JPS62232155A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JPS62232155A
JPS62232155A JP61074980A JP7498086A JPS62232155A JP S62232155 A JPS62232155 A JP S62232155A JP 61074980 A JP61074980 A JP 61074980A JP 7498086 A JP7498086 A JP 7498086A JP S62232155 A JPS62232155 A JP S62232155A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、Ｍ源電圧変換回路を内蔵した半導体集積回路
装置に関する。
（従来の技術） ＭＯＳトランジスタを集積した半導体集積回路の分野で
は、最小加工寸法が１．２μＴｒＬ程度の微細素子を２
００万個以上も１！積した１ＭビットｄＲＡＭの試作品
が相次いで発表されている。今後更に４Ｍビット、１６
Ｍビットと集積度を増していくためには、１μｍ以下の
最小加工寸法が用いられると予想される。その場合、回
路を構成するＭＯＳ　Ｆ　Ｅ　Ｔのチャネル環は１μｍ
以下になり、耐圧の低下や高電圧を印加した時の特性劣
化が著しくなってくる。従って現在一般に用いられてい
る５Ｖ１！源をそのまま用いることは回路動作上、また
信頼性上好ましくない。そこで今後、１μｍ以下の加工
寸法を用いた集積回路においては、沢用性の点から外部
電源電圧としては５ｖを用い、内部の微細素子からなる
回路部分にはより低い電源電圧を与えるように、電源電
圧変換回路を内蔵させることが必要になってくる。
この様な電源電圧変換回路としては、一般には定電圧回
路を用いたものが用いられる。例えば第６図はその様な
定電圧回路を用いた電源電圧変換回路の外部電源電圧Ｖ
ｃｃ−内部電源電圧Ｖｃ　ｃ　１の特性例である。外部
電源電圧Ｖｃｃがある一定（ａＶＡ以上になると、内部
電源電圧Ｖｃｃｌは外部電源電圧ＶＣＣに依存しない一
定値を示す。この様な特性をもつ電源電圧変換回路を集
積回路チップ上に搭載することによって、外８Ｉｌ電源
電圧が上昇した場合でも内部回路は常に一定の定電圧下
で動作させることができる。
しかしながら、この種の電！ＩＩ！圧変換回路を内蔵し
た集積回路では次のような問題があった。一般に集積回
路の長期的な信頼性を短期間でチェックする場合、その
集積回路チップを通常使用電源電圧より数Ｖ高い電源電
圧で動作させる、いわゆる加速試験を行なう。ところが
、前述のように内部電源電圧が外部電源電圧に依存せず
一定値になる電源電圧変換回路を内蔵した場合、この様
な加速試験を行なうことができない。
この様な問題を解決するため、第７図に示すように内部
電源電圧Ｖｃ　ｃ　１を、外部電源電圧ＶｃｃがＶＢ以
上では外部電源電圧Ｖｃｃと共に上昇する特性とするこ
とが考えられている。しかしこれでは、内部回路の動作
電圧を上げるために外部電源電圧ＶＣＣを相当高くする
ことが必要になり、それが直接印加される電源電圧変換
回路自身を破壊してしまう危険がある。この様な危険を
避けるためには、電圧Ｖｓを余り高い値に設定すること
ができず、従って内部回路の通常動作が可能な電源電圧
範囲Ｖａ−ＶＡを大きくとることができない。
（発明が解決しようとする問題点） 以上のように従来提案されている電源電圧変換回路では
、集積回路の通常動作モードとテスト・モードとをうま
く両立させることができない、という問題があった。
本発明は上記した点に鑑みなされたもので、通常動作モ
ードでは内部電源電圧が一定値になる外部電源電圧範囲
を十分に広くとることができ、且つ加速試験時には外部
電源電圧をそのまま内部回路に印加できるようにした半
