分時間異常長的情況等下，更新必需的寄存器的數(shù)據(jù)，再次進(jìn)行校準(zhǔn)。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置，可以控制電路143的軟件變更來容易地對應(yīng)于寬范圍的測定電流范圍。
(實(shí)施方式14)在本實(shí)施方式中，說明各實(shí)施方式中的比較器輸出的讀出。
圖16說明實(shí)施方式14中的比較器的輸入電壓的時間發(fā)展。圖中，橫軸表示時間，縱軸表示向比較器輸入的輸入電壓。實(shí)線的輸入電壓表示積分電容34的積分電壓Vint，虛線的輸入電壓表示參考電壓Vref。另外，為了周期性地讀出比較器30的比較輸出，從控制電路143向比較器30輸入采樣時鐘166。利用該采樣時鐘166，使輸入?yún)⒖茧妷篤ref與積分電壓Vint的柵極打開。比較器輸出167表示比較器30的比較結(jié)果。實(shí)際的比較結(jié)果在采樣時鐘166的定時輸出。
實(shí)際的積分電壓Vint在放電期間162為OV，在積分期間160與時間的經(jīng)過成比例增加，在放電期間161，被放電到OV。虛線的參考電壓Vref為恒定電壓，但如圖所示，影響采樣時鐘166的脈沖，重疊噪聲。在積分電壓Vint實(shí)際上比參考電壓Vref大的定時、以及比較器輸出167反轉(zhuǎn)的定時，產(chǎn)生如圖所示的誤差。這是因?yàn)榭刂齐娐?43在采樣時鐘166的脈沖定時周期性地讀出比較器輸出167。
因此，在上述實(shí)施方式中，控制電路143檢測比較器輸出167反轉(zhuǎn)的狀態(tài)，求出其緊之前的采樣脈沖的時刻Tint2，將從積分期間的開始時刻起至?xí)r刻Tint2為止設(shè)為反轉(zhuǎn)之前的積分期間Tint。
如上所述，通過檢測比較器輸出的非反轉(zhuǎn)狀態(tài)，設(shè)比較器輸出的剛反轉(zhuǎn)之后的值作為Tint的值，可高精度地判定低于參考電流的位線泄漏電流。
另外，通過稍錯開采樣時鐘的相位，重復(fù)校準(zhǔn)，可修正精度。積分時間在計時器的計數(shù)值上加上相當(dāng)于相位差的偏移。采樣時鐘的周期由軟件確定，偏移可由CPU的空循環(huán)等控制。積分時間的測定最小分辯率為時鐘周期。
(實(shí)施方式15)在本實(shí)施方式中，說明為了使參考電壓的精度提高、實(shí)現(xiàn)參考電源的自微調(diào)功能的構(gòu)成。
圖17是表示實(shí)施方式15的具有參考電壓Vref的調(diào)整功能的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器的主要部分的構(gòu)成框圖。該圖的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器具備保持微調(diào)數(shù)據(jù)的參考寄存器170；發(fā)生對應(yīng)于微調(diào)數(shù)據(jù)的恒定電壓的參考電壓源171；電壓分壓器173，分壓來自參考電壓源171的恒定電壓(參考電壓輸出172)，將分壓后的恒定電壓作為參考電壓，輸出到比較器30的參考側(cè)輸入31；用于從外部輸入構(gòu)成參考電壓的目標(biāo)電平的電壓值的外部焊盤174；和模擬復(fù)用器177，選擇被測定電流源的泄漏測定路徑48和外部焊盤174中的一個，連接到比較器30的積分電容側(cè)輸入32上。模擬復(fù)用器177利用來自控制電路143的外部參考電壓選擇輸入175，選擇外部焊盤174，利用泄漏測定選擇輸入176，選擇泄漏測定路徑。
控制電路143控制模擬復(fù)用器177和比較器30，以比較經(jīng)模擬復(fù)用器177從外部焊盤174輸入的目標(biāo)電平、與來自電壓分壓器173的參考電壓，并根據(jù)該比較結(jié)果，更新參考寄存器170的微調(diào)數(shù)據(jù)。此時，控制電路143更新參考寄存器170的微調(diào)數(shù)據(jù)，以使來自電壓分壓器173的參考電壓與從外部焊盤174輸入的目標(biāo)電平一致。
這樣，根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器，可利用稍追加硬件來實(shí)現(xiàn)參考電源的自微調(diào)功能，可使參考電壓的絕對精度提高。在本實(shí)施方式的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器中，可以mV級的絕對精度來微調(diào)參考電壓。
圖18是表示圖17所示半導(dǎo)體泄漏電流檢測器的變形例的構(gòu)成圖。該圖的構(gòu)成與圖17相比，不同之處在于具備模擬開關(guān)178來代替模擬復(fù)用器177。
