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【発明の名称】 温度検出回路、温度検出回路の校正方法、及び、半導体記憶装置
【発明者】 【氏名】古山 孝昭

【要約】 【課題】製造時のばらつきを校正して動作温度に従ってリフレッシュ周期を最適化し、消費電力の低減を図ることができることができる温度検出回路を提供すること。

【解決手段】発振周期の温度依存性が互いに異なり第1,第2発振回路31,32からそれぞれ出力される第1,第2パルス信号CK1,CK2を第1,第2カウンタ33,34にてカウントし、第2カウンタ34のカウント値に基づいて、第2発振回路32の一定回数発振周期内における第1カウンタ33のカウント値をラッチするラッチ回路35と、予め所定の動作温度においてラッチ回路35にラッチされるデータが基準データDRとして書き込まれたROM38と、ラッチ回路35にその時にラッチされたデータを比較データとDAし、その比較データDAとROM38の基準データDRの差を演算する減算回路36と、減算回路36の演算結果をデコーダ39にて温度検出信号K1に変換し出力する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】 半導体装置に備えられ、該半導体装置の動作温度に応じた温度検出信号を出力する温度検出回路であって、発振周期の温度依存性が互いに異なり、該発振周期に応じた第1,第2パルス信号をそれぞれ出力する第1,第2発振回路と、前記第2発振回路の一定回数発振周期内における前記第1パルス信号のパルス数をカウントするカウンタと、予め所定の動作温度における前記カウンタのカウント値に基づく基準データが書き込まれたROMと、前記カウンタのカウント値に基づく比較データと前記ROMの基準データの差を演算する演算回路と、前記演算回路の演算結果を前記温度検出信号に変換するデコーダとを備えた温度検出回路。
【請求項2】 半導体装置に備えられ、該半導体装置の動作温度に応じた温度検出信号を出力する温度検出回路であって、発振周期の温度依存性が互いに異なり、該発振周期に応じた第1,第2パルス信号をそれぞれ出力する第1,第2発振回路と、前記第1発振回路から出力される第1パルス信号のパルス数をカウントする第1カウンタと、前記第2発振回路から出力される第2パルス信号のパルス数をカウントする第2カウンタと、前記第2カウンタのカウント値に基づいて、前記第2発振回路の一定回数発振周期内における前記第1カウンタのカウント値をラッチするラッチ回路と、予め所定の動作温度において前記ラッチ回路にラッチされるデータが基準データとして書き込まれたROMと、前記ラッチ回路にその時にラッチされたデータを比較データとし、該比較データと前記ROMの基準データの差を演算する演算回路と、前記演算回路の演算結果を前記温度検出信号に変換するデコーダとを備えた温度検出回路。
【請求項3】 請求項2に記載の温度検出回路において、前記第2カウンタは、前記第2発振回路の一定回数発振周期に対応するデータを記憶するためのROMを含み、該ROMに記憶されたデータをカウント動作の初期値とし、その初期値から前記第2パルス信号のパルス数をカウントするようにした温度検出回路。
【請求項4】 請求項1乃至3のうちの何れか1項に記載の温度検出回路において、前記第2発振回路は、前記第1発振回路に比べて温度依存性が大きい特性を有し、該第2発振回路から出力される周波数の温度依存性が大きな前記第2パルス信号を基準とし、前記第1発振回路から出力される周波数の温度依存性が小さな前記第1パルス信号のパルス数に基づいて半導体装置の動作温度に応じた温度検出信号を出力するようにした温度検出回路。
【請求項5】 請求項2又は3に記載の温度検出回路において、前記第1カウンタのカウント値を半導体装置の外部に出力するための出力回路を備えた温度検出回路。
【請求項6】 発振周期の温度依存性が互いに異なり、該発振周期に応じた第1,第2パルス信号をそれぞれ出力する第1,第2発振回路と、前記第1発振回路から出力される第1パルス信号のパルス数をカウントする第1カウンタと、前記第2発振回路から出力される第2パルス信号のパルス数をカウントする第2カウンタと、前記第2カウンタのカウント値に基づいて、前記第2発振回路の一定回数発振周期内における前記第1カウンタのカウント値をラッチするラッチ回路と、予め所定の動作温度において前記ラッチ回路にラッチされるデータが基準データとして書き込まれたROMと、前記ラッチ回路にその時にラッチされたデータを比較データとし、該比較データと前記ROMの基準データの差を演算する演算回路と、前記演算回路の演算結果を前記温度検出信号に変換するデコーダとを備えた温度検出回路から出力される温度検出信号を半導体装置の動作温度に応じて校正する校正方法であって、前記温度検出回路を搭載した半導体装置の一次試験において前記半導体装置の温度を所定温度に保ち、前記第1カウンタのカウント値をテスタにて読み出し、その読み出し結果に基づいて、所定温度における前記カウント値を基準データとして前記ROMに書き込んで前記温度検出信号の基準点を校正するようにした温度検出回路の校正方法。
【請求項7】 請求項6に記載の温度検出回路の校正方法において、前記半導体装置の温度を可変し、前記所定温度における前記カウント値と可変した温度における前記カウント値とに基づいて前記温度検出信号の単位温度あたりの変化量を演算し、その演算結果に基づく値を前記第2カウンタの初期値として書き込んで前記温度検出信号の温度依存性を校正するようにした温度検出回路の校正方法。
【請求項8】 定期的に記憶したセル情報のリフレッシュが必要なセルを含む半導体記憶装置において、前記半導体記憶装置の動作温度に応じた温度検出信号を出力する温度検出回路を備え、その温度検出回路は、発振周期の温度依存性が互いに異なり、該発振周期に応じた第1,第2パルス信号をそれぞれ出力する第1,第2発振回路と、前記第1発振回路から出力される第1パルス信号のパルス数をカウントする第1カウンタと、前記第2発振回路から出力される第2パルス信号のパルス数をカウントする第2カウンタと、前記第2カウンタのカウント値に基づいて、前記第2発振回路の一定回数発振周期内における前記第1カウンタのカウント値をラッチするラッチ回路と、予め所定の動作温度において前記ラッチ回路にラッチされるデータが基準データとして書き込まれたROMと、前記ラッチ回路にその時にラッチされたデータを比較データとし、該比較データと前記ROMの基準データの差を演算する演算回路と、前記演算回路の演算結果を前記温度検出信号に変換するデコーダとを備え、前記温度検出回路から出力される温度検出信号に基づく周期にて前記セルをリフレッシュするようにした半導体記憶装置。
【発明の詳細な説明】【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体記憶装置の動作温度を検出し、その検出温度に応じてリフレッシュ周期を変更するための温度検出回路、温度検出回路の校正方法に関するものである。
【0002】近年、パソコン等の携帯機器の記憶容量の増加に対応するために、容量の大きなダイナミックランダムアクセスメモリ(DRAM:Dynamic Random Access Memory)が用いられるようになってきている。そのDRAMは、携帯機器のバッテリから供給される電源により記憶内容を保持している。一方、DRAMは、その動作温度に応じたメモリセルの電荷保持特性を持つ。このため、電荷保持特性に応じてメモリセルのリフレッシュ周期を変更することにより、そのリフレッシュ動作における消費電流の低減が要求されている。
【0003】
【従来の技術】一般に、DRAMにおけるメモリセルの電荷保持特性(データ保持特性)は、温度依存性が大きく、チップの温度が低いほどデータの保持時間が長く保存特性が良いことが知られている。そのチップの温度は、DRAMの動作状態に応じて変化する。チップの温度は、DRAMが通常の動作中は高温であり、データリテンション中は低温である。従って、チップ温度を検出し、その温度に応じてリフレッシュ周期を変更することによって、データリテンション中のリフレッシュ動作における消費電流の低減を図ることができる。
