专利名称：振荡装置、调节振荡装置的方法和存储器的制作方法
技术领域：
本申请涉及振荡装置、调节振荡装置的方法和存储器。
背景技术：
存储器设有用于生成自刷新请求信号的振荡器。振荡器由于工艺的变 化而产生振荡周期的变化。因此，每个半导体芯片所需的刷新时间彼此不
同。为了解决该问题，在探针测试(probing test)中，针对每个半导体芯 片对用于自刷新的振荡器进行振荡周期测量，并且根据每个周期，针对每 个半导体芯片来改变分频数(frequency division number)，因此刷新请求 信号的发生间隔需要被调节。通过这种方式，减小了每个半导体芯片所需 的刷新时间的变化。
日本专利申请特开第平9-171682号、日本专利申请特开第2002-74994 号和日本专利申请特开第平7-220473号描述了包括振荡电路的半导体存储 器。
发明内容
根据实施例的一个方面，提供了一种振荡装置，其包括振荡器，该 振荡器根据使能信号生成振荡信号；计数器，该计数器对振荡信号的振荡 数进行计数，并且在由第一信号所指示的振荡数处复位；以及比较器，该 比较器将所计数的振荡数与参考数进行比较。
图1是示出振荡装置的结构示例的框图2是示出另 一振荡装置的结构示例的框图3是说明对图2中的振荡装置的刷新请求信号的周期进行调节的方
法的视图4是示出根据第一实施例的存储器的结构示例的框图5是说明存储器的操作的时序图6是说明基于分频器的计数值来设定熔丝电路(fose circuit)的分 频数的方法的曲线图。
图7是示出根据第二实施例的存储器的结构示例的框图8是示出根据第三实施例的存储器的结构示例的框图9是示出根据第四实施例的存储器的结构示例的框图IO是示出恒定电压生成电路和振荡器的结构示例的电路图ll是示出恒定电流生成电路和振荡器的结构示例的电路图；以及
图12是示出另一恒定电流生成电路和振荡器的结构示例的电路图。
具体实施例方式
图l是示出振荡装置的结构示例的框图。刷新请求信号生成电路1001
生成刷新请求信号S2。首先，将对刷新请求信号S2的周期调节方法进行 说明。在测试模式中，测试电路1003经由选择电路1004将恒定电流值或 恒定电压值指示给恒定电流/恒定电压源生成电路1007。恒定电流准定电 压源生成电路1007将具有所指示的值的恒定电流或恒定电压输出到振荡 器1005。振荡器1005生成具有对应于恒定电流值或恒定电压值的周期的 信号，并且输出振荡信号S1。分频器1006对振荡信号S1进行分频并且将 刷新请求信号S2输出到T触发器1009。触发器1009存储刷新请求信号 S2并且经由输出电路IOIO将其输出到外部。调节测试电路1003的恒定电 流或恒定电压以使得刷新请求信号S2得到期望周期，并且利用电流/电压 监控电路1008来检查在刷新请求信号S2得到期望周期时的恒定电流值或 恒定电压值。恒定电流值或恒定电压值被写入熔丝电路1002。在正常模式 中，熔丝电路1002经由选择电路1004将恒定电流值或恒定电压值指示给 恒定电流/恒定电压源生成电路1007。因此，刷新请求信号生成电路1001 可以生成具有期望周期的刷新请求信号S2。
图2是示出另一振荡装置的结构示例的框图，其中从图1中删除了恒
定电流/恒定电压源生成电路1007和电流/电压监控电路1008。在此将对图 2中的振荡装置与图1中的振荡装置的不同之处进行说明。在测试模式 中，测试电路1003经由选择电路1004将分频数指示给分频器1006。振荡 器1005输出振荡信号Sl。分频器1006根据所指示的分频数对振荡信号 Sl进行分频，并且将刷新请求信号S2输出到T触发器1009。触发器1009 经由输出电路IOIO将刷新请求信号S2输出到外部。