模擬開關(guān)178被插入外部焊盤174與比較器30的積分電容側(cè)輸入32之間，由外部參考電壓選擇輸入175控制。即，當(dāng)模擬開關(guān)178接通時，將來自外部焊盤174的目標(biāo)電平輸入到比較器30的積分電容側(cè)輸入32。當(dāng)模擬開關(guān)178斷開時，將來自泄漏測定路徑48的被測定電流輸入到比較器30的積分電容側(cè)輸入32。
圖18與圖17的不同之處在于當(dāng)模擬開關(guān)178接通時，不僅外部焊盤174，泄漏測定路徑48也被連接于積分電容側(cè)輸入32。這點(diǎn)通常不成問題。這是因?yàn)橛捎谛孤y定路徑48的漂移電容比外部焊盤174的漂移電容小得多，或泄漏電流為數(shù)μA左右，比外部焊盤的電流驅(qū)動能力小得多，故泄漏測定路徑48對從外部焊盤174輸入的目標(biāo)電平造成的影響通?？珊鲆?。并且，在泄漏測定路徑48中存在布線短路等異常的情況下不能忽視，但由于泄漏測定路徑48從多條位線中選擇一個或多條，所以即便在有異常的情況下，也只要選擇其它位線即可，故圖18的構(gòu)成非常實(shí)用。這樣，圖18的構(gòu)成僅通過附加比圖17的構(gòu)成還簡易的電路，就可微調(diào)參考電壓的精度。
(實(shí)施方式16)在本實(shí)施方式中，說明使參考電壓的絕對精度進(jìn)一步提高的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器。
圖19是表示實(shí)施方式16中具有參考電壓Vref的調(diào)整功能的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器的主要部分的構(gòu)成框圖。該圖與圖17相比，不同之處在于具備等效的兩個電壓分壓電路190來代替電壓分壓器173。省略相同之處的說明，主要說明不同之處。
等效的電壓分壓電路190具備第1電壓分壓電路191與第2電壓分壓電路192。第1電壓分壓電路191與電壓分壓器173一樣。第2電壓分壓電路192分壓從外部焊盤174輸入的恒定電壓，將分壓后的恒定電壓作為目標(biāo)電平，經(jīng)模擬開關(guān)180輸出到比較器30的積分電容側(cè)輸入32。
第1電壓分壓電路191與第2電壓分壓電路192在制造時使用布局相同的電路圖案來形成。
由此，可在一個芯片內(nèi)消除制造時每個芯片中發(fā)生的電壓分壓電路的特性偏差。即，參考電壓輸出172也以相同特性來分壓來自外部焊盤174的恒定電壓，所以不需要電壓分壓電路的絕對精度，可使參考電壓的微調(diào)精度進(jìn)一步提高。
(實(shí)施方式17)在本實(shí)施方式中，說明使電源接通時的參考電壓的上升高速化、在其它電路中可適用參考電壓的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器。
圖20是表示實(shí)施方式17的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器的主要部分的構(gòu)成框圖。該圖與圖19相比，不同之處在于追加了電壓跟隨器電路200。省略相同之處的說明，主要說明不同之處。
電壓跟隨器電路200設(shè)置在參考電壓源171與第1電壓分壓電路191之間，具備電壓跟隨器、使電壓跟隨器旁路的旁路布線、以及選擇電壓跟隨器和旁路布線之一的開關(guān)電路。電壓跟隨器是驅(qū)動來自參考電壓源171的恒定電壓信號的電流的緩沖器。旁路布線是將參考電壓源171的低電壓直接輸入到第1電壓分壓電路191的布線。開關(guān)電路選擇電壓跟隨器與旁路布線。
當(dāng)電源接通時，開關(guān)電路選擇電壓跟隨器。由此，縮短參考電壓Vref穩(wěn)定前的上升時間。另外，開關(guān)電路在參考電壓的微調(diào)動作中，選擇電壓跟隨器。由此，可在參考電壓的微調(diào)動作中，降低參考電壓的電壓下降引起的誤差。另外，在不進(jìn)行校準(zhǔn)動作和測試動作的期間，電壓跟隨器或參考電壓源171的輸出被半導(dǎo)體集成電路的其它內(nèi)部電路復(fù)用。此時，通過選擇旁路布線，若使電壓跟隨器斷開，則可實(shí)現(xiàn)低功耗。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器，可在參考電壓的微調(diào)動作中降低參考電壓的電壓下降引起的誤差，同時，可在半導(dǎo)體集成電路的電源接通時實(shí)現(xiàn)參考電壓的高速上升。
(實(shí)施方式18)在本實(shí)施方式中，說明通過相互更換比較器30的輸入、可消除比較器30內(nèi)在的輸入偏移的影響的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器。