【0004】このような動作は、チップの温度による素子特性の変化をとらえ、その特性に基づいてリフレッシュ周期を変更することにより実現される。リフレッシュ周期を変更する方法には、オシレータ周期の分周回数を変更するディジタル方式と、オシレータの動作周期をアナログ的に制御するアナログ方式がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、温度検出及びその周辺回路を構成する素子は、製造時に生じる抵抗値のバラツキを含む。このバラツキによる素子の温度特性の変化は、リフレッシュ周期と温度に対する最適な周期との間にずれを生じさせ、DRAMの消費電力を増加させる。
【0006】そのため、ウェハの一時試験においてセルの冗長と同様にフューズによりばらつきを校正する方法がある。この方法は、以下のように行われる。
(1) リフレッシュ周期や素子の抵抗値等の特性を測定する。
【0007】(2) 測定結果に基づいてフューズをプログラム(切断)する。
(3) フューズプログラムが確実に行えたかを確認する。
上記の方法では、一時試験によりフューズを切断するフューズプログラム後の周期が確実に所望の周期であることが要求される。即ち、校正方法として素子の抵抗値をトリミングにより変更し、リフレッシュの周期を合わせる方法がある。しかし、この方法では、フューズプログラム後にノイズや寄生抵抗等の影響によりリフレッシュの周期がずれる場合があり、確実に所望のリフレッシュ周期に合わせることは非常に困難である。このように、フューズプログラムによって素子の動作条件(抵抗値,電圧,電流等)を変える方法は、変更後の状態がずれる場合があり、望ましくない。
【0008】本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は製造時のばらつきを校正して動作温度に従ってリフレッシュ周期を最適化し、消費電力の低減を図ることができることができる温度検出回路、温度検出回路の校正方法、及びその温度検出回路を備えた半導体記憶装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、半導体装置に備えられ、該半導体装置の動作温度に応じた温度検出信号を出力する温度検出回路であって、発振周期の温度依存性が互いに異なり、該発振周期に応じた第1,第2パルス信号をそれぞれ出力する第1,第2発振回路と、前記第2発振回路の一定回数発振周期内における前記第1パルス信号のパルス数をカウントするカウンタと、予め所定の動作温度における前記カウンタのカウント値に基づく基準データが書き込まれたROMと、前記カウンタのカウント値に基づく比較データと前記ROMの基準データの差を演算する演算回路と、前記演算回路の演算結果を前記温度検出信号に変換するデコーダとを備えた。
【0010】請求項2に記載の発明は、半導体装置に備えられ、該半導体装置の動作温度に応じた温度検出信号を出力する温度検出回路であって、発振周期の温度依存性が互いに異なり、該発振周期に応じた第1,第2パルス信号をそれぞれ出力する第1,第2発振回路と、前記第1発振回路から出力される第1パルス信号のパルス数をカウントする第1カウンタと、前記第2発振回路から出力される第2パルス信号のパルス数をカウントする第2カウンタと、前記第2カウンタのカウント値に基づいて、前記第2発振回路の一定回数発振周期内における前記第1カウンタのカウント値をラッチするラッチ回路と、予め所定の動作温度において前記ラッチ回路にラッチされるデータが基準データとして書き込まれたROMと、前記ラッチ回路にその時にラッチされたデータを比較データとし、該比較データと前記ROMの基準データの差を演算する演算回路と、前記演算回路の演算結果を前記温度検出信号に変換するデコーダとを備えた。
【0011】請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の温度検出回路において、前記第2カウンタは、前記第2発振回路の一定回数発振周期に対応するデータを記憶するためのROMを含み、該ROMに記憶されたデータをカウント動作の初期値とし、その初期値から前記第2パルス信号のパルス数をカウントするようにした。
【0012】請求項4に記載の発明は、請求項1乃至3のうちの何れか1項に記載の温度検出回路において、前記第2発振回路は、前記第1発振回路に比べて温度依存性が大きい特性を有し、該第2発振回路から出力される周波数の温度依存性が大きな前記第2パルス信号を基準とし、前記第1発振回路から出力される周波数の温度依存性が小さな前記第1パルス信号のパルス数に基づいて半導体装置の動作温度に応じた温度検出信号を出力するようにした。
【0013】請求項5に記載の発明は、請求項2又は3に記載の温度検出回路において、前記第1カウンタのカウント値を半導体装置の外部に出力するための出力回路を備えた。
【0014】請求項6に記載の発明は、発振周期の温度依存性が互いに異なり、該発振周期に応じた第1,第2パルス信号をそれぞれ出力する第1,第2発振回路と、前記第1発振回路から出力される第1パルス信号のパルス数をカウントする第1カウンタと、前記第2発振回路から出力される第2パルス信号のパルス数をカウントする第2カウンタと、前記第2カウンタのカウント値に基づいて、前記第2発振回路の一定回数発振周期内における前記第1カウンタのカウント値をラッチするラッチ回路と、予め所定の動作温度において前記ラッチ回路にラッチされるデータが基準データとして書き込まれたROMと、前記ラッチ回路にその時にラッチされたデータを比較データとし、該比較データと前記ROMの基準データの差を演算する演算回路と、前記演算回路の演算結果を前記温度検出信号に変換するデコーダとを備えた温度検出回路から出力される温度検出信号を半導体装置の動作温度に応じて校正する校正方法であって、前記温度検出回路を搭載した半導体装置の一次試験において前記半導体装置の温度を所定温度に保ち、前記第1カウンタのカウント値をテスタにて読み出し、その読み出し結果に基づいて、所定温度における前記カウント値を基準データとして前記ROMに書き込んで前記温度検出信号の基準点を校正するようにした。
【0015】請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の温度検出回路の校正方法において、前記半導体装置の温度を可変し、前記所定温度における前記カウント値と可変した温度における前記カウント値とに基づいて前記温度検出信号の単位温度あたりの変化量を演算し、その演算結果に基づく値を前記第2カウンタの初期値として書き込んで前記温度検出信号の温度依存性を校正するようにした。
【0016】請求項8に記載の発明は、定期的に記憶したセル情報のリフレッシュが必要なセルを含む半導体記憶装置において、前記半導体記憶装置の動作温度に応じた温度検出信号を出力する温度検出回路を備え、その温度検出回路は、発振周期の温度依存性が互いに異なり、該発振周期に応じた第1,第2パルス信号をそれぞれ出力する第1,第2発振回路と、前記第1発振回路から出力される第1パルス信号のパルス数をカウントする第1カウンタと、前記第2発振回路から出力される第2パルス信号のパルス数をカウントする第2カウンタと、前記第2カウンタのカウント値に基づいて、前記第2発振回路の一定回数発振周期内における前記第1カウンタのカウント値をラッチするラッチ回路と、予め所定の動作温度において前記ラッチ回路にラッチされるデータが基準データとして書き込まれたROMと、前記ラッチ回路にその時にラッチされたデータを比較データとし、該比較データと前記ROMの基準データの差を演算する演算回路と、前記演算回路の演算結果を前記温度検出信号に変換するデコーダとを備え、前記温度検出回路から出力される温度検出信号に基づく周期にて前記セルをリフレッシュするようにした。
【0017】(作用)従って、請求項1に記載の発明によれば、発振周期の温度依存性が互いに異なり、その発振周期に応じた第1,第2パルス信号をそれぞれ出力する第1,第2発振回路と、第2発振回路の一定回数発振周期内における第1パルス信号のパルス数をカウントするカウンタと、予め所定の動作温度におけるカウンタのカウント値に基づく基準データが書き込まれたROMと、カウンタのカウント値に基づく比較データとROMの基準データの差を演算する演算回路と、演算回路の演算結果を温度検出信号に変換するデコーダとが備えられ、半導体装置の動作温度に応じた精度の良い温度検出信号が出力される。