图3是说明对图1中的振荡装置的刷新请求信号S2的周期进行调节 的方法的视图。当使能信号ST到高电平时，振荡器1005开始输出振荡信 号Sl。分频器1006通过对振荡信号Sl进行分频(例如，16分频)来输 出刷新请求信号S2。在图3中，在刷新请求信号S2的下面示出振荡信号 Sl的振荡数(脉冲数)的计数值。当振荡周期例如是1 ns并且具有例如 ±25% (由于工艺变化而导致的变化)的精度时，振荡信号Sl使刷新请求 信号S2的周期在12 ^到20 ^ts之间变化。需要利用周期为12 ^ts的电流 和20 ps的刷新特性来确保刷新电流。采用如下的方法来解决该问题，所 述方法针对各个半导体芯片中的每个来改变分频数。
得到了周期为12 ^ts的刷新请求信号S2的半导体芯片将分频数从16 变到大约21 ( = 16X16/12)，并且刷新请求信号S2的周期被设定为大约 16 (=21X12/16) ps。此外，得到了周期为20 (is的刷新请求信号S2的 半导体芯片将分频数从16变到大约13 ( = 16X16/20)，并且刷新请求信 号S2的周期被设定为大约16 ( = 13X20/16) ps。上述经改变的分频数被 写入熔丝电路1002。
输出电路IOIO输出刷新请求信号S2，从测量开始到保持时间结束的 信号电平被测量以进行通过/失败判定。在改变保持时间的同时将该测量重 复多次，这产生延长的测量时间的问题。
图4是示出根据第一实施例的存储器的结构示例的框图，并且图5是 对存储器的操作进行说明的时序图。振荡装置101包括熔丝电路102、测 试电路103、选择电路104、振荡器105、分频器106和比较电路107，并 且生成刷新请求信号S2。振荡装置IOI具有测试模式和正常模式。首先， 将说明在测试模式中对刷新请求信号S2的周期的调节方法。在测试模式
中，测试电路103输出分频数。例如，可以从外部来控制由测试电路103 所输出的分频数。在测试模式中，选择电路104选择由测试电路103所输 出的分频数，并且将其输出到分频器106。熔丝电路102、测试电路103 和选择电路104是用于设定分频器106的分频数的设定单元。振荡器105 根据使能信号ST生成振荡信号Sl。具体地，振荡器105生成振荡信号并 且当使能信号ST到高电平时开始输出振荡信号Sl。第一分频器106包括 计数器，并且根据从选择电路104输出的分频数来对振荡信号Sl进行分 频以输出刷新请求信号(第一分频信号)S2，并对振荡信号Sl的振荡数 (脉冲数)进行计数以输出计数值S3。当使能信号ST到高电平时，分频 器106将计数值S3复位到0 (零)，并且当使能信号ST到低电平时，分 频器106停止对计数值S3进行计数以保持计数值S3。应注意，当使能信 号ST到低电平时，振荡器105可以停止输出振荡信号Sl。
例如，使能信号ST处于高电平的时间段为20 ^。该高电平时间段可 以被改变。分频器106在使能信号ST处于高电平的时间期间对振荡信号 Sl的计数值S3进行计数。例如，在使能信号ST处于高电平的20 ^的时 间段期间，计数值S3是24。分频器(计数器)106可以根据由测试电路 103所指示的分频数(由第一信号所指示的振荡数)来决定是否复位。在 测试模式中选择不复位，并且在正常模式中选择复位。应注意测试电路 103可以输出大于24的分频数。振荡信号Sl的周期是通过将使能信号ST 的高电平时间段(20网)除以计数值S3而获得的值。
然而，因为计数值S3是整数，所以当振荡数介于24和25之间时， 此时的计数值是24，这引起误差。振荡信号Sl的振荡数介于20 jas/24和 20 ps/25之间。在这种情况下，振荡信号Sl的最大误差是20 ^s/24—20 |is/25=20 ps/(24 x25)。
通过延长使能信号ST的高电平时间段，可以减小该误差。例如，假 设使能信号ST的高电平时间段是200 ias，计数值S3大约是240，并且振 荡信号Sl的周期的最大误差是200 ns/240 — 200 ps/241二200 ps/(240 x 241)。因此，与使能信号ST的高电平时间段是20 ^的情况相比较，振荡 信号Sl的周期的最大误差可以被减小一个数位。因此，可以通过一次测