圖21是表示實(shí)施方式18中具有比較器的輸入反轉(zhuǎn)功能的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器的主要部分的框圖。該圖的構(gòu)成與圖19相比，不同之處在于追加了反轉(zhuǎn)模擬復(fù)用器210。省略相同之處的說明，說明不同之處。
反轉(zhuǎn)模擬復(fù)用器210反轉(zhuǎn)(更換)向比較器30的兩個輸入。即，向比較器30的輸入端子(X、Y)切換輸入(Vref、Vint)、以及輸入(Vint、Vref)。在參考電壓的微調(diào)中，利用采用反轉(zhuǎn)模擬復(fù)用器210的2個輸入的反轉(zhuǎn)。
圖24是表示具有輸入反轉(zhuǎn)功能的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器中的微調(diào)處理一例的流程圖。該微調(diào)處理是微調(diào)參考電壓Vref的絕對精度的處理。如圖所示，控制電路143依次進(jìn)行目標(biāo)電壓接通步驟、第1中間值搜索步驟、比較器輸入反轉(zhuǎn)步驟、第2中間值搜索步驟、微調(diào)值平均化步驟(S100-S800)。具體而言，若從外部焊盤174提供參考電壓的設(shè)定值(目標(biāo)電平)(S100)，則控制電路143在第1中間搜索步驟中，求出作為比較器30的比較輸出反轉(zhuǎn)時的參考電壓Vref的交界值的微調(diào)中間值1(S200、S300)。并且，控制電路143對反轉(zhuǎn)模擬復(fù)用器210更換輸出(S400)，在第2中間搜索步驟中，求出作為比較器30的比較輸出33反轉(zhuǎn)時的參考電壓Vref的交界值的微調(diào)中間值2(S500、S600)。之后，控制電路143平均微調(diào)中間值1與微調(diào)中間值2(S700)，將該平均值作為參考電壓的最終微調(diào)值，設(shè)定給參考寄存器(S800)。
圖25是詳細(xì)地表示圖24中的第1中間值搜索步驟(S200、S300)的例子的流程圖?？刂齐娐?43依次進(jìn)行微調(diào)初始值設(shè)定步驟、比較器讀出步驟、微調(diào)循環(huán)(S201-S300)，作為第1中間值搜索步驟。具體而言，控制電路143在微調(diào)初始值設(shè)定步驟中，對控制參考電壓的輸出電平的參考電壓寄存器設(shè)定初始值(S201)，在比較器讀出步驟中，讀出比較器輸出(S202)，比較與外部焊盤的電壓成比例的電壓Vint和與參考電壓成比例的Vref的大小關(guān)系(S203)，根據(jù)該比較結(jié)果，進(jìn)行下面的兩個微調(diào)循環(huán)之一。
比較的結(jié)果，當(dāng)Vint＞Vref時，在圖左側(cè)的微調(diào)循環(huán)中，控制電路143將參考電壓寄存器向高電壓側(cè)減1個步幅(step)(S204)，讀出比較器輸出(S205)，重復(fù)微調(diào)循環(huán)，直到為Vint＜Vref為止(S206)。在該微調(diào)循環(huán)中，求出Vint＜Vref時的微調(diào)值，作為微調(diào)中間值1(S300)。
另外，比較的結(jié)果，當(dāng)Vint＜Vref時，在圖右側(cè)的微調(diào)循環(huán)中，控制電路143將參考電壓寄存器向高電壓側(cè)加1個步幅(S207)，讀出比較器輸出(S208)，重復(fù)微調(diào)循環(huán)，直到為Vint＞Vref為止(S209)。在該微調(diào)循環(huán)中，求出Vint＞Vref時的微調(diào)值，作為微調(diào)中間值1(S300)。
圖26是詳細(xì)地表示圖24中的第2中間值搜索步驟的例子的流程圖。圖26的流程圖與圖25相比，不同之處在于在微調(diào)初始值設(shè)定步驟中，將所述微調(diào)中間值1設(shè)定給參考電壓寄存器(S501)，最終輸出微調(diào)中間值2(S600)。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器，在比較器的輸入更換之前與更換之后兩者中，求出微調(diào)值，通過將其平均用作微調(diào)值，可排除比較器的輸入偏移的影響，并且，縮短微調(diào)搜索時間，可高速實(shí)現(xiàn)。由于可完全去除比較器300的偏移影響，所以也可使用偏移大的、便宜的小面積比較器。
在本實(shí)施方式中，使用線性搜索作為微調(diào)循環(huán)的算法，但不用說，為了進(jìn)一步高速化循環(huán)的收斂，也可使用二進(jìn)制搜索。
(實(shí)施方式19)在本實(shí)施方式中，說明安裝了本半導(dǎo)體泄漏電流檢測器的半導(dǎo)體集成電路的具體實(shí)例。
