DE69120931T2

DE69120931T2 - Leistungsfreie schaltung zur untersuchung von lasersicherungen zur redundanz beim vlsi-entwurf

Info

Publication number: DE69120931T2
Application number: DE69120931T
Authority: DE
Inventors: Chen Wang
Original assignee: Samsung Semiconductor Inc
Current assignee: Samsung Semiconductor Inc
Priority date: 1990-09-13
Filing date: 1991-05-16
Publication date: 1997-02-13
Anticipated expiration: 2011-05-17
Also published as: KR920702499A; KR970010627B1; JP2527871B2; EP0505511A1; DE69120931D1; EP0505511B1; WO1992005452A1; JPH05503159A; US5051691A; EP0505511A4; ATE140543T1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen integrierte Schaltungen mit chipinternen redundanten Schaltungen Lind genauer gesagt eine Schaltung zum Prüfen, ob eine integrierte Schaltung so abgeändert wurde, daß sie eine redundante Schaltung verwendet.

Beschreibung des Stands der Technik

Es ist ein bekanntes Verfahren, redundante Schaltungen in eine integrierte Schaltung (IC) aufzunehmen, um den Ertrag des Herstellungsverfahrens zu erhöhen. In einen Speicher werden beispielsweise häufig mehrere überschüssige Zeilen und Spalten eingefügt, um möglicherweise infolge von Herstellungsfehlern nicht arbeitsfähige Zeilen und Spalten zu ersetzen. In vielen ICs wird der Eingangsanschlußstift durch ein Sicherungselement mit den internen Schaltungsanordnungen des ICs verbunden.
Der IC wird während des Herstellungsvorgangs auf Fehler überprüft. Wenn der Fehler durch Austauschen einer auf der Platine befindlichen redundanten Schaltung gegen eine nicht arbeitsfähige Schaltung behoben werden kann, wird das Sicherungselement beispielsweise durch Abtrennen mit einem Laser getrennt, um die fehlerhafte Hauptschaltung gegen eine arbeitsfähige redundante Schaltung auszutauschen. Der Herstellungsvorgang wird dann beendet, und der Chip wird mit einem Gehäuse versehen und an Kunden verkauft. Es gibt auf den endgültigen mit einem Gehäuse versehenen ICs keinen Hinweis darauf, ob redundante Schaltungen aktiviert wurden.
In vielen Fällen, insbesondere wenn der Entwurf und die Verfahrenstechnologie für einen bestimmtem IC nach nicht in einen ausgereiften Zustand sind, kann es erforderlich sein, daß Hersteller und Endverbraucher aufgrund von Unterschieden in der Zuverlässigkeit und von Leistungsverschlechterungen zwischen erstklassigen unveränderten Bauteilen und reparierten Bauteilen unterscheiden müssen.
Dementsprechend ist in vielen ICs ein Sicherungsuntersuchungsmerkmal eingebaut.
Ein Beispiel einer typischen Sicherungsuntersuchungsschaltung ist in Fig. 1 skizziert. Typischerweise weist ein IC mit einer Stromversorgung verbundene Stromversorgungs- und Masseanschlußstifte sowie eine Anzahl von I/O-Anschlußstiften für den Empfang und das Aussenden von Signalen während des normalen Betriebs auf. Die zulässigen Spannungspegel für an diesen Anschlußstiften empfangene Signale sind durch den Hersteller spezifiziert. In Fig. 1 verbindet die Sicherungsuntersuchungschaltung 10 einen Eingangsanschlußstift 12 und einen Stromversorgungs-Anschlußstift 14 im Reihe. Die Schaltung weist eine Sicherung 16 und drei in Reihe als Dioden geschaltete NMOS-Transistoren 18, 20 und 22 auf.
Der Zustand der Schmelzsicherung wird dadurch geprüft, daß ein Prüfsignal, das einen Prüfspannungspegel aufweist, der größer ist als 3 X VTN, wobei VTN die Schwellenspannung der NMOS-Transistoren 18, 20 und 22 ist, am den Eingangsanschlußstift 12 angelegt wird und der Stromversorgungs- Anschlußstift 14 auf Masse gelegt wird. Wenn das Sicherungselement getrennt ist, fließt kein Strom durch den Eingangsanschlußstift 12, und wenn das Sicherungselement angeschlossen ist, fließt ein Strom durch den Eingangsanschlußstift.
Dieser Typ einer Sicherungsuntersuchungsschaltung erzeugt eine Schwierigkeit, wenn der IC auf Kurzschlüsse oder einen Leckstrom geprüft wird. Bei dieser Prüfung ist der Eingangsanschlußstift an einen Spannungsanschluß angeschlossen, und alle anderen Anschlußstifte sind an Masse angeschlossen. Unglücklicherweise läßt es die Sicherungsuntersuchungsschaltung aus Fig. 1 zu, daß ein Strom, unabhängig davon, ob Kurzschlüsse oder ein Leckstrom im IC auftreten, durch einen Eingangsanschlußstift 1 fließt. Dementsprechend ist es schwierig, die Kurzschlußprüfung durchzuführen, wenn die vorausgehend beschriebene Sicherungsuntersuchungsschaltung auf dem IC vorhanden ist.