【0018】請求項2に記載の発明によれば、発振周期の温度依存性が互いに異なり、その発振周期に応じた第1,第2パルス信号をそれぞれ出力する第1,第2発振回路と、第1,第2発振回路からそれぞれ出力される第1,第2パルス信号のパルス数をカウントする第1,第2カウンタと、第2カウンタのカウント値に基づいて、第2発振回路の一定回数発振周期内における第1カウンタのカウント値をラッチするラッチ回路と、予め所定の動作温度においてラッチ回路にラッチされるデータが基準データとして書き込まれたROMと、ラッチ回路にその時にラッチされたデータを比較データとし、その比較データとROMの基準データの差を演算する演算回路と、演算回路の演算結果を温度検出信号に変換するデコーダとが備えられ、半導体装置の動作温度に応じた精度の良い温度検出信号が出力される。
【0019】請求項3に記載の発明によれば、第2カウンタは、第2発振回路の一定回数発振周期に対応するデータを記憶するためのROMを含み、そのROMに記憶されたデータをカウント動作の初期値とし、その初期値から第2パルス信号のパルス数をカウントするようにしたため、初期値と同じ動作温度において正確な温度検出信号が出力される。
【0020】請求項4に記載の発明によれば、第2発振回路は、第1発振回路に比べて温度依存性が大きい特性を有し、その第2発振回路から出力される周波数の温度依存性が大きな第2パルス信号を基準とし、第1発振回路から出力される周波数の温度依存性が小さな第1パルス信号のパルス数に基づいて半導体装置の動作温度に応じた温度検出信号が出力される。
【0021】請求項5に記載の発明によれば、第1カウンタのカウント値を半導体装置の外部に出力するための出力回路を備えることにより、その出力回路を介してカウント値を読み出すことができ、容易に温度検出信号を校正することができる。
【0022】請求項6に記載の発明によれば、温度検出回路を搭載した半導体装置の一次試験において半導体装置の温度を所定温度に保ち、第1カウンタのカウント値をテスタにて読み出し、その読み出し結果に基づいて、所定温度におけるカウント値を基準データとしてROMに書き込んで温度検出信号の基準点が正確に校正される。
【0023】請求項7に記載の発明によれば、半導体装置の温度を可変し、所定温度におけるカウント値と可変した温度におけるカウント値とに基づいて温度検出信号の単位温度あたりの変化量が演算され、その演算結果に基づく値を第2カウンタの初期値として書き込んで温度検出信号の温度依存性が容易に校正される。
【0024】請求項8に記載の発明によれば、温度検出回路から出力される温度検出信号に基づいて、動作温度に対応する周期にてセルをリフレッシュすることにより、そのリフレッシュにかかる消費電力が低減される。
【0025】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施の形態を図1〜図19に従って説明する。図1は、半導体記憶装置としてのダイナミックRAM(DRAM)11のブロック回路図を示す。
【0026】DRAM11は、クロックバッファ12、コマンドデコーダ13、アドレスバッファ14、I/Oデータバッファ(以下、単にI/Oバッファという)15、制御信号ラッチ16、モードレジスタ17、コラムアドレスカウンタ18、DRAMコア19、リフレッシュカウンタ23、リフレッシュタイマ22、リフレッシュコントローラ21を含む。尚、DRAM11の構成は、適宜変更されてもよい。
【0027】クロックバッファ12には、外部クロック信号CLK、クロックイネーブル信号CKEが入力される。クロックバッファ12は、外部クロック信号CLKを増幅し、その増幅信号を内部クロック信号CKとしてコマンドデコーダ13,アドレスバッファ14,I/Oデータバッファ15に出力する。各回路は、内部クロック信号CKに基づいて同期動作する。
【0028】クロックバッファ12は、クロックイネーブル信号CKEに基づいて制御信号を各回路13〜19に出力する。各回路13〜19は、制御信号に基づいて動作状態,非動作状態となる。
【0029】コマンドデコーダ13には、外部から制御信号が入力される。制御信号は、チップ選択信号XCS,ロウアドレスストローブ信号XRAS,コラムアドレスストローブ信号XCAS,ライトイネーブル信号XWEを含む。
【0030】コマンドデコーダ13は、入力される制御信号を解析し、その解析結果に基づくDRAM11の動作モードに応じたモード信号をモードレジスタに出力する。また、コマンドデコーダ13は、解析結果に基づく内部制御信号を制御信号ラッチ16,リフレッシュコントローラ21に出力する。
【0031】アドレスバッファ14には、DRAMコア19の容量に対応するアドレス信号A0 〜A11が入力される。アドレスバッファ14は、アドレスマルチプレクス方式に対応している。即ち、アドレスバッファ14は、前記内部クロック信号CKに基づいて、アドレス信号A0 〜A10をローアドレスRA、アドレス信号A11をバンクアドレスBAとしてDRAMコア19に出力する。また、アドレスバッファ14は、内部クロック信号CKに基づいて、アドレス信号A0 〜A11をコラムアドレスCAとしてコラムアドレスカウンタ18に出力する。更に、アドレスバッファ14は、アドレス信号A0 〜A11を、モードセット信号としてモードレジスタ17に出力する。
【0032】I/Oバッファ15は、外部とDRAMコア19との間で入出力されるデータ信号DQ0 〜DQ3 を増幅する。即ち、I/Oバッファ15は、外部から入力されるデータ信号DQ0 〜DQ3 を増幅し、その増幅信号をDRAMコア19に出力する。また、I/Oバッファ15は、DRAMコア19から出力される信号を増幅し、その増幅信号をデータ信号DQ0 〜DQ3 として外部に出力する。
【0033】制御信号ラッチ16は、前記コマンドデコーダから入力される制御信号に基づいて内部信号RAS,CAS,WEを生成し、それら内部信号RAS,CAS,WEをDRAMコア19に出力する。
【0034】モードレジスタ17は、前記モードセット信号に基づいて、動作状態を設定する。動作状態には、バーストモード等の動作モード、CASレイテンシ,バースト長等の設定状態を含む。モードレジスタ17は、動作状態に応じた信号をコラムアドレスカウンタ18に出力する。
【0035】コラムアドレスカウンタ18は、前記コラムアドレスCAとモードレジスタ17から入力される信号に基づいて、内部コラムアドレスをDRAMコア19に出力する。DRAMコア19は、その内部コラムアドレスと、前記内部信号RAS,CAS,WE、前記ロー及びバンクアドレスBA,RAに基づいて選択したメモリセルに対して、データの読み出し/書き込み動作を行う。
【0036】リフレッシュコントローラ21は、前記内部制御信号に基づいて、その時の動作状態に対応するレベルを持つセルフリフレッシュ信号SRFを生成する。詳述すれば、リフレッシュコントローラ21は、内部制御信号に基づいて、通常動作時にはLレベルのセルフリフレッシュ信号SRFを、データリテンション時にはHレベルのセルフリフレッシュ信号SRFを生成する。そして、リフレッシュコントローラ21は、生成したセルフリフレッシュ信号SRFをリフレッシュタイマ22に出力する。
【0037】リフレッシュタイマ22は、Hレベルのセルフリフレッシュ信号SRFに基づいて、一定周期のパルス信号であるリフレッシュリクエスト信号(以下、単にリクエスト信号という)REQをリフレッシュコントローラ21に出力する。このリクエスト信号REQは、その時の動作状態である通常動作に対応する周期を持つ。
【0038】リフレッシュコントローラ21は、リクエスト信号REQに基づいて、制御信号ラッチ16を制御するとともに、リフレッシュカウンタ23にカウントアップ信号を出力する。
【0039】リフレッシュカウンタ23は、カウントアップ信号に基づいて、リフレッシュするローアドレスをカウントアップし、そのカウントアップ後のローアドレスをDRAMコア19に出力する。
【0040】DRAMコア19は、リフレッシュカウンタ23から入力されるローアドレスのメモリセルに記憶されたデータをリフレッシュする。このようにして、DRAM11は、通常動作時に、一定周期でDRAMコア19のメモリセルを順次リフレッシュする。
【0041】リフレッシュタイマ22は、Hレベルのセルフリフレッシュ信号SRFに基づいてDRAM11のチップ温度を検出する。リフレッシュタイマ22は、検出した温度に対応する周期を持つリフレッシュリクエスト信号REQを生成する。そして、リフレッシュタイマ22は、生成したリクエスト信号REQをリフレッシュコントローラ21に出力する。