圖27是表示實(shí)施方式19中的具備半導(dǎo)體泄漏電流檢測器的半導(dǎo)體器件一例的框圖。如圖所示，半導(dǎo)體器件270具備泄漏檢測器271、存儲器單元273、X解碼器276、Y柵極277、讀出電路278、寫入電路279、Y解碼器300。該半導(dǎo)體器件270除了泄漏檢測器，示出一般閃速存儲器的一例。
泄漏檢測器271如圖所示，在連接于Y柵極277上的情況下，判定從多條位線274中選擇的1條或多條位線泄漏電流。
圖28是表示圖27的位線中的泄漏電流的說明圖。圖中，圖示圖27所示的Y柵極277的一部分與存儲器陣列272的一部分(1行大小)。圖中的存儲器單元是非易失性存儲器晶體管，采用源極側(cè)讀出方式。在讀出時，從漏極偏置313向利用地址選擇到的存儲器單元的漏極施加漏極偏置，利用流過源極側(cè)的電流，判定讀出值。
位線泄漏電流如圖的虛線所示，由于漏極偏置313的漏極偏置，從Y柵極277流入漏極側(cè)位線312，并且，流入源極側(cè)位線311。這種位線泄漏電流使單元電流被誤判定與泄漏電流部分相應(yīng)的量，誘發(fā)過寫入或?qū)懭氩蛔愕龋璧K存儲器單元的正常閾值控制。泄漏檢測器271如各實(shí)施方式中說明的那樣，可高速且高精度地判定這種數(shù)μA左右的微小泄漏電流。
在本實(shí)施方式中，圖28的源極側(cè)讀出方式也可高速且高精度地判定位線泄漏電流。
本發(fā)明的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器和半導(dǎo)體集成電路適用于半導(dǎo)體器件，例如適用于閃速存儲器、EEPROM、強(qiáng)電介質(zhì)存儲器等非易失性存儲器、或DRAM、SRAM等易失性存儲器等具備存儲器單元陣列的半導(dǎo)體器件。
參照附圖，利用實(shí)施例完整地描述了本發(fā)明，但應(yīng)該注意，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，不同的改變和變更是顯而易見的。因此，除非這種改變和變更脫離本發(fā)明的范圍，否則認(rèn)為它們包含在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體泄漏電流檢測器，判定參考電流與被測定電流的大小關(guān)系，其特征在于，具備第1模擬開關(guān)，使被測定電流導(dǎo)通或不導(dǎo)通；第2模擬開關(guān)，使參考電流導(dǎo)通或不導(dǎo)通；積分電容元件，連接于所述第1模擬開關(guān)和第2模擬開關(guān)，由所述被測定電流或所述參考電流充電；放電部件，使所述積分電容元件進(jìn)行放電；和比較部件，將放電后由參考電流產(chǎn)生在所述積分電容元件中的積分電壓、以及放電后由被測定電流產(chǎn)生在所述積分電容元件中的積分電壓，分別與參考電壓進(jìn)行比較。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器，其特征在于所述比較部件進(jìn)行將放電后由參考電流產(chǎn)生在所述積分電容元件中的積分電壓與所述參考電壓進(jìn)行比較的第1比較動作、以及將放電后由被測定電流產(chǎn)生在所述積分電容元件中的積分電壓與所述參考電壓進(jìn)行比較的第2比較動作，所述半導(dǎo)體泄漏電流檢測器根據(jù)第1比較動作中的比較部件的輸出、以及第2比較動作中的比較部件的輸出，判定所述大小關(guān)系。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器，其特征在于通過所述第2比較動作中從放電經(jīng)過規(guī)定時間時比較部件的輸出未反轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，來判定所述大小關(guān)系，所述規(guī)定時間相當(dāng)于第1比較動作中至所述比較部件的輸出反轉(zhuǎn)為止的時間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器，其特征在于所述比較部件是周期性地采樣比較的比較器，所述規(guī)定時間是第1比較動作中從放電至所述比較器的輸出即將反轉(zhuǎn)之前的采樣為止的時間，若所述第2比較動作中從放電經(jīng)過所述規(guī)定時間時所述比較器輸出反轉(zhuǎn)，則所述半導(dǎo)體泄漏電流檢測器判定為被測定電流比參考電流大。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器，其特征在于所述比較部件是周期性地采樣比較的比較器，所述規(guī)定時間是第1比較動作中從放電至所述比較器的輸出剛反轉(zhuǎn)之后的采樣為止的時間，若所述第2比較動作中從放電經(jīng)過所述規(guī)定時間時所述比較器輸出未反轉(zhuǎn)，則所述半導(dǎo)體泄漏電流檢測器判定為被測定電流比參考電流小。