Ein weiteres Beispiel einer bekannten Testschaltung ist im US-Patent 4 698 589 ausgeführt. Es umfaßt mehrere MOS- Transistoren, die als schaltbare Widerstandselemente in einem Spannungsteiler wirken, um einem Leseverstärker eine Triggerspannung zu liefern. Durch Verändern des Widerstands können Eigenschaften des Widerstands der Sicherung überprüft werden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung sieht eine Schaltung gemäß Anspruch 1 vor.
Eine Schaltung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ermöglicht das Überprüfen von Sicherungen und das eindeutige Prüfen von Kurzschlüssen und Leckströmen bei einem IC.
Eine erfindungsgemäße Sicherungsuntersuchungsschaltung enthält eine aus wenigstens drei den Stromversorgungs- Anschlußstift und den Masseanschlußstift verbindenden Transistoren gebildete erste Reihenschaltung. Eine zweite Reihenschaltung aus Dioden oder als Dioden angeschlossenen Transistoren verbindet den Eingangsanschlußstift mit einem ersten Schaltungspunkt in der ersten Reihenschaltung.
In einer erfindungsgemäßen Schaltung bewirken die Dioden oder die als Dioden geschaltete Transistoren in der zweiten Reihenschaltung einen Spannungsabfall zwischen dem Eingangsanschlußstift und dem ersten Schaltungspunkt und ermöglichen das Fließen von Strom ausschließlich in einer Richtung also vom Eingangsanschlußstift zum ersten Schaltungspunkt. In der ersten Reihenschaltung sind der erste und der dritte Transistor von einem erstem Leitfähigkeitstyp, der zweite Transistor ist von einem zweiten Leitfähigkeitstyp, und die Steueranschlüsse aller Transistoren sind an den Stromversorgungs-Anschlußstift angeschlossen.
Während des normalen Betriebs einer erfindungsgemäßen Schaltung ist der Betriebsspannungspegel am Stromversorgungs- Anschlußstift nicht ausreichend, um den ersten Schaltungspunkt auf eine ausreichende Spannung vorzuladen, um den zweiten Transistor durchzuschalten. Es kann daher kein Strom vom Eingangsanschlußstift durch die Sicherungsuntersuchungsschaltung fließen, und die Sicherungsuntersuchungsschaltung ist wirkungslos. Während einer Prüfung auf Kurzschlüsse und einen Leckstrom sind der erste und der zweite Transistor gesperrt, da der Stromversorgungs-Anschlußstift auf Masse liegt und kein Strom durch die Sicherungsuntersuchungsschaltung fließt.
Während des Sicherungsprüfens bei einer erfindungsgemäßen Schaltung wird eine Prüfspannung mit einem ausreichenden Wert, um den ersten Schaltungspunkt so weit vorzuladen, daß der zweite Transistor durchschaltet, an den Eingangsanschlußstift angelegt, und der Stromversorgungs-Anschlußstift wird auf die Versorgungsspannung vorgeladen. Der dritte Transistor ist durchgeschaltet, da der Steueranschluß an den Stromversorgungs-Anschlußstift angeschlossen ist. Wenn die Sicherung angeschlossen ist, fließt ein Strom durch die zweite Reihenschaltung, den zweiten Transistor und den dritten Transistor und zeigt an, daß der IC nicht repariert worden ist. Wenn die Sicherung getrennt ist, fließt selbstverständlich kein Strom.
Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden beim Betrachten der Zeichnungen und dem Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig. 1 ist ein Schaltungsdiagramm einer gewöhnlichen Sicherungsuntersuchungsschaltung;
Fig. 2 ist ein Schaltungsdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform der Sicherungsuntersuchungsschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 3 ist ein Schaltungsdiagramm einer wahlweisen Ausführungsform der Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Fig. 2 ist ein Schaltungsdiagramm der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Gleiche oder entsprechende Teile in den verschiedenen Figuren werden mit denselben Bezugszahlen bezeichnet.