量、以高精度来测量振荡信号S1的周期。
比较电路(比较器)107将计数值S3与参考数CNT进行比较，并且 输出比较结果信号S4。比较结果信号S4在计数值S3与参考数CNT彼此 一致时变为一致信号，并且在计数值S3与参考数CNT不一致时变为不一 致信号。例如，参考数CNT是外部信号，并且可以从外部将其作为地址 来输入(例如，利用地址线)。输出电路108是输出缓冲器，并且将比较 结果信号S4输出到外部。改变参考数CNT，并且检测使比较结果信号S4 变为一致信号的参考数CNT。比较结果信号S4与其一致的参考数CNT被 检测为振荡信号Sl的振荡数(计数值)。
为了利用参考数CNT的外部地址来检测计数值S3，用二进制计数器 来构成分频器106的计数器。在上述情况下，因为计数值S3是24，即 11000 (二进制数)，所以通过将计数值S3与地址A10到AO (=LLL、 LLLH和HLLL)进行比较可检测计数值S3。在此，L (低电平)表示0 并且H (高电平)表示l。
图6是说明基于分频器106的计数值S3来设定熔丝电路102的分频数 的方法的曲线图。可以利用上述的方法来检测分频器106的计数值S3。如 图6的上方部分中示出的曲线图所示，通过将使能信号ST的高电平时间 段除以计数值S3，可以获得振荡信号Sl的振荡周期。接下来，如图6的 下方部分中示出的曲线图所示，通过将期望的刷新请求信号S2的周期除 以振荡信号Sl的振荡周期，可以获得分频数。该分频数被写入熔丝电路 102。熔丝电路102是激光熔丝电路或电熔丝电路，并且存储分频数。
实际上，计数值S3和分频器106的分频数之间的对应表格被预先准 备，利用该对应表格、根据分频器106的计数值S3来确定分频数，并且 通过切断熔丝将分频数设定到熔丝电路102。
大的分频数意味着短的振荡周期，并且为了建立上述分频数，需要将 分频数设定得大于刷新测试时的分频数。换言之，需要使根据在烙丝电路 102处所设定的分频数的刷新请求信号S2的周期比根据刷新测试时的分频 数的刷新请求信号S2的周期减小得更多，因此使得条件严格。
接下来，将说明在正常模式中生成刷新请求信号S2的方法。熔丝电路102输出所写入的分频数。在正常模式中，选择电路104选择由熔丝电 路102所输出的分频数并且将其输出到分频器106。振荡器105根据使能 信号ST生成振荡信号Sl。分频器106根据由选择电路104所输出的分频 数来对振荡信号Sl进行分频，并且输出刷新请求信号S2 (参考图3)。 因此，可以生成具有期望周期的刷新请求信号S2，并且可以防止刷新请求 信号S2的周期的变化。
存储器110例如是需要刷新操作的DRAM或伪SRAM，并且其存储 数据。存储器控制电路(存储器控制器)109基于刷新请求信号S2对存储 器110进行刷新操作。刷新操作即补充电荷以免诸如DRAM之类的存储 器内容丢失。DRAM是一种半导体存储器，其通过在电容器中储备电荷来 保存信息。因为该电荷随时间的流逝而减少，所以如果单独地被保存，那 么它在某一时间完成放电时将丢失全部的信息存储。为了防止这种现象， 需要进行刷新操作以每隔一定间隔向DRAM补充电荷。
如上所述，本实施例可以以高精度、在一次测量中测得振荡信号Sl 的周期，并且可以容易地防止刷新请求信号S2的周期变化。
图7是示出根据第二实施例的存储器的结构示例的框图。本实施例 (图7)向第一实施例(图4)增加了用于高温的设定单元401、用于低温 的设定单元402和温度检测器403。以下将说明本实施例与第一实施例的 差别。优选地，刷新请求信号S2的周期根据温度而改变。优选地，对于 存储器110，因为所存储的电荷的放电速度在高温时更快，所以通过减小 分频数来縮短刷新请求信号S2的周期，并且因为所存储的电荷的放电速 度在低温时较慢，所以通过增大分频数来延长刷新请求信号S2的周期。 因此，可以降低耗电。将在高温期间的较小分频数存储在用于高温的设定 单元401中，并且将在低温期间的较大分频数存储在用于低温的设定单元 402中。