【0042】リフレッシュコントローラ21は、上記と同様に、リクエスト信号に基づいてリフレッシュカウンタ23にカウントアップ信号を出力する。リフレッシュカウンタ23は、そのカウントアップ信号に基づいてローアドレスをカウントアップする。このようにして、DRAM11は、データリテンション時にチップの温度に対応する周期でDRAMコア19のメモリセルを順次リフレッシュする。
【0043】次に、データリテンション時におけるリフレッシュ動作にかかるリフレッシュタイマ22の構成を詳述する。図2は、リフレッシュタイマ22のブロック回路図を示す。
【0044】リフレッシュタイマ22は、温度検出回路25とタイマ回路26を含む。温度検出回路25には、セルフリフレッシュ信号SRFが入力される。温度検出回路25は、セルフリフレッシュ信号SRFに基づいて、チップの温度検出動作を行う。そして、温度検出回路25は、検出した温度に応じた検出信号K1をタイマ回路26に出力する。
【0045】タイマ回路26は、入力される検出信号K1に基づく周期を持つリフレッシュリクエスト信号REQを出力する。その検出信号K1は、その時のチップの温度に対応している。従って、タイマ回路26は、その時のチップ温度に対応する周期を持つリフレッシュリクエスト信号REQを出力する。
【0046】次に、温度検出回路25とタイマ回路26の構成を詳述する。先ず、温度検出回路25について詳述する。図3は、温度検出回路25のブロック回路図を示す。温度検出回路25は、第1,第2発振回路31,32、第1,第2カウンタ33,34、ラッチ回路35、減算回路36、出力回路37、ROM38、デコーダ39、制御回路40を含む。
【0047】制御回路40は、前記セルフリフレッシュ信号SRFに基づいて、第1,第2イネーブル信号EN1,EN2を出力する。第1,第2発振回路31,32は、第1イネーブル信号EN1に応答して発振動作し、矩形波の第1,第2パルス信号CK1,CK2を第1,第2カウンタ33,34にそれぞれ出力する。デコーダ39は、第2イネーブル信号EN2に基づいて活性化し、減算回路36から出力されるデータDSを温度検出信号K1に変換し、その検出信号K1を出力する機能を持つ。
【0048】第1,第2発振回路31,32は、異なる温度依存性を有する。詳述すれば、第1発振回路31は、動作温度に対する第1パルス信号CK1の周期の温度依存性が大きい特性を有する。即ち、第1発振回路31は、動作温度に対応する周期を持つ第1パルス信号CK1を出力する。第2発振回路32は、動作温度に対する第2パルス信号CK2の周期の温度依存性が小さい特性を有する。即ち、第2発振回路32は、動作温度に対してほぼ一定の周期を持つ第2パルス信号CK2を出力する。
【0049】第1カウンタ33は、第1パルス信号CK1のパルスが入力される毎にカウント値をカウントアップし、そのカウント値anを制御回路40に出力する。第2カウンタ34は、第2パルス信号CK2のパルスをカウントし、そのカウント値wnをラッチ回路35に出力する。
【0050】制御回路40は、第1カウンタ33のカウント値が所定値と一致すると、第1,第2ストップ信号ST1,ST2を出力する。第1,第2カウンタ33,34は、それぞれ第1,第2ストップ信号ST1,ST2に応答してカウント動作を停止する。
【0051】制御回路40は、第2ストップ信号ST2をラッチ回路35に出力する。ラッチ回路35は、ストップ信号ST2に応答して前記第2カウント値wnをラッチし、そのラッチデータをDAとして出力回路37と減算回路36に出力する。出力回路37は、ラッチ回路35から入力されるラッチデータを増幅し、その増幅信号を出力する。
【0052】この時、ラッチ回路35がラッチする第2カウント値wnは、その時の動作温度に対応した値である。即ち、第1パルス信号CK1の周期は、その時の動作温度に応じて変化する。従って、第1パルス信号のカウント値は、その時の動作温度に対応する。
【0053】減算回路36には、ROM38が接続されている。そのROM38には、所定の温度においてラッチ回路35にラッチされたデータが基準データDRとして予め格納されている。この基準温度データは、後述する一次試験において所定の温度におけるラッチデータが取得され、ROM38に格納される。
【0054】減算回路36は、ラッチ回路35から出力されるDAから基準データDRを減算し、その減算結果であるデータDSをデコーダ39に出力する。基準データDRは、一次試験における所定温度にて測定された温度データであり、DAは、その時々の温度を測定した温度データである。従って、減算回路36は、基準の温度に対する現在の温度の差に対応するデータDSを出力する。デコーダ39は、減算回路36の減算結果に基づく信号(データDS)を検出信号K1に変換し、その検出信号K1を出力する。
【0055】上記のように構成された温度検出回路25に対する基準点及び温度依存性の校正方法を説明する。基準点及び温度依存性の校正には、メモリテスタ41及びレーザカッタ42を用いる。チップの温度を所定値に管理する一次試験において、メモリテスタ41は、図1のDRAMコア19のセルに対する読み出し/書き込み試験を行う。そのメモリテスタ41は、出力回路37を介してラッチ回路35にラッチされたデータを読み出し、そのデータDAをレーザカッタ42に出力する。レーザカッタ42は、ROM38のフューズをデータDAに対応して切断することにより、その基準データDRをROM38に書き込む。尚、メモリテスタ41に代えて、ロジックのためのテスタを用いても良い。
【0056】通常動作において、ROM38に書き込まれた基準データDRは、減算回路36にて読み出され、ラッチ回路35から出力されるDAと比較される。この時、チップの温度が一次試験における所定値と一致する場合、基準データDRとDAは、同一値である。従って、減算回路36はゼロのデータDSを出力する。このようにして、温度検出回路25に対する基準点校正(ゼロ点校正)を行う。
【0057】次に、温度依存性の校正方法を説明する。この校正では、上記のレーザカッタ42を用いて、第1カウンタ33のROM33aにカウントを開始する初期値を書き込む。この初期値は、チップの温度を変更した場合に、メモリテスタ41にて読み出すデータDAに基づいて演算される。
【0058】即ち、チップの温度を、上記の基準点を設定するときの温度から所定値だけ高い(又は低い)値にする。この時、図3のラッチ回路35にラッチされる値は、チップの素子バラツキに応じた値となる。従って、このラッチ回路35にラッチされる値を所定値とすることにより、各チップにおける温度依存性を校正するわけである。
【0059】第1カウンタ33は、ROM33aに記憶された初期値からカウントを開始するため、第2カウンタ34の値をラッチするトリガとなる信号が出力されるタイミングが初期値に応じて変化する。そして、減算回路36の出力の単位温度あたりの変化量は、第1カウンタ33のカウント数に比例する。従って、第1カウンタ33のカウント数、即ち初期値を変更し、検出信号K1の温度依存性を校正する。
【0060】上記のように構成及び校正された温度検出回路25の作用を図4に従って説明する。制御回路40は、セルフリフレッシュ信号SRFに基づいて、イネーブル信号ENを第1,第2発振回路31,32に出力する。第1,第2発振回路31,32は、イネーブル信号ENに応答し、第1,第2パルス信号CK1,CK2を出力する。そして、制御回路40は、第1発振回路31の第1パルス信号CK1に基づく第1カウンタ33のカウント値が所定値となるまで待機する。具体的には、制御回路40は、第1カウンタ33のカウント値のうち、最上位ビットの立ち下がりを検出するまで待機する。
【0061】最上位ビットが立ち下がる(時刻t1)と、制御回路40は、次に第2発振回路32から出力される第2パルス信号CK2の立ち上がりを検出するまで待機する。そして、第2パルス信号CK2が立ち上がる(時刻t2)と、制御回路40は、Hレベルのストップ信号ST2を出力する。第2カウンタ34はストップ信号ST2よりカウント動作を停止する。
【0062】次に、制御回路40は、第2パルス信号CK2の立ち下がりを検出すると(時刻t3)、Hレベルのイネーブル信号EN2を出力してデコーダ39を活性化させる。活性化したデコーダ39は、ラッチ回路35から入力されるデータを検出信号K1に変換し、その検出信号K1を出力する。
【0063】次に、制御回路40は、第2パルス信号CK2の立ち上がりを検出すると(時刻t4)、Lレベルのイネーブル信号EN2を出力してデコーダ39を非活性化させる。この時、温度検出結果は、ラッチ回路35により保持されている。