導体集積回路Ｖ装置を提供することを目的とする。
［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は、集積回路チップに内蔵する電源電圧変換回路
に、外部電源電圧より低い所定の内部電源電圧を出力す
る第１の動作モードと、外部電源電圧と等しい内部′ｆ
４源電圧電圧力する第２の動作モードとを切換える切換
え手段を設けたことを特徴とする。
（作用） 本発明によれば、第２の動作モードでは外部電源電圧と
等しい内部電源電圧を出力することができ、このモード
で加速試験を行なうことができる。従って従来のように
加速試験時に電源電圧変換回路自身に極端に高い電源電
圧が印加されることがなく、電源電圧変換回路の破壊や
劣化を防止することができる。また通常動作を行なう第
１の動作モードと第２の動作モードとは、切換え制御さ
れるのであって、従来の第７図の例のように通常動作モ
ードの電源電圧範囲の延長上にテスト・モードがある訳
ではない。即ち、第１の動作モードの電源電圧範囲は第
２の動作モードのＴｉ電源電圧は独立に設定することが
できる。従って第１の動作モードの電源電圧範囲を広く
とることが可能であるため、動作マージンの大きい集積
回路がＩ！７られる。
（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第１図は一実施例の集積回路８ｉ置の概略構成を示す。
図において、１はＩ！積回路チップであり、このチップ
１に＠硼素子により構成された内部回路２が集積形成さ
れている。３は外部電源電圧ＶＣＣからこれより低い一
定の内部１ｆｉｌｉ′：ｆ１圧Ｖｃ　ｃ　１を得る電源
電圧変換回路であり、この内部電源電圧Ｖｃ　ｃ　１が
内部回路２の動作電源電圧として供給される。チップ１
上には更に、内部回路２に内部！　ＩＱ電圧Ｖｃ　ｃ　
ｔを供給する第１の動作モードと、外部電源電圧Ｖｃｃ
をそのまま内部回路２に供給する第２の動作モードとを
切換える切換え回路４が集積形成されている。切換え回
路４は、外部電源電圧ＶＣＣが印加される′ｉＢ源線と
内部電源電圧ＶＣＣ１が出力される電源線との間に設け
られて電源電圧変換回路３をバイパスするスイッチ素子
としてのＭＯ８ｔ−ランジスタ５と、これを選択的にオ
ン、オフちり御する制御１１回路６とから構成している
。
この様な構成として、第１の動作モードではＭＯＳトラ
ンジスタ５をオフに保つことにより、内部回路２には外
部ｌｉ源電＃Ｉ電圧ＶＣＣより低い一定の内部電源電圧
Ｖｃ　ｃ　１が印加される。これが通常動作モードであ
る。第２の動作モードではＭＯＳトランジスタ５がオン
にされる。このとき内部回路２には外部電源電圧Ｖｃｃ
ｔｆｉＭＯＳトランジスタ５を介して直接印加される。
従って外部電源電圧ＶＣＣを高くすることにより、内部
回路２の加速試験を行なうことができる。
第２図は、具体的な実施例での外部電源電圧ＶＣＣと内
部電源電圧Ｖｃ　ＣＩの関係を示す。図に示すように外
部電源電圧Ｖｃ　ｃ　＠ＯＶから上げて行くと、Ｖｃ　
ｃ　＞Ｖｉでは電源゛層圧変換回路３の働きによって内
部電源電圧はＶｃｃ１＝Ｖ＋一定になる。ＶＣＣを一旦
Ｖ２以上にまで上昇させ、これを戻してｖ１以下にする
ことによって、ｉ＋ｌｌＩ２１１回路６の働ぎによりＭ
ＯＳトランジスタ５がオンとなる。この後再度ＶＣＣを
上げてもＭＯＳトランジスタ５はオン状態を保ち、その
電圧降下が無視できる程度に小さいとすれば、Ｖｃｃが
そのまま内部回路２に供給されることになる。このよう
に外部電源電圧ＶＣＣを一度Ｖ２まで上げてｖ１以下ま
で下げる、という操作を行なうことにより始めて、外部
電源電圧Ｖｃｃをそのまま内部回路２に供給することが
できる。これにより集積回路の加速試験を行なうことが