Wie in Fig. 2 dargestellt ist, enthält eine erste Reihenschaltung 30 NMOS-Transistoren M1 und M3 und einen PMOS-Transistor M2. Der erste Anschluß von M1 ist an den Stromversorgungs-Anschlußstift 14 angeschlossen, der zweite Anschluß an einen ersten Schaltungspunkt 32. Der erste Anschluß von M2 ist an den ersten Schaltungspunkt 32 angeschlossen, der zweite Anschluß an den ersten Anschluß von M3. Der zweite Anschluß von M3 ist an den Masseanschlußstift 34 angeschlossen. In der eingezeichneten Anordnung sind die Source-Elektroden von M1 und M2 mit dem ersten Schaltungspunkt 32 verbunden, die Source-Elektrode von M3 mit dem Masseanschlußstift 34.
Eine die Sicherung 42 und als Dioden geschaltete NMOS-Transistoren M4 und M5 enthaltende zweite Reihenschaltung 40 verbindet den Eingangs-Anschlußstift 12 und den ersten Schaltungspunkt 32.
Im folgenden wird die Arbeitsweise der in Fig. 2 skizzierten Sicherungsuntersuchungsschaltung beschrieben. Es ist bekannt, daß ein NMOS-Transistor nur dann leitet, wenn die Gate-Spannung (VG) die Source-Spannung (VS) um die Schwellenspannung (VTN) überschreitet. Das heißt:
VG - VS > VTN ..... (1)
In ähnlicher Weise leitet ein PMOS-Transistor nur dann, wenn
VG - VS < VTP ..... (2)
Weiterhin beträgt der Spannungsabfall am NMOS-Transistor VTN, und der Spannungsabfall am PMOS-Transistor beträgt VTP.
Wenn man zunächst die Arbeitsweise der Schaltung betrachtet, wenn der Sicherungszustand bei einer integrierten Schaltung geprüft wird, so gleicht der Wert VG(M2) dem Spannungspegel VCC der Stromversorgung. Aus Gleichung (1) ergibt sich demnach, daß M2 leitet, wenn VS größer ist als VCC + VTP. Da der Spannungsabfall in der zweiten Reihenschaltung 2VTN beträgt, wird der erste Schaltungspunkt 32 auf VCC + VTP aufgeladen, wenn der Spannungswert des Prüfsignals größer ist als 2VTN + VCC + VTP, und die Sicherung wird angeschlossen. Demnach leitet M2, und wie sich aus (1) ergibt, leitet M3, und es fließt ein Strom durch den Eingangsanschlußstift 12, wodurch angezeigt wird, daß die Sicherung angeschlossen ist. Falls die Sicherung getrennt ist, ist die zweite Reihenschaltung 40 offen, und es fließt kein Strom durch den Eingangsanschlußstift 12.
Im folgenden sei das Prüfen auf einen Kurzschluß und einen Leckstrom betrachtet. Wenn der Stromversorgungs-Anschlußstift 14 und der Masseanschlußstift 34 auf Masse liegen, beträgt VG 0 Volt, und aus Gleichung (1) folgt, daß weder M1 noch M3 leiten und kein Strom durch die Sicherungsuntersuchungsschaltung 30 fließt. Dementsprechend kennzeichnet ein während dieser Prüfung durch den Eingangsanschlußstift fließender Strom eindeutig die Anwesenheit eines Leckstroms im integrierten Schaltkreis.
Schließlich sei eine normale Arbeitsweise betrachtet. Typischerweise liegt der Stromversorgungs-Anschlußstift auf VCC (5,0 Volt), der Masseanschlußstift auf 0 Volt, und die maximale Betriebsspannung der Eingangssignale auf etwa 1 Volt oberhalb VCC. Dementsprechend wird der erste Schaltungspunkt 32 auf etwa VCC - VTN vorgeladen, was dem Wert von VS(M2) entspricht. Da VG(M2) gleich VCC ist, ist VG(M2) größer als VS(M2). Aus Gleichung (2) folgt jedoch, daß M2 nur dann leiten kann, wenn VG(M2) kleiner ist als VS(M2). Dementsprechend fließt bei normalen Betriebsbedingungen kein Strom durch die Sicherungsuntersuchungsschaltung 30. Es sei auch bemerkt, daß der normale Spannungspegel der Signale am Eingang wegen des Spannungsabfalls infolge von M4 und M5 nicht ausreicht, den ersten Schaltungspunkt 32 ausreichend zu laden, um M2 durchzuschalten.
Die Erfindung wurde vorausgehend bezüglich einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben. Alternativen und Ersetzungen werden für Fachleute offensichtlich sein. Beispielsweise lassen sich die Grundideen der Erfindung auf bipolare Schaltungen und MOS-Schaltungen anwenden, bei denen verschiedene Korbinationen von NMOS und MMOS-Transistoren verwendet werden. Ein Beispiel einer Schaltung, bei der ein NMOS-Transistor als zweiter Transistor verwendet wird, ist in Fig. 3 skizziert. Weiterhin können die durch M5 und M4 erreichten Spannungsabfälle auch erreicht werden, indem diese Transistoren durch Dioden ersetzt werden. Weiterhin können verschiedene Anzahlen von Transistoren verwendet werden und zusätzliche Schaltungselemente hinzugefügt werden, ohne die erfindungsgemäße Arbeitsweise zu ändern. Dementsprechend ist es nicht beabsichtigt, die Erfindung einzuschränken, es sei denn durch die beigefügten Ansprüche.