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器，其特征在于所述規(guī)定時間相當(dāng)于第1比較動作中從放電至所述比較器的輸出反轉(zhuǎn)為止的時間的n倍，若所述第2比較動作中從放電經(jīng)過所述規(guī)定時間時所述比較器輸出反轉(zhuǎn)，則所述半導(dǎo)體泄漏電流檢測器判定為被測定電流比參考電流的1/n倍大。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器，其特征在于半導(dǎo)體泄漏電流檢測器在參考電流側(cè)與第2模擬開關(guān)之間還具備相當(dāng)于被測定電流側(cè)的電容的補(bǔ)償電容部。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器，其特征在于所述補(bǔ)償電容部包含利用制造時是否連接在布線層上來確定電容值的金屬選擇部、以及利用外部控制信號的選擇來確定電容值的控制選擇部之中的至少一個。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器，其特征在于在所述第1比較動作中，將第1和第2模擬開關(guān)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，利用參考電流同時充電被測定電流側(cè)的漂移電容與所述積分電容元件。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器，其特征在于所述積分電容元件是蓄積型的MOS電容。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器，其特征在于所述積分電容元件是蓄積型的P溝道型MOS電容。
12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器，其特征在于半導(dǎo)體泄漏電流檢測器還具備連接于所述比較部件的參考電壓輸入線與地線之間的、阻尼電容元件和阻尼電阻元件中的至少一個。
13.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器，其特征在于半導(dǎo)體泄漏電流檢測器還具備輸出所述參考電流的電流反射鏡電路，將所述電流反射鏡電路的輸出連接于所述第1模擬開關(guān)，將所述電流反射鏡電路的輸入連接于外部焊盤。
14.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器，其特征在于半導(dǎo)體泄漏電流檢測器還具備輸出所述參考電流的電流反射鏡電路，將所述電流反射鏡電路的輸出連接于所述第1模擬開關(guān)，將所述電流反射鏡電路的輸入連接于電流源。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器，其特征在于所述電流反射鏡電路具備電源電壓降壓部件、電流反射鏡連接晶體管部、第3模擬開關(guān)與第4模擬開關(guān)，經(jīng)所述電源電壓降壓部件將電源電壓提供給所述電流反射鏡連接晶體管部，將所述電流反射鏡連接晶體管部的輸出連接于所述第1模擬開關(guān)，將所述電流反射鏡連接晶體管部的輸入經(jīng)所述第3模擬開關(guān)連接于所述外部焊盤，并經(jīng)所述第4模擬開關(guān)連接于電源。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器，其特征在于電流反射鏡連接晶體管部由1級被連接成電流反射鏡的晶體管對構(gòu)成。
17.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器，其特征在于所述半導(dǎo)體泄漏電流檢測器還具備計測距放電的經(jīng)過時間的計時器；用于存儲所述規(guī)定時間的存儲器；和控制所述第1和第2比較動作的控制部件；當(dāng)?shù)?比較動作中所述比較部件的輸出反轉(zhuǎn)時，所述控制部件將由計時器計測的經(jīng)過時間作為所述規(guī)定時間，存儲在存儲器中，在所述第2比較動作中，由計時器計測的經(jīng)過時間到達(dá)存儲在所述存儲器中的規(guī)定時間時，根據(jù)所述比較部件的輸出，判定參考電流與被測定電流的大小關(guān)系。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器，其特征在于所述半導(dǎo)體泄漏電流檢測器還具備發(fā)生所述參考電壓的參考電壓源。