【0064】次に、制御回路40は、第2パルス信号CK2の立ち下がりを検出すると(時刻t5)、所定のパルス幅のリセット信号RST1を第2カウンタ34に出力する。第2カウンタ34は、リセット信号RST1に基づいてカウント値をリセットする。
【0065】そして、制御回路40は、Lレベルのストップ信号ST2を第2カウンタ34に出力する。第2カウンタ34は、そのストップ信号ST2に応答して、カウント動作を開始する。
【0066】温度検出回路25は、上記のような動作を繰り返し実行し、動作温度(チップ温度)に対応する温度検出信号K1を出力する。次に、タイマ回路26の構成を説明する。
【0067】図5は、タイマ回路26のブロック回路図を示す。タイマ回路26は、発振回路43、カウンタ44、ROM45、分周器46を含む。発振回路43は、上記温度検出回路25を構成する第2発振回路32と同等の特性を有する。即ち、発振回路43は、動作温度に対するパルス信号CK3の周期の温度依存性が小さい特性を有する。従って、発振回路43は、動作温度に対してほぼ一定の周期を持つパルス信号CK3をカウンタ44に出力する。
【0068】カウンタ44には、予め初期値が格納されたROM45が接続されている。カウンタ44は、リセット動作(電源投入時,カウントアップ時における動作)において、ROM45から初期値を読み出し、その初期値をカウント値に設定する。カウンタ44は、パルス信号CK3のパルスが入力される毎にカウント値をカウントアップする。カウンタ44は、カウント値が所定値になると、所定のパルス幅を持つパルス信号CK4を分周器46に出力する。このパルス信号CK4の周期は、初期値に対応している。ROM45には、プロセスバラツキに応じた値が図3のレーザカッタ42にて初期値として書き込まれる。これにより、カウンタ44は、温度変化及びプロセスバラツキによらず、ほぼ一定の周期を持つパルス信号CK4を分周器46に出力する。
【0069】分周器46には、温度検出回路25から出力される検出信号K1が入力される。分周器46は、検出信号K1に基づいてパルス信号CK4を分周する分周比を設定し、その分周比により前記パルス信号CK4を分周した分周信号をリフレッシュリクエスト信号REQとして出力する。
【0070】このようにして、タイマ回路26は、検出信号K1に基づいて、DRAM11の動作温度(チップ温度)に対応する周期を持つリフレッシュリクエスト信号REQを出力する。
【0071】次に、温度検出回路25の各回路31〜40の構成を図6〜図19に従って詳述する。先ず、第1,第2発振回路31,32の構成を説明する。
【0072】図6は、第1発振回路31の回路図を示す。第1発振回路31は、周波数設定部51、リングオシレータ部52、波形整形部53を含む。周波数設定部51は、抵抗素子Rn、PチャネルMOSトランジスタTP1〜TP5、NチャネルMOSトランジスタTN1〜TN5、インバータ回路54を含む。抵抗素子Rnは、nウェルよりなる抵抗素子であり、抵抗値が温度依存性の高い特性を持つ。この抵抗素子Rnの第1端子には、第1,第2PMOSトランジスタTP1,TP2を介して高電位電源Vccが供給され、抵抗素子Rnの第2端子は第1,第2NMOSトランジスタTN1,TN2を介して低電位電源VSSに接続されている。
【0073】第1PMOSトランジスタTP1のゲートは、第3PMOSトランジスタTP3のドレインに接続されている。第3PMOSトランジスタTP3のソースには高電位電源Vccが供給され、ゲートにはイネーブル信号ENが供給される。第1PMOSトランジスタTP1のゲートは、第4PMOSトランジスタTP4のソースに接続され、その第4PMOSトランジスタTP4のドレインは、第1,第2PMOSトランジスタTP1,TP2間のノードN1に接続されている。そのノードN1は、第3NMOSトランジスタTN3のドレインに接続され、第3NMOSトランジスタTN3のソースには低電位電源VSSが供給される。第2,第4PMOSトランジスタTP4及び第3NMOSトランジスタのゲートには、イネーブル信号ENがインバータ回路54により反転された反転信号ENbが供給される。
【0074】第2NMOSトランジスタTN2のゲートは、第4NMOSトランジスタTN4のソースに接続され、その第4NMOSトランジスタTN4のドレインは、第1,第2NMOSトランジスタTN1,TN2間のノードN2に接続されている。そのノードN2は、第5PMOSトランジスタTP5のドレインに接続されて、第5PMOSトランジスタTP5のソースには高電位電源Vccが供給される。第1,第4NMOSトランジスタTN1,TN4及び第5PMOSトランジスタTP5のゲートにはイネーブル信号ENが供給される。
【0075】第2NMOSトランジスタTN2のゲートは、第5NMOSトランジスタTN5のドレインに接続されている。第5NMOSトランジスタTN5のソースは低電位電源VSSが供給され、ゲートには反転信号ENbが供給される。
【0076】このように構成された周波数設定部51に対して、今、Hレベルのイネーブル信号ENが入力される。インバータ回路54は、イネーブル信号ENを反転したLレベルの反転信号ENbを出力する。これら信号EN,ENbに基づいて、第1〜第5PMOSトランジスタTP1〜TP5は、それぞれオン,オン,オン,オフ,オフする。また、第1〜第5NMOSトランジスタTN1〜TN5は、それぞれオン,オン,オフ,オン,オフする。これにより、第1PMOSトランジスタTP1のゲートは同トランジスタTP1のドレインに接続される。また、第1NMOSトランジスタTN1のゲートは同トランジスタTN1のドレインに接続される。
【0077】これにより、オンした第1,第2PMOSトランジスタTP1,TP2、抵抗素子Rn、第1,第2NMOSトランジスタTN1,TN2は、高電位電源Vccと低電位電源VSS間を分圧する分圧抵抗として動作する。この分圧抵抗は、抵抗素子Rnの抵抗値に基づく電位をノードN1,N2の電位を設定する。これらノードN1,N2の電位は、抵抗素子Rnの温度依存性に対応する値を持つ。従って、周波数設定部51は、ノードN1,N2の電位を動作温度に対応して設定し、そのノードN1,N2の電圧をリングオシレータ部52に供給する。
【0078】また、周波数設定部51に対してLレベルのイネーブル信号ENが入力される。インバータ回路54は、イネーブル信号ENを反転したHレベルの反転信号ENbを出力する。これら信号EN,ENbに基づいて、第1〜第5PMOSトランジスタTP1〜TP5は、それぞれオフ,オフ,オフ,オン,オンする。また、第1〜第5NMOSトランジスタTN1〜TN5は、それぞれオフ,オフ,オン,オフ,オンする。オンした第3NMOSトランジスタTN3は、ノードN2の電位を低電位電源VSSと同じレベルにする。また、オンした第5PMOSトランジスタTP5は、ノードN1の電位を高電位電源Vccと同じレベルにする。これにより、周波数設定部51は、ノードN1から高電位電源Vccを、ノードN2から低電位電源VSSをリングオシレータ部52に供給する。
【0079】リングオシレータ部52は、リング状に接続された5段のインバータ回路55〜59を含む。各インバータ回路55〜59の出力端子には、負荷としてのコンデンサC1,C2がそれぞれ接続されている。尚、コンデンサC1,C2は、それぞれPMOSトランジスタ,NMOSトランジスタのソースとドレインを接続したゲート容量により構成されている。
【0080】各インバータ回路55〜59を構成するPMOSトランジスタのソースは第1PMOSトランジスタTP6のドレインに接続されている。第1PMOSトランジスタTP6のソースには高電位電源Vccが供給され、ゲートには周波数設定部51のノードN1の電位が周波数制御電圧として供給される。
【0081】また、各インバータ回路55〜59を構成するNMOSトランジスタのソースは第1NMOSトランジスタTN6のドレインに接続されている。第1NMOSトランジスタTN6のソースには低電位電源VSSが供給され、ゲートには周波数設定部51のノードN2の電位が周波数制御電圧として供給される。
