專利名稱：根據(jù)集成電路的溫度變化實施的操作控制的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及根據(jù)集成電路的溫度變化進行的操作控制。
背景技術：
作為半導體存儲裝置，可使用DRAM和SRAM。眾所周知，DRAM與SRAM相比價格低且容量大，但需要更新操作，另一方面，SRAM則不需要更新操作，且使用簡單，但與DRAM相比，價格高且容量小。
作為具備DRAM和SRAM雙方優(yōu)點的半導體存儲裝置，眾所周知是模擬SRAM(叫做VSRAM或PSRAM)。模擬SRAM與DRAM同樣，具有包括動態(tài)存儲單元的存儲單元，和在內(nèi)部進行更新操作的內(nèi)置更新控制單元。因此，與模擬SRAM連接的外部設備(例如CPU)并不感覺到更新操作，就可以在模擬SRAM中進行存取(數(shù)據(jù)的讀出和寫入)。
近年來隨著手提電話的普及，手提電話也配置了半導體存儲裝置。
發(fā)明內(nèi)容
作為手提電話所配置的半導體存儲裝置，以下所述問題可利用高價的SRAM來解決。即，作為手提電話所配置的半導體存儲裝置，希望耗電量低及待機時電流消耗小，但是，在一般情況下，DRAM和利用更新操作的模擬SRAM的電流消耗與SRAM相比高出10倍以上，所以在手提電話上并不希望配置DRAM和模擬SRAM，也就是說，以往手提電話使用的是高價SRAM，另一方面，SRAM是高價的，而且模擬SRAM具有與SRAM同等的低電