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器，其特征在于所述半導(dǎo)體泄漏電流檢測器還具備保持微調(diào)數(shù)據(jù)的參考寄存器；發(fā)生對應(yīng)于所述微調(diào)數(shù)據(jù)的恒定電壓的參考電壓源；第1電壓分壓電路，對來自所述參考電壓源的恒定電壓進(jìn)行分壓，將分壓后的恒定電壓作為所述參考電壓，輸出到比較部件；和模擬復(fù)用器，有選擇地將所述積分電容元件和外部焊盤的一方連接到比較部件的積分電壓輸入上；所述控制部件控制所述比較部件以比較經(jīng)模擬復(fù)用器從外部焊盤輸入的信號與所述參考電壓，根據(jù)該比較結(jié)果，更新所述參考寄存器的微調(diào)數(shù)據(jù)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器，其特征在于所述半導(dǎo)體泄漏電流檢測器還具備第2電壓分壓電路，該第2電壓分壓電路插入于所述外部焊盤與模擬復(fù)用器之間，布局構(gòu)成與第1電壓分壓電路相同。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器，其特征在于所述模擬復(fù)用器由插入所述外部焊盤與所述比較部件的積分電壓輸入之間的模擬開關(guān)構(gòu)成。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器，其特征在于所述半導(dǎo)體泄漏電流檢測器還具備更換比較部件的2個輸入的反轉(zhuǎn)模擬復(fù)用器，所述控制部件在所述反轉(zhuǎn)模擬復(fù)用器的更換前與更換后，控制所述比較部件以比較經(jīng)模擬復(fù)用器從外部焊盤輸入的信號與所述參考電壓，根據(jù)該比較結(jié)果，更新所述參考寄存器的微調(diào)數(shù)據(jù)。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器，其特征在于所述被測定電流是存儲器單元晶體管的源極側(cè)電流。
24.一種半導(dǎo)體集成電路，其特征在于具備權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的半導(dǎo)體集成電路，其特征在于，所述半導(dǎo)體集成電路還具備外部模擬輸入輸出焊盤；發(fā)生所述參考電壓的參考電壓源；和將半導(dǎo)體集成電路的內(nèi)部信號線排他地連接于所述外部模擬輸入輸出焊盤的模擬復(fù)用器；所述內(nèi)部信號線包含來自所述參考電壓源的參考電壓線、被測定電流的被測定電流線、所述半導(dǎo)體泄漏電流檢測器的參考電流線、其它信號線中的至少一個。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的半導(dǎo)體集成電路，其特征在于所述半導(dǎo)體集成電路還具備計測距放電的經(jīng)過時間的計時器；用于存儲所述規(guī)定時間的存儲器；和控制所述第1和第2比較動作的控制部件；當(dāng)?shù)?比較動作中所述比較部件的輸出反轉(zhuǎn)時，所述控制部件將由計時器計測的經(jīng)過時間作為所述規(guī)定時間，存儲在存儲器中，在所述第2比較動作中，由計時器計測的經(jīng)過時間到達(dá)存儲在所述存儲器中的規(guī)定時間時，根據(jù)所述比較部件的輸出，判定參考電流與被測定電流的大小關(guān)系。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的半導(dǎo)體集成電路，其特征在于所述控制部件由CPU與時鐘發(fā)生電路構(gòu)成，所述存儲器存儲所述CPU的程序代碼和數(shù)據(jù)。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的半導(dǎo)體集成電路，其特征在于在所述半導(dǎo)體集成電路中具備發(fā)生對應(yīng)于電壓數(shù)據(jù)的恒定電壓的參考電壓源；分壓電路，對來自所述參考電壓源的恒定電壓進(jìn)行分壓，將分壓后的恒定電壓作為所述參考電壓，輸出到比較部件；振蕩動作時鐘信號的振蕩器；和保持微調(diào)用的設(shè)定數(shù)據(jù)的保持部件；所述保持部件具備保持用于設(shè)定所述參考電壓源的電壓的電壓數(shù)據(jù)的第1寄存器、保持用于設(shè)定所述分壓電路的分壓比的數(shù)據(jù)的第2寄存器、保持用于設(shè)定所述積分電容元件的電容值的數(shù)據(jù)的第3寄存器、保持用于設(shè)定所述計時器的級數(shù)的數(shù)據(jù)的第4寄存器、以及保持用于設(shè)定所述振蕩器的振蕩頻率的數(shù)據(jù)的第5寄存器中的至少一個，所述控制部件對應(yīng)于被測定電流地更新保持部件的設(shè)定數(shù)據(jù)。