【0082】第1PMOS,NMOSトランジスタTP6,TN6は、周波数設定部51のノードN1,N2における電圧に応じた抵抗値を持つ。そして、各インバータ回路55〜59は、第1PMOS,NMOSトランジスタTP6,TN6の抵抗値、即ち周波数設定部51のノードN1,N2における電圧に応じた駆動電圧の供給を受ける。これにより、各インバータ回路55〜59は、供給される駆動電圧に応じた速度で動作する。この各インバータ回路55〜59の動作速度は、第1発振回路31が出力する第1パルス信号CK1のパルス周期(周波数)に対応する。
【0083】所定位置(図6において左から2つめ)のインバータ回路56の出力端子には、第2PMOSトランジスタTP7のドレインが接続されている。その第2PMOSトランジスタTP7のソースには高電位電源Vccが供給され、ゲートにはイネーブル信号ENが供給される。また、このインバータ回路56のNMOSトランジスタと第1NMOSトランジスタTN6の間には第2NMOSトランジスタTN7が挿入接続されている。その第2NMOSトランジスタTN7のゲートには、イネーブル信号ENが供給される。
【0084】これら第2PMOS,NMOSトランジスタTP7,TN7は、イネーブル信号ENに基づいて、発振を停止した時のリングオシレータ部の出力信号レベルの固定と、発振を開始した場合の応答速度を高めるために備えられる。即ち、Lレベルのイネーブル信号ENに基づいて、第2PMOSトランジスタTP7がオンし、第2NMOSトランジスタTN7がオフする。これにより、インバータ回路56には低電位電源VSSの供給が停止されるため、リングオシレータ部52は発振動作を停止する。そして、オンした第2PMOSトランジスタTP7により次段のインバータ回路57にはHレベルの信号が入力される。これにより、リングオシレータ部52は、Lレベルの信号を出力する。
【0085】次に、Hレベルのイネーブル信号ENに基づいて、第2PMOSトランジスタTP7がオフし、第2NMOSトランジスタTN7がオンする。これにより、インバータ回路56には低電位電源VSSが供給され、リングオシレータ部52は発振動作を行う。この時、インバータ回路56には、リングオシレータ部52の出力信号S1が前段のインバータ回路55により反転され、Hレベルの信号が入力されている。従って、インバータ回路56は、このHレベルの信号を反転したLレベルの信号を出力する。これにより、リングオシレータ部52は、Hレベルのイネーブル信号ENに応答して直ちに発振動作を行い、動作電源電圧、即ち、第1PMOS,NMOSトランジスタTP6,TN6のゲート電圧に応じた周波数を持つ信号S1を波形整形部53に出力する。
【0086】波形整形部53は、PMOSトランジスタTP11〜TP14、NMOSトランジスタTN11〜TN14、インバータ回路60を含む。リングオシレータ部52の出力信号S1は、第1PMOS,NMOSトランジスタTP11,TN11のゲートに供給される。第1PMOSトランジスタTP11と第1NMOSトランジスタTN11の間には、直列接続された第2PMOS,NMOSトランジスタTP12,TN12が接続されている。
【0087】即ち、第1PMOSトランジスタTP11のドレインは第2PMOSトランジスタTP12のソースに接続され、第2PMOSトランジスタTP12のドレインは第2NMOSトランジスタTN12のドレインに接続され、第2NMOSトランジスタTN12のソースは第1NMOSトランジスタTN11のドレインに接続されている。第1PMOSトランジスタTP11のソースには高電位電源Vccが供給され、第1NMOSトランジスタTN11のソースには低電位電源VSSが供給される。
【0088】第2PMOS,NMOSトランジスタTP12,TN12のゲートには、前記リングオシレータ部52の出力信号S1を出力するインバータ回路59よりも2段前のインバータ回路58から出力される信号S2が入力される。これにより、第2PMOSトランジスタTP12と第2NMOSトランジスタTN12間のノードN3の電位は、位相がずれた2つの信号S1,S2を重ね合わせた電位となる。
【0089】ノードN3は、インバータ回路60の入力端子に接続される。インバータ回路60の出力端子は、第3PMOSトランジスタTP13のゲートに接続されている。第3PMOSトランジスタTP13のドレインはノードN3に接続され、ソースは第4PMOSトランジスタTP14のドレインに接続されている。第4PMOSトランジスタTP14のソースには高電位電源Vccが供給され、ゲートには前記信号S2が供給される。
【0090】前記インバータ回路60の出力端子は、第3NMOSトランジスタTN13のゲートに接続される。第3NMOSトランジスタTN13のドレインはノードN3に接続され、ソースは第4NMOSトランジスタTN14のドレインに接続されている。第4NMOSトランジスタTN14のソースには低電位電源VSSが供給され、ゲートには前記信号S2が供給される。
【0091】インバータ回路60及び第3,第4PMOS,NMOSトランジスタTP13〜TN14は、ノードN3のレベルを論理反転した信号(出力するパルス信号CK1)と、前記信号S2を重ね合わせた信号をインバータ回路60の入力にフィードバックする。
【0092】このように構成された波形整形部53は、図9に示すように、リングオシレータ部52の出力信号の波形を略矩形状に波形整形する。波形整形部53は、波形整形した信号を、第1パルス信号CK1として図3の第1カウンタ33に出力する。このようにして、第1発振回路31は、抵抗素子Rnの温度特性に基づく周期の第1パルス信号CK1を出力する。
【0093】次に、第2発振回路32の構成を説明する。尚、第2発振回路32の構成は、第1発振回路31のそれと同じであるため、図面を省略する。第2発振回路32は、第1発振回路31の抵抗素子Rnに代えて、抵抗素子Rp(図示略)が用いられている。この第2発振回路32の抵抗素子Rpは、ポリシリコンよりなる抵抗素子である。図7に示すように、この抵抗素子Rpは、その素子の温度に関わらずほぼ一定の抵抗値を示す温度特性を持つ。これにより、第2発振回路32のリングオシレータ部52には、動作温度の変化に対してほぼ同じ電圧の駆動電源が供給される。従って、第2発振回路32は、動作温度の変化に関わらずほぼ一定の周波数を持つ第2パルス信号CK2を出力する。
【0094】そして、第1,第2発振回路31,32は、抵抗素子Rn,Rp以外が同じ構成であるため、各素子におけるプロセスバラツキも同じである。従って、図8に示すように、第1,第2発振回路31,32からそれぞれ出力される第1,第2パルス信号CK1,CK2の周波数の差は、各回路31,32にそれぞれ含まれる抵抗素子Rn,Rpの抵抗値の差のみに対応することになる。
【0095】更に、図3の第1カウンタ33のROM33aに書き込むデータにより、ラッチ回路35の出力信号DAを、図8に示す信号DA1のようにその傾きを変更することができる。
【0096】次に、第1カウンタ33の構成を説明する。図10は、第1カウンタ33のブロック回路図を示す。第1カウンタ33は、NOR回路61、インバータ回路62、カウント値のビット数に対応する数の加算器63を含む。
【0097】NOR回路61には、第1停止信号ST1と第1パルス信号CK1が入力される。NOR回路61は、Lレベルの第1停止信号ST1に基づいて第1パルス信号CK1を反転した信号S11を出力し、Hレベルの第1停止信号ST1に基づいてLレベルの信号S11をインバータ回路62及び初段の加算器63に出力する。インバータ回路62は、信号S11の論理を反転し、その反転信号S11bを初段の加算器63に出力する。
【0098】複数の加算器63は、直列に接続されている。各加算器63は、それぞれ1ビットの加算を行う回路である。各加算器63は、図9に示す回路にて構成されている。この回路は、実際には減算器であり、入力信号を反転することにより加算器として動作させている。
【0099】各加算器63には、リセットトランジスタTr1が設けられている。リセットトランジスタTr1は、各加算器63に設けられたROM33aと協働し、各加算器63の初期状態、即ち第1カウンタ回路33の初期値を決定するものである。
【0100】即ち、リセットトランジスタTr1は、加算器63のノードN11a,N11b,N11c,N11dのうちの何れか1つに接続される。リセットトランジスタTr1は、接続されたノードN11a,N11b,N11c,N11dの電位を低い電位(Lレベル)にする。このことは、加算器63の状態を「0」又は「1」にする。これにより、各加算器63は、入力される第1停止信号ST1に基づいて初期値をセットする。