できる。そしてこの様な条件を満たす外部電源電圧操作
を行なわない限り、外部電源電圧Ｖ。。を如何に大きく
しても内部回路２には電源電圧変換回路３からの一定の
内部電源電圧Ｖｃ　ｃ　１が与えられ、通常動作を行な
うことができる。
第３図は、以上のような電源電圧切換えを行なうための
制御回路６の具体的な構成例である。この制御回路は、
二つの定電圧発生回路１１，１２、二つの電圧比較器１
３．１４および二つのフリップフロップを構成するＮＡ
ＮＤゲート１５〜１８を有する。抵抗Ｒ１、Ｒ２１３よ
びキャパシタＣは、ＮＡＮＤゲート１５．１６からなる
フリップフロップを初期化するための回路を構成し、抵
抗Ｒ３゜Ｒ４は電圧比較器１３および１４に入る基準電
圧を発生する回路を構成している。
第４図は、定電圧発生回路１１および１２の出力特性を
示す。一方の定電圧発生回路１１の出力（ノード（Ｃ）
）は、■−αＶ２なる定電圧であり、他方の定電圧発生
回路１２の出力（ノード（ｄ））は、Ｖ−α１なる定電
圧である。またノード（ａ）の基ｒＰ−電圧はαＶｃｃ
である。
次に第３図の制御回路の動作を、第４図および第５図の
各部信号波形図を参照して説明する。外部電源電圧Ｖｃ
ｃを徐々に上昇させた時、■、。
−Ｖｌになるまでの間、即ちノード（ａ）の電圧αＶｃ
ｃがノード（ｃ）、（ｄ）の電圧αＶ２゜αＶｌより小
さい間は電圧比較器１３の出力ノード（ｅ）は“ＨＩＩ
レベル、電圧比較器１４の出力ノード（ｆ）はＬ　”レ
ベルである。ノード（ｂ）は電源投入直後は゛°Ｌ゛°
レベルであるから、ノード（ｈ）が゛°Ｈ゛レベル、ノ
ード（Ｑ）が°゛Ｌ″Ｌ″レベルド（ｊ）が“ＨＩ＋レ
ベルに初期設定される。この状態では、スイッチング素
子とじてのＭＯＳトランジスタ５はこれがｐチャネルで
ある場合、オフ状態に制御されている。ＶＣＣがＶｌを
越えると電圧比較器１４の出力が反転してノード（ｆ）
が゛Ｈ″レベルになり、ノード（ｉ）が“Ｌ　”レベル
になる。このときノード（ｊ＞はｉｉ　Ｈｎレベルに保
たれる。更にＶｃｃが上昇してＶｃ　ｃ　＝Ｖ２を越え
ると、電圧比較器１３の出力が反転してノード（ｅ）が
“Ｌ”レベルになり、これによりノード（Ｑ）が゛Ｈ″
レベル、ノード（ｈ）が゛Ｌ″レベルになる。このとき
ノード（ｊ＞はノード（ｉ）が“し”レベルのままであ
るから、未だ″Ｈ″レベルのままである。そしてＶｃｃ
を再び下降させ、Ｖｃ　ｃ　”Ｖ２以下になると電圧比
較器１３の出力が再び反転してノード（ｅ）がＨ”レベ
ルになり、Ｖｃｃ−Ｖｌ以下になると電圧比較器１４の
出力が反転してノード（ｆ）が゛Ｌ′°レベルになって
、ノード（ｉ）が”　Ｈ’レベルになり、従ってノード
（ｊ＞が゛Ｌ″レベルになる。これにより、ＭｏＳトラ
ンジスタ５はオン状態になり、外部電源電圧ＶＣＣがそ
のまま内部回路の電源電圧Ｖｃｃｔとして印加される。
これ以降、内部電源電圧ＶＣＣＩは外部電源電圧Ｖｃｃ
に追随し、第２図で説明したテスト・モードになる。ま
た外部電源電圧ＶＣＣを上述のように−Ｈｖ２まで上げ
て再びｖ１以下に下げるという掃引を行なわない場合は
、ノード（ｊ）１ユ″Ｈ″レベルのままであってＭＯＳ
トランジスタ５はオフ状態に保たれ、従って電源電圧変
換回路３の働きにより内部電源電圧Ｖｃ　ｃ　ｓはＶＣ
Ｃによらず一定の値に保たれる通常動作モードとなる。
以上のようにしてこの実施例による集積回路では、動作
モード切換え回路を設けて、加速試験時には外部電源電
圧をそのまま内部回路に供給し、通常動作時には広い外
部電源電圧範囲で一定の内部電源電圧を内部回路に供給
することができる。
従って微細化した素子を高集積化した信頼性の高い１！
積回路が得られる。
本発明は上記した実施例に限られるものではない。例え
ば上記実施例では、動作モード切換え回路として電源電
圧変換回路とは別に、外部′／！ｉ源線と内部電源線の