29.根據(jù)權(quán)利要求26所述的半導(dǎo)體集成電路，其特征在于所述半導(dǎo)體集成電路還具備保持微調(diào)數(shù)據(jù)的參考電壓寄存器；發(fā)生對應(yīng)于所述微調(diào)數(shù)據(jù)的恒定電壓的參考電壓源；第1分壓電路，對來自所述參考電壓源的恒定電壓進(jìn)行分壓，將分壓后的恒定電壓作為所述參考電壓，輸出到比較部件；和模擬復(fù)用器，有選擇地將所述積分電容元件和外部焊盤的一方連接到比較部件的積分電壓輸入上；所述控制部件控制所述比較部件以比較經(jīng)模擬復(fù)用器從外部焊盤輸入的信號與所述參考電壓，根據(jù)該比較結(jié)果，更新所述參考電壓寄存器的微調(diào)數(shù)據(jù)。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的半導(dǎo)體集成電路，其特征在于所述半導(dǎo)體集成電路還具備第2分壓電路，該第2分壓電路插入于所述外部焊盤與模擬復(fù)用器之間，布局構(gòu)成與第1分壓電路相同。
31.根據(jù)權(quán)利要求29所述的半導(dǎo)體集成電路，其特征在于所述模擬復(fù)用器是插入對所述積分電容元件與比較部件的積分電壓輸入進(jìn)行連接的布線、以及所述外部焊盤中的模擬開關(guān)。
32.根據(jù)權(quán)利要求29所述的半導(dǎo)體集成電路，其特征在于所述半導(dǎo)體集成電路還具備更換比較部件的2個輸入的反轉(zhuǎn)模擬復(fù)用器，所述控制部件在所述反轉(zhuǎn)模擬復(fù)用器的更換前與更換后，控制所述比較部件以比較經(jīng)模擬復(fù)用器從外部焊盤輸入的信號與所述參考電壓，根據(jù)該比較結(jié)果，更新所述參考電壓寄存器的微調(diào)數(shù)據(jù)。
33.根據(jù)權(quán)利要求29所述的半導(dǎo)體集成電路，其特征在于所述半導(dǎo)體集成電路還具備位于參考電壓源與第1分壓電路之間的電壓跟隨器；旁路布線，使電壓跟隨器旁路；和開關(guān)電路，選擇所述電壓跟隨器和旁路布線中的一方；所述開關(guān)電路至少在所述第1比較動作與第2比較動作中，選擇所述電壓跟隨器。
34.根據(jù)權(quán)利要求24所述的半導(dǎo)體集成電路，其特征在于所述被測定電流是存儲器單元晶體管的源極側(cè)電流。
35.一種半導(dǎo)體集成電路的泄漏電流測定方法，該半導(dǎo)體集成電路具備第1模擬開關(guān)，使被測定電流導(dǎo)通或不導(dǎo)通；第2模擬開關(guān)，使參考電流導(dǎo)通或不導(dǎo)通；積分電容元件，連接于所述第1模擬開關(guān)和第2模擬開關(guān)，由所述被測定電流或所述參考電流充電；放電部件，使所述積分電容元件進(jìn)行放電；和比較器，比較所述積分電容元件中產(chǎn)生的積分電壓與參考電壓；其特征在于具有校準(zhǔn)步驟，比較放電后由參考電流產(chǎn)生在所述積分電容元件中的積分電壓與所述參考電壓；測試步驟，比較放電后由被測定電流產(chǎn)生在所述積分電容元件中的積分電壓與所述參考電壓；和判定步驟，根據(jù)兩個比較結(jié)果，判定參考電流與被測定電流的大小關(guān)系。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的泄漏電流測定方法，其特征在于在所述校準(zhǔn)步驟中，測定從放電至比較器的輸出反轉(zhuǎn)為止的時間，在所述測試步驟中，在從放電經(jīng)過所述時間的時刻，檢查比較器的比較結(jié)果，在所述判定步驟中，對應(yīng)于測試步驟中的所述比較結(jié)果是反轉(zhuǎn)或未反轉(zhuǎn)，判定所述大小關(guān)系。
37.根據(jù)權(quán)利要求35所述的半導(dǎo)體泄漏電流測定方法，其特征在于所述規(guī)定時間相當(dāng)于所述校準(zhǔn)步驟中從放電至所述比較器的輸出反轉(zhuǎn)為止的時間的n倍，在所述判定步驟中，若從放電經(jīng)過所述n倍的時間時所述比較器輸出反轉(zhuǎn)，則判定為被測定電流比參考電流的1/n倍大。