【0101】これら接続するノードN11a,N11b,N11c,N11dの決定は、その加算器が演算するビット位置と、1ビット下位の値の組み合わせにより設定され、図3のレーザカッタ42により所望の配線以外を切断する、又はコンタクトを形成して所望の配線のみを形成する等の方法により設定される。
【0102】図11に示す初段の加算器63は、初期値に基づいて入力される信号S11,S11bを加算演算し、その演算結果の信号w0,w0bを外部及び2段目の加算器63に出力する。2段目の加算器63は、初段の加算器63から入力される信号w0,w0bを加算演算し、その演算結果の信号w1,w1bを次段の加算器63に出力する。即ち、複数段の加算器63は、それぞれ加算結果を次段の加算器63に出力する。
【0103】このように構成された第1カウンタ33は、第1パルス信号CK1が入力される毎に各加算器63がリセットした状態(初期値)から1ずつ加算を行う。これにより、第1カウンタ33は、アップカウントし、各加算器63の加算結果をカウント値wn(信号w0,w0b〜w8,w8b)として出力する。
【0104】次に、第2カウンタ34の構成を説明する。図12は、第2カウンタ34のブロック回路図を示す。第2カウンタ34は、NOR回路65、インバータ回路66、カウント値のビット数に対応する数の減算器67を含む。
【0105】NOR回路65には、第2停止信号ST2と第2パルス信号CK2が入力される。NOR回路65は、Lレベルの第2停止信号ST2に基づいて第2パルス信号CK2を反転した信号S21を出力し、Hレベルの第2停止信号ST2に基づいてLレベルの信号S21をインバータ回路65及び初段の減算器67に出力する。インバータ回路66は、信号S21の論理を反転し、その反転信号S21bを初段の減算器67に出力する。
【0106】各減算器67は、直列に接続されている。各減算器67は、それぞれ1ビットの減算を行う回路である。各減算器67は、図13に示す回路にて構成されている。各減算器67にはリセットトランジスタTr2が設けられているリセットトランジスタTr2は、NMOSトランジスタよりなり、ゲートにリセット信号RST1が供給される。このリセット信号RST1に基づいてリセットトランジスタTr2がオンすることにより、各減算器67は、インバータ回路よりなるレジスタにそれぞれゼロ(Lレベルの情報)をセットする。
【0107】初段の減算器67は、入力される信号S21,S21bに基づいて減算演算し、その演算結果の信号a0,a0bを外部及び2段目の減算器67に出力する。各減算器67は同様に動作し、減算結果を外部に出力するとともに次段の減算器67に出力する。
【0108】このように構成された第2カウンタ34は、第2パルス信号CK2が入力される毎に、各減算器67がリセットした状態から1ずつ減算を行う。これにより、第2カウンタ34は、ダウンカウントし、各減算器67の減算結果をカウント値an(信号a0,a0b〜a8,a8b)として出力する。
【0109】次に、減算回路36の構成を説明する。図14は、減算回路36のブロック回路図を示す。減算回路36は、前記第1,第2カウンタ33,34のビット数に対応する9個の加算器71にて構成される。図15は、加算器71の回路構成を示す。
【0110】各加算器71には、それぞれ図3のラッチ回路35から出力されるDAが、第1ビット信号r0〜r8として入力される。また、各加算器71には、それぞれ図3のROM38から読み出された基準データDRが、第2ビット信号s0〜s8として入力される。各加算器71は、それぞれ第1ビット信号r0〜r8と第2ビット信号s0〜s8を加算演算し、その演算結果を相補なビット信号d0,d0b〜d8,d8bとして出力する。また、各段の加算器71は、加算演算に基づくキャリア信号c0,c0b〜c8,c8bを次段の加算器71に出力する。
【0111】次に、デコーダ39の構成を説明する。図16は、デコーダ39の回路図を示す。デコーダ39には、前記減算回路36から出力されるビット信号d0,d0b〜d8,d8bのうち、所定位置のビット信号d4,d4b〜d7,d7bが入力される。更に、デコーダ39には、制御回路40からリセット信号RST2とイネーブル信号EN2が入力される。デコーダ39は、ビット信号d4,d4b〜d7,d7bをデコードし、温度検出信号K1を出力する。尚、図16のデコーダ39は、温度検出信号K1として、図5の分周器46の分周比を変更する信号K1となる分周信号div4,div2,mul1,mul2,mul4,mul8,mul16 を出力するように構成されている。
【0112】デコーダ39は、Hレベルのリセット信号RST2及びLレベルのイネーブル信号EN2に基づいて、マトリックス状にPチャネルMOSトランジスタを接続した交点のノードN31〜N37の電位をLレベルに設定する。次に、Lレベルのリセット信号RST2及びHレベルのイネーブル信号EN2の時、デコーダ39は、ビット信号d4,d4b〜d7,d7bに基づいてノードN31〜N37のうちの1つの電位を低電位(Lレベル)にする。これにより、デコーダ39は、各ノードの電位に対応して、分周信号div4〜mul16 のうちの1つをHレベルにて出力する。
【0113】例えば、今、各ビット信号d4〜d7(d4b〜d7b)の電位がL,H,H,L(H,L,L,H)である。この時、デコーダ39は、各ビット信号d4,d4b〜d7,d7bに基づいてノードN34の電位をLレベルにする。これにより、デコーダ39は、Hレベルの分周信号mul2とLレベルの分周信号div4〜mul1,mul4〜mul16 を出力する。
【0114】次に、ROM38の構成を説明する。図17は、ROM38のブロック回路図を示す。ROM38は、図3減算回路36にて読み出される信号DR(図14の第1ビット信号r0,r0b〜r8,r8b)のビット数に対応する9個のフューズROM75を備えている。各フューズROM75は、製造時に同じ回路構成を持ち、前記した基準データDRの各ビット情報が図3のレーザカッタ42により書き込まれる。各フューズROM75には、入力される前記セルフリフレッシュ信号SRFに応答し、記憶した情報に基づいて基準データDRを構成する相補な第1ビット信号r0,r0b〜r8,r8bを出力する。
【0115】詳述すれば、各フューズROM75は、Lレベルのセルフリフレッシュ信号SRFに応答して、Hレベルの第1ビット信号r0〜r8(Lレベルの反転信号r0b〜r8b)を出力する。各フューズROM75は、Hレベルのセルフリフレッシュ信号SRFに応答して、記憶した情報に基づくレベルの第1ビット信号r0,r0b〜r8,r8bを出力する。
【0116】図18は、ROM38の一部回路図であり、フューズROM75の回路図を示す。フューズROM75は、PチャネルMOSトランジスタTP21,TP22、NチャネルMOSトランジスタTN21、フューズF1,F2、インバータ回路76,77、切替スイッチSW1を含む。一対のPMOSトランジスタTP21とNMOSトランジスタTN21は、高電位電源Vccと低電位電源VSSの間に直列接続され、それらトランジスタTP21,TN21のゲートにはセルフリフレッシュ信号SRFが入力される。PMOSトランジスタTP21のドレインとNMOSトランジスタTN21のドレインの間には、直列接続された第1,第2フューズF1,F2が接続されている。その第1,第2フューズF1,F2の間のノードN41は、第1インバータ回路76の入力端子に接続され、第1インバータ回路76の出力端子は第1PMOSトランジスタTP21に並列接続された第2PMOSトランジスタTP22のゲートに接続されている。
【0117】第1インバータ回路76の出力端子は、スイッチSW1を介して第2インバータ回路77の入力端子に接続されている。スイッチSW1は、第2インバータ回路77の入力端子に接続されたコモン端子COMと、そのコモン端子COMに切替接続される第1,第2端子Ta,Tbを持つ。第1端子Taは第1インバータ回路76の出力端子に接続される。第2端子TbはノードN41に接続される。コモン端子COMは、通常第1端子Taに接続される。そして、第2インバータ77からビット信号r0が出力され、その第2インバータ回路77に供給される信号がビット信号r0に対して相補なビット信号r0bとして出力される。
【0118】このように構成されたフューズROM75の第2フューズF2は、基準データDRのビット情報に基づいて、前記した一次試験において図3のレーザカッタ42により切断される。これにより、フューズROM75は、セルフリフレッシュ信号SRFに応答して、第2フューズF2の状態に応じたビット信号r0,r0bを出力する。