用于高温的设定单元401和用于低温的设定单元402分别包括图4 中的熔丝电路102和测试电路103。温度检测器403检测温度。选择电路 104在由温度检测器403所检测到的温度高于阈值时选择由用于高温的设 定单元401所输出的分频数，在由温度检测器403所检测到的温度低于阈 值时选择由用于低温的设定单元402所输出的分频数，并且将其输出到分 频器106。用于高温的设定单元401、用于低温的设定单元402和选择电 路104是根据温度检测器403所检测到的温度来设定分频器106的分频数 的设定部分。
首先，在高温(第一温度)时，进行第一实施例的测试模式中的操作 以检测振荡信号Sl的计数值S3。然后，如上述的对图6的说明，基于计 数值S3来确定高温的分频数。在此，高温期间的刷新请求信号S2的周期
较短。接下来，分频数被记录并被设定在用于高温的设定单元401中的熔 丝电路102中。
接下来，在低温(第二温度)时，进行第一实施例的测试模式中的操 作以检测振荡信号Sl的计数值S3。然后，如上述的对图6的说明，基于 计数值S3来确定低温的分频数。在此，低温期间的刷新请求信号S2的周 期较长。接下来，分频数被记录并被设定在用于低温的设定单元402中的 熔丝电路102中。
在正常模式中，振荡装置101与第一实施例类似地生成刷新请求信号 S2。选择电路104在由温度检测器403所检测到的温度高于阈值时，选择 由用于高温的设定单元401中的熔丝电路102所输出的分频数，并在由温 度检测器403所检测到的温度低于阈值时，选择由用于低温的设定单元 402中的熔丝电路102所输出的分频数，并且将其输出到分频器106。分 频器106根据由选择电路104所输出的分频数来对振荡信号Sl进行分 频，并且输出刷新请求信号S2。
与第一实施例类似，本实施例在一次测量中以高精度实现了对振荡信 号Sl的周期的测量，从而使得可以容易地防止刷新请求信号S2的周期变 化。
应注意，在上述的描述中，作为示例说明了对在高温时和在低温时的 两个分频数进行测量的情况，还可以仅针对一个温度方向(向上或向下) 来进行测量。例如，仅测量高温时的分频数，并且可以将低温时的分频数 作为通过将高温时的分频数乘以系数而产生的分频数来写入用于低温的设 定单元402中。此外，在通过将温度区域划分为高温和低温两个区域而针 对每个温度区域来设定分频数的情况下，可以针对三个或更多个温度区域 来设定分频数。
图8是示出根据第三实施例的存储器的结构示例的框图。通过向第一
实施例(图4)增加熔丝电路501、测试电路502、选择电路503、分频器 504和温度检测器505来准备本实施例(图8)。以下将说明本实施例与 第一实施例不同的特征。
熔丝电路102、测试电路103和选择电路104是设定第一分频器106 的分频数的第一设定单元。熔丝电路501、测试电路502和选择电路503 是设定第二分频器504的分频数的第二设定单元。
熔丝电路102和测试电路103输出高温时的分频数。在测试模式中， 选择电路104选择由测试电路103所输出的分频数并且将其输出到分频器 106。分频器106对振荡信号Sl的振荡数进行计数并且输出计数值S3。与 第一实施例类似地，基于所检测的计数值S3来确定高温时的分频数，并 且将该分频数写入熔丝电路102。
熔丝电路501和测试电路502输出低温时的分频数。被乘以在熔丝电 路102中所写入的分频数的系数的分频数被写入熔丝电路501中。选择电 路503在测试模式中选择由测试电路502所输出的分频数，在正常模式中 选择由熔丝电路501所输出的分频数，并且将其输出到分频器504。温度 检测器505检测温度。当由温度检测器505所检测到的温度低于阈值时， 第二分频器504根据由选择电路503所输出的分频数对由第一分频器106 输出的刷新请求信号(第一分频信号)S2进行分频，并且输出刷新请求信 号(第二分频信号)S5，而当由温度检测器505所检测到的温度高于阈值 时，其输出刷新请求信号S2作为刷新请求信号S5。根据所检测到的温 度，分频器504输出高温时的刷新请求信号并且输出低温时的刷新请求信 号。在高温时，分频数较小并且刷新请求信号S5的周期较短。在低温 时，分频数较大并且刷新请求信号S5的周期较长。存储器控制电路109 基于刷新请求信号S5对存储器IIO执行刷新操作。