間にスイッチ素子を挿入して、これを選択的にオン、オ
フｉ制御する回路を設けたが、電ｍ１！圧変換回路が内
部電源電圧を設定するための基準電圧発生器を持つもの
である場合には、その出力電圧を第３図と同様の１ｂｌ
ＪＩ１１回路で切換え制御するように構成することがで
きる。また実施例では、外部電源の所定条件を満たす掃
引により制御回路が自動的にスイッチング素子をオン、
オフ１１１１ａするように構成したが、例えばスイッチ
ング素子を制御するための端子をチップ外部に設けるこ
とが許容されるならば、上記実施例のような制御回路を
用いることなく、動作モードの切換えが可能である。
その池水発明はその趣旨を逸脱しない範囲で種々変形し
て実施することができる。
［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、加速試験時には無用
に高い外部電源電圧を用いることなく加速試験を行なう
ことができ、通常動作時には広い外部電源電圧範囲で一
定の内部電源電圧を得ることを可能とした、信頼性の高
い電源電圧変換回路を備えた集積回路を提供することが
できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例の集積回路の概略構成を示す
図、第２図はその内部電源電圧特性を示す図、第３図は
動作モード切換え回路の具体的に構成例を示す図、第４
図はその定電圧発生回路の特性を示す図、第５図は動作
タイムチャートを示す図、第６図および第７図は従来の
１！源雷電圧変換路の特性例を示す図である。 １・・・集積回路チップ、２・・・内部回路、３・・・
ｆｆｌ源電圧電圧変換回路・・・動作モード切換え回路
、５・・・ＭＯＳトランジスタ（スイッチング素子）、
６・・・制御回路、１１．１２・・・定電圧発生回路、
１３゜１４・・・電圧比較器、１５〜１８・・・ＮＡＮ
Ｄゲート、ＶＣＣ・・・外部電源電圧、Ｖｃ　Ｃ１・・
・内部電源電圧。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 外部電１電圧　”Ｖ”ｃ　ｃ 外部電源電圧Ｖｃ　ｃ 第４図 第５図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）半導体基板に、電源電圧変換回路と、この電源電
    圧変換回路から得られる内部電源電圧により駆動される
    内部回路とを集積形成して構成される半導体集積回路装
    置において、前記電源電圧変換回路によつて外部電源電
    圧より低い所定の内部電源電圧を出力する第１の動作モ
    ードと、外部電源電圧と等しい内部電源電圧を出力する
    第２の動作モードとを切換える切換え手段を有すること
    を特徴とする半導体集積回路装置。
  2. （２）前記第１の動作モードは通常動作モードであり、
    第２の動作モードはテスト・モードである特許請求の範
    囲第１項記載の半導体集積回路装置。
  3. （３）前記切換え手段は、Ｖ＿１＜Ｖ＿２なる二つの電
    圧値に対して、外部電源電圧を一旦Ｖ＿２以上に上げた
    後、Ｖ＿１以下にまで下げることにより、前記電源電圧
    変換回路をバイパスして外部電源電圧を前記内部回路に
    供給するものである特許請求の範囲第１項記載の半導体
    集積回路装置。
  4. （４）前記切換え手段は、外部電源電圧が印加される電
    源線と内部電源電圧が出力される電源線との間に設けら
    れたスイッチ素子と、このスイッチ素子を制御する制御
    回路とから構成した特許請求の範囲第１項記載の半導体
    集積回路装置。
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