【0119】詳述すれば、各フューズROM75は、Lレベルのセルフリフレッシュ信号SRFに基づいて、第2フューズF2の切断の有無に関わらず同じに動作する。即ち、全フューズROM75は、Lレベルのセルフリフレッシュ信号SRFに基づいて第1PMOSトランジスタTP21がオンするため、Hレベルの第1ビット信号r0(Lレベルの反転ビット信号r0b)を出力する。
【0120】第2フューズF2が切断されたフューズROM75は、Hレベルのセルフリフレッシュ信号SRFに基づいてオンしたNMOSトランジスタTN21がノードN41の電位をLレベルに引き下げる。これにより、フューズROM75は、Lレベルの第1ビット信号r0(Hレベルの反転信号r0b)を出力する。
【0121】第2フューズが切断されていないフューズROM75は、第2PMOSトランジスタTP21が第1インバータ回路76から出力されるLレベルの信号に基づいてオンしていることから、ノードN41を電位をHレベルに保つ。これによりフューズROM75はHレベルの第1ビット信号r0(Lレベルの反転信号r0b)を出力する。
【0122】前記スイッチSW1は、各フューズROM75から出力されるビット信号r0,r0b〜r8,r8bの論理を反転するために用いられる。コモン端子COMが第1端子Taに接続された状態では、第1インバータ回路76の出力信号がスイッチSW1を介して第2インバータ回路77に供給されるため、第2インバータ回路77の出力信号のレベルを反転したレベルを持つビット信号r0〜r8が出力される。これらビット信号r0〜r8のレベルは、ノードん41のそれと同じである。
【0123】一方、コモン端子COMが第2端子Tbに接続された状態では、ノードN41の電位が第2インバータ回路77に供給される。これにより、第2インバータ回路77は、ノードN41のレベルを反転したレベルを持つビット信号r0〜r8を出力する。尚、ビット信号r0,r0bの論理を反転する必要が無い場合、スイッチSW1を省略することができる。
【0124】次に、制御回路40の構成を説明する。図19は、制御回路40のブロック回路図を示す。制御回路40は、インバータ回路81〜100、フリップフロップ回路(以下、FF回路という)101〜107、NAND回路109〜115、OR回路116を含む。制御回路40には、セルフリフレッシュ信号SRF、パワーオンリセット信号STTX、ビット信号w8,w8b、第2パルス信号CK2が入力される。
【0125】セルフリフレッシュ信号SRFは、直列接続された2段のインバータ回路81,82により第1,第2発振回路31,32を活性化するための第1イネーブル信号EN1として出力される。
【0126】FF回路101〜107は直列接続され、各FF回路101〜107間には、インバータ回路85〜90とNAND回路109〜114がそれぞれ挿入接続されている。詳述すれば、第1FF回路101の第1,第2出力端子は、それぞれNAND回路109,インバータ回路85を介して第2FF回路102の第1,第2入力端子に接続される。同様に、第2〜第7FF回路102〜107の間には、NAND回路110〜114とインバータ回路86〜90が接続されている。
【0127】セルフリフレッシュ信号SRFは、インバータ回路83を介してデコーダ39をリセットするための第2リセット信号RST2として出力される。インバータ回路83の出力信号は、第1FF回路101の第1入力端子に入力される。
【0128】また、セルフリフレッシュ信号SRFはNAND回路115に入力される。そのNAND回路115にはパワーオンリセット信号STTXと、第7FF回路107の第2出力端子から出力される信号が入力される。NAND回路115の出力信号はインバータ回路84を介して第1FF回路101の第2入力端子に入力される。
【0129】NAND回路にはビット信号w8が入力され、NAND回路には反転ビット信号w8bが入力される。そして、第3FF回路103までに入力される各信号SRF,STTX,w8,w8bに基づいて、第3FF回路103の第2出力端子からの出力信号は、インバータ回路92を介して第1発振回路31に対する制御信号ST1として出力される。
【0130】NAND回路111には、第2パルス信号CK2が入力される。その第2パルス信号CK2はインバータ回路91により反転され、その反転信号CK1bは次段のNAND回路112に入力される。そして、第4FF回路104までに入力される各信号SRF〜w8b,CK2に基づいて、第4FF回路104の第2出力端子からの出力信号は、インバータ回路93を介して第2発振回路32に対する制御信号ST2として出力される。
【0131】NAND回路113には第2パルス信号CK2が入力される。第5FF回路105の第2出力端子からの出力信号と、第6FF回路106の第1出力端子からの出力信号は、OR回路116に入力され、そのOR回路116の出力信号は、インバータ回路94,95を介してデコーダ39を活性化するためのイネーブル信号EN2として出力される。第6FF回路106の第2出力端子からの出力信号は、奇数段のインバータ回路96〜100を介して、第2カウンタ34をリセットするための第1リセット信号RST1として出力される。
【0132】NAND回路114には、第2パルス信号CK2を反転した反転信号CK2bが入力される。第7FF回路107の第2出力端子から出力される信号は、初段のNAND回路115に入力される。
【0133】以上記述したように、本実施の形態によれば、以下の効果を奏する。
(1)発振周期の温度依存性が互いに異なり、その発振周期に応じた第1,第2パルス信号CK1,CK2をそれぞれ出力する第1,第2発振回路31,32と、第1,第2発振回路31,32からそれぞれ出力される第1,第2パルス信号CK1,CK2のパルス数をカウントする第1,第2カウンタ33,34と、第2カウンタ34のカウント値に基づいて、第2発振回路32の一定回数発振周期内における第1カウンタ33のカウント値をラッチするラッチ回路35と、予め所定の動作温度においてラッチ回路35にラッチされるデータが基準データDRとして書き込まれたROM38と、ラッチ回路35にその時にラッチされたデータを比較データとDAし、その比較データDAとROM38の基準データDRの差を演算する減算回路36と、減算回路36の演算結果をデコーダ39にて温度検出信号K1に変換し出力するようにした。その結果、DRAM11の動作温度に応じた精度の良い温度検出信号K1を出力することができる。
【0134】(2)一次試験において、温度検出回路25を搭載したDRAM11の温度を所定温度に保ち、第1カウンタ33のカウント値を出力回路37を介してメモリテスタ41にて読み出し、その読み出し結果に基づいて、所定温度におけるカウント値を基準データDRとしてROM38に書き込むことで、温度検出信号K1の基準点を正確に校正することができる。
【0135】(3)一次試験において温度検出信号K1の単位温度あたりの変化量を演算し、その演算結果に基づく値を第2カウンタ34の初期値としてROM33aに書き込むことで、温度検出信号K1の温度依存性を容易に校正することができる。
【0136】(4)温度検出回路25から出力される温度検出信号K1に基づいて、DRAM11の動作温度に対応する周期にてDRAMコア19のセルをリフレッシュすることにより、そのリフレッシュにかかる消費電力を低減することができる。
【0137】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、製造時のばらつきを校正して動作温度に従ってリフレッシュ周期を最適化し、消費電力の低減を図ることが可能な温度検出回路、温度検出回路の校正方法、及びその温度検出回路を備えた半導体記憶装置を提供することができる。
【出願人】 【識別番号】000005223
【氏名又は名称】富士通株式会社
【識別番号】000237617
【氏名又は名称】富士通ヴィエルエスアイ株式会社
【出願日】 平成10年8月6日(1998.8.6)
【代理人】 【識別番号】100068755
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣
【公開番号】 特開2000−55742(P2000−55742A)
【公開日】 平成12年2月25日(2000.2.25)
【出願番号】 特願平10−223341