应注意，如下的情况也是可能的分频器504与分频器106类似地对 刷新请求信号S2的振荡数进行计数，比较电路107将分频器504的计数 值与参考数CNT进行比较以将比较结果信号输出到输出电路108，从而使
得与第一实施例类似地，基于分频器504的计数值来确定低温时的分频 数，并且该分频数可以被写入熔丝电路501中。
图9是示出根据第四实施例的存储器的结构示例的框图。通过向第一 实施例(图4)增加恒定电流/恒定电压源生成电路601来准备本实施例 (图9)。以下将说明本实施例与第一实施例不同的特征。虽然在第一实 施例中通过控制分频数来调节刷新请求信号S2的周期，但是本实施例通 过控制恒定电流值或恒定电压值来调节刷新请求信号S2的周期。
熔丝电路102和测试电路103经由选择电路104将恒定电流值或恒定 电压值的指示信号输出到恒定电流泡定电压源生成电路601。恒定电流准 定电压源生成电路601生成具有所指示的恒定电流值或恒定电压值的恒定 电流或恒定电压。振荡器105生成具有对应于所生成的恒定电流或恒定电 压的周期的振荡信号Sl。响应于恒定电流或恒定电压，振荡信号Sl的周 期改变。分频器106对振荡信号Sl进行分频以输出刷新请求信号S2，并 且对振荡信号Sl进行计数以输出计数值S3。其他操作与第一实施例相 同。
图10是示出恒定电压生成电路601和振荡器105的结构示例的电路 图。电流源701和可变电阻702串联连接在源电压和参考电位之间。比较 器703输出可变电阻702的电压和振荡器105的电压之间的比较结果。p 沟道MOS场效应晶体管704的源极连接到源电压，栅极连接到比较器703 的输出端子，并且漏极连接到振荡器105。通过改变可变电阻702的电阻 值，可以控制供应到振荡器105的恒定电压值。振荡器105生成具有响应 于恒定电压值的周期的振荡信号。
图11是示出恒定电流生成电路601和振荡器105的结构示例的电路 图。n沟道MOS场效应晶体管802的源极连接到参考电位，并且栅极和漏 极经由电流源801连接到源电压。n沟道MOS场效应晶体管803的源极连 接到参考电位，栅极连接到晶体管802的栅极，并且漏极经由振荡器105 连接到源电压。晶体管803的沟道宽度(栅极宽度)是晶体管802的沟道 宽度的整数倍，并且是可变的。更具体地，晶体管803由并联连接的多个 晶体管构成，并且沟道宽度可以通过改变并联连接的数目而被改变。通过
改变晶体管803的沟道宽度，可以控制供应到振荡器105的恒定电流值。 振荡器105生成具有响应于恒定电流值的周期的振荡信号。
图12是示出另一恒定电流生成电路601和振荡器105的结构示例的电 路图。p沟道MOS场效应晶体管901的源极连接到源电压，并且其栅极和 漏极经由电流源903连接到参考电位。p沟道MOS场效应晶体管902的源 极连接到源电压，其栅极连接到晶体管901的栅极，并且漏极经由振荡器 105连接到参考电位。晶体管902的沟道宽度是晶体管901的沟道宽度的 整数倍，并且是可变的。更具体地，晶体管902由并联连接的多个晶体管 构成，并且沟道宽度可以通过改变并联连接的数目而被改变。通过改变晶 体管902的沟道宽度，可以控制供应到振荡器105的恒定电流值。振荡器 105生成具有响应于恒定电流值的周期的振荡信号。
与第一实施例类似地，本实施例可以通过一次测量、以高精度测得振 荡信号Sl的周期，并且可以容易地防止刷新请求信号S2的周期变化。
通过检查与所计数的振荡数一致的参考数，可以容易地测得振荡信号 的振荡数。因此，可以防止振荡信号的周期变化。