38.根據(jù)權(quán)利要求36或37所述的泄漏電流測定方法，其特征在于所述半導(dǎo)體集成電路還具有輸出所述參考電流的電流反射鏡電路，將所述電流反射鏡電路的輸出連接于所述第1模擬開關(guān)，將所述電流反射鏡電路的輸入連接于外部焊盤，所述泄漏電流測定方法還具有參考電流接通步驟，從外部焊盤提供參考電流；和參考電流穩(wěn)定化步驟，等待校準(zhǔn)步驟的動作，直到由所述參考電流對外部焊盤的寄生電容進(jìn)行充電，并變?yōu)楹愣娏鳛橹埂?br> 39.根據(jù)權(quán)利要求36或37所述的泄漏電流測定方法，其特征在于在所述校準(zhǔn)步驟中，依次執(zhí)行計時器/積分電容元件初始化步驟、計時器/積分開始步驟、比較器讀出循環(huán)、計時器的計數(shù)值保存步驟，在計時器/積分電容元件初始化步驟中，執(zhí)行計時器的初始化與積分電容元件的放電，在計時器/積分開始步驟中，開始計時器的計數(shù)，而且開始由參考電流充電積分電容元件，在比較器讀出循環(huán)中，在計時器的計數(shù)和積分電容元件的充電中，周期性地讀出比較器，當(dāng)所述比較器判斷為積分電壓比參考電壓大時，停止計時器，跳出循環(huán)，在計時器的計數(shù)值保存步驟中，保存跳出循環(huán)時的計時器的計數(shù)值，在所述測試步驟中，依次執(zhí)行計時器加載/積分電容元件初始化步驟、計時器倒計數(shù)/積分開始步驟、計時器倒計數(shù)循環(huán)、比較器讀出判定步驟，在計時器加載/積分電容元件初始化步驟中，執(zhí)行所述計時器在計數(shù)值保存步驟中保存的計數(shù)值的加載、以及積分電容元件的放電，在計時器倒計數(shù)/積分開始步驟中，計時器倒計數(shù)開始，而且開始積分電容元件的充電，在計時器倒計數(shù)循環(huán)中，當(dāng)正在執(zhí)行倒計數(shù)與積分電容元件的充電動作時，若計時器的倒計數(shù)值變?yōu)橐?guī)定值，則跳出循環(huán)，在比較器讀出判定步驟中，執(zhí)行被測定電流與參考電流的大小關(guān)系測試。
40.一種權(quán)利要求32所述的半導(dǎo)體集成電路中的參考電壓微調(diào)方法，其特征在于依次執(zhí)行目標(biāo)電壓接通步驟、第1中間值搜索步驟、比較器輸入反轉(zhuǎn)步驟、第2中間值搜索步驟、微調(diào)值平均化步驟，在目標(biāo)電壓接通步驟中，提供所述參考電壓，在第1中間值搜索步驟中，求出作為比較器輸出反轉(zhuǎn)的邊界值的微調(diào)中間值1，在比較器輸入反轉(zhuǎn)步驟中，利用反轉(zhuǎn)模擬復(fù)用器來更換比較器的輸入，在第2中間值搜索步驟中，求出作為比較器輸出反轉(zhuǎn)的邊界值的微調(diào)中間值2，在微調(diào)平均化步驟中，將平均了所述微調(diào)中間值1與微調(diào)中間值2的微調(diào)值設(shè)為參考電壓的微調(diào)結(jié)果。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的參考電壓微調(diào)方法，其特征在于在第1中間值搜索步驟中，依次執(zhí)行微調(diào)初始值設(shè)定步驟、比較器讀出步驟、微調(diào)循環(huán)，在微調(diào)初始值設(shè)定步驟中，對控制參考電壓的輸出電平的參考電壓寄存器設(shè)定初始值，在比較器讀出步驟中，讀出比較器，并對與外部焊盤的電壓成比例的外部電壓和參考電壓的大小關(guān)系進(jìn)行比較，在微調(diào)循環(huán)中，當(dāng)外部電壓比參考電壓小時，將所述參考電壓寄存器的微調(diào)數(shù)據(jù)向高電壓側(cè)減1個步幅，重復(fù)比較器的讀出動作直到外部電壓變得比參考電壓大為止，當(dāng)外部電壓比參考電壓大時，將所述參考電壓寄存器向高電壓側(cè)加1個步幅，重復(fù)比較器的讀出動作直到外部電壓比參考電壓小為止，求出微調(diào)中間值1，在第2中間值搜索步驟中，除在微調(diào)初始值設(shè)定步驟中將所述微調(diào)中間值1設(shè)定給參考電壓寄存器、以及在微調(diào)循環(huán)中輸出微調(diào)中間值2之外，執(zhí)行與上述第1中間值搜索步驟一樣的處理。
全文摘要
本發(fā)明的半導(dǎo)體泄漏電流檢測器具備第1模擬開關(guān)，使被測定電流導(dǎo)通或不導(dǎo)通；第2模擬開關(guān)，使參考電流導(dǎo)通或不導(dǎo)通；積分電容元件，連接于所述第1模擬開關(guān)和第2模擬開關(guān)，由所述被測定電流或所述參考電流充電；放電部件，使所述積分電容元件進(jìn)行放電；和比較部件，將放電后由參考電流產(chǎn)生在所述積分電容元件中的積分電壓、以及放電后由被測定電流產(chǎn)生在所述積分電容元件中的積分電壓，分別與參考電壓進(jìn)行比較。
文檔編號G11C16/34GK1988046SQ200610170140
公開日2007年6月27日 申請日期2006年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月22日
發(fā)明者富田泰弘, 小宮學(xué), 諏訪仁史, 森俊樹 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社