Claims

1. Sicherungsuntersuchungsschaltung in einer integrierten Schaltung mit einem Eingangsanschlußstift (12), einem Stromversorgungs-Anschlußstift (14) und einem Masseanschlußstift (34), wobei einen Betriebsspannungspegel aufweisende Signale während normaler Betriebsumstände an den Eingangsanschlußstift (12) angelegt sind, um zu prüfen, ob ein einen ausgewählten Eingangsanschlußstift (12) mit anderen Schaltungsanordnungen in der integrierten Schaltung verbindendes Sicherungselement (42) angeschlossen oder getrennt ist, wobei ein Prüfsignal mit einem den Betriebsspannungspegel überschreitenden Prüfspannungspegel während des Prüfens der Sicherung an den ausgewählten Eingangsanschlußstift (12) angelegt ist, wobei die Schaltung zum Prüfen der Sicherung eine Dioden-Reihenschaltung (40) umfaßt,

dadurch gekennzeichnet, daß

sie weiterhin mehrere in Reihe geschaltete Transistoren (30) umfaßt, die den Stromversorgungs-Anschlußstift (14) und den Masseanschlußstift (34) verbinden, wobei die mehreren in Reihe geschalteten Transistoren (30) umfassen:

einen ersten Transistor (M1) eines ersten Leitfähigkeitstyps mit einem ersten und einem zweiten Anschluß sowie einem Steueranschluß, dessen erster Anschluß und dessen Steueranschluß an den Stromversorgungs-Anschlußstift (14) angeschlossen sind und dessen zweiter Anschluß an einen ersten Schaltungspunkt (32) angeschlossen ist;

einen zweiten Transistor (M2) eines zweiten Leitfähigkeitstyps mit einem ersten und einem zweiten Anschluß sowie einem Steueranschluß, wobei dessen erster Anschluß an den zweiten Schaltungspunkt (32) angeschlossen ist, dessen Steueranschluß an den Stromversorgungs-Anschlußstift (14) angeschlossen ist und dessen zweiter Anschluß an den ersten Anschluß eines dritten Transistors (M3) angeschlossen ist; und

einen dritten Transistor (M3) eines ersten Leitfähigkeitstyps, der einen ersten Anschluß aufweist, der an den zweiten Anschluß des zweiten Transistors (M2) angeschlossen ist, dessen Steueranschluß an den Stromversorgungs-Anschlußstift (14) angeschlossen ist und dessen zweiter Anschluß an den Masseanschlußstift (34) angeschlossen ist;

und bei welcher die Dioden-Reihenschaltung (40) die Sicherung (42) und den ersten Schaltungspunkt (32) verbindet, so daß die an den Eingangsanschlußstift (12) angelegte Spannung um die Schwellenspannung der Dioden-Reihenschaltung vermindert wird, wobei der Wert der Schwelle ausreicht, um zu verhindern, daß der zweite Transistor (M2) durchschaltet, wenn ein den Betriebsspannungspegel aufweisendes Signal während des normalen Betriebs an den Eingangsanschlußstift (12) angelegt ist, und wobei der erste Transistor (M1) und der dritte Transistor (M3) gesperrt sind, so daß durch die Prüfschaltung kein Strom fließt, wenn der Stromversorgungs- Anschlußstift (14) und der Masseanschlußstift (34) auf Masse liegen und ein Spannungssignal zum Prüfen der integrierten Schaltung auf einen Kurzschluß oder einen Leckstrom an den Eingangsanschlußstift (12) angelegt ist.

2. Sicherungsuntersuchungsschaltung nach Anspruch 1, bei welcher die Dioden-Reihenschaltung (40) wenigstens einen als Diode geschalteten Transistor des ersten Leitfähigkeitstyps aufweist.

3. Sicherungsuntersuchungsschaltung nach einem der vorigen Ansprüche, bei welcher der erste Transistor (M1) und der dritte Transistor (M3) NMOS-Transistoren sind, der zweite Transistor (M2) ein PMOS-Transistor ist und der Stronversorgungs-Anschlußstift (14) auf eine positive Stromversorgungsspannung vorgeladen ist.

4. Sicherungsuntersuchungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei welcher der erste Transistor (M1) und der dritte Transistor (M3) PMOS-Transistoren sind, und der zweite Transistor (M2) ein NMOS-Transistor ist und der Stromversorgungs-Anschlußstift auf eine negative Stromversorgungsspannung vorgeladen ist.