在各个方面都应认为这些实施例是说明性而非限制性的，并且落入权 利要求的等价物的含义和范围内的所有改变因此意欲被包括在其中。可以 以其他具体的形式来实现本发明，而不背离本发明的精神和实质特性。
本申请基于并要求2007年7月10日递交的在先日本专利申请第 2007-181367号的优先权，该日本专利申请的全部内容通过引用被结合于 此。
权利要求
1.一种振荡装置，包括振荡器，其根据使能信号生成振荡信号；计数器，其对所述振荡信号的振荡数进行计数，并且在由第一信号所指示的振荡数处复位；以及比较器，其将所计数的振荡数与参考数进行比较。
2. 如权利要求1所述的振荡装置，其中所述振荡器生成振荡信号，所 述振荡信号用于生成存储器的刷新请求信号。
3. 如权利要求1所述的振荡装置，其中所述计数器包括第一分频器， 所述第一分频器通过对所述振荡信号进行分频来生成第一分频信号。
4. 如权利要求3所述的振荡装置，还包括 设定单元，其设定所述第一分频器的分频数。
5. 如权利要求1所述的振荡装置，还包括 设定单元，其设定所述振荡器的振荡周期。
6. 如权利要求4所述的振荡装置，其中所述设定单元根据温度来设定 所述第一分频器的分频数。
7. 如权利要求4所述的振荡装置，还包括 温度检测器，其检测温度，其中所述设定单元根据所检测到的温度来设定所述第一分频器的分频数。
8. 如权利要求3所述的振荡装置，还包括第二分频器，其通过对所述第一分频信号进行分频来生成第二分频信 号，并且根据温度来输出所述第一分频信号或所述第二分频信号。
9. 如权利要求8所述的振荡装置，还包括第一设定单元，其设定所述第一分频器的分频数；以及 第二设定单元，其设定所述第二分频器的分频数。
10. 如权利要求4所述的振荡装置，其中所述设定单元包括存储所述 分频数的熔丝电路。
11. 一种存储器，包括振荡装置；存储数据的存储器；以及存储器控制器，其基于第一分频信号来控制所述存储器的刷新操作，其中所述振荡装置，包括振荡器，其根据使能信号生成振荡信号；计数器，其对所述振荡信号的振荡数进行计数，并且在由第一信号所指示的振荡数处复位；以及比较器，其将所计数的振荡数与参考数进行比较，并且 其中所述计数器包括第一分频器，所述第一分频器通过对所述振荡信号进行分频来生成所述第一分频信号。
12. —种调节振荡装置的方法，包括 利用振荡器进行振荡以根据使能信号来生成振荡信号； 利用计数器对所述振荡信号的振荡数进行计数，并且选择是否在由第一信号所指示的振荡数处复位；并且利用比较器对所计数的振荡数和参考数进行比较。
13. 如权利要求12所述的调节振荡装置的方法，还包括 通过利用第一分频器对所述振荡信号进行分频来生成第一分频信号；并且根据所述比较结果来设定所述第一分频器的分频数。
14. 如权利要求13所述的调节振荡装置的方法，还包括 在第一温度时执行所述振荡、所述计数和所述比较以设定所述分频数；并且在第二温度时执行所述振荡、所述计数和所述比较以设定所述分频数。
15. 如权利要求13所述的调节振荡装置的方法，还包括 通过利用第二分频器对所述第一分频信号进行分频来生成第二分频信号；并且根据温度来输出所述第一分频信号或所述第二分频信号。
16. 如权利要求13所述的调节振荡装置的方法，还包括 将所述分频数写入熔丝电路中。
17. 如权利要求12所述的调节振荡装置的方法，其中所述振荡信号用于生成存储器的刷新请求信号。
全文摘要
本发明提供了振荡装置、调节振荡装置的方法和存储器。振荡装置包括振荡器，其根据使能信号生成振荡信号；计数器，其对振荡信号的振荡数进行计数，并且能够在由第一信号所指示的振荡数处复位；以及比较器，其将所计数的振荡数与参考数进行比较。
文档编号G11C11/406GK101345081SQ200810126880
公开日2009年1月14日 申请日期2008年7月10日 优先权日2007年7月10日
发明者富田浩由 申请人:富士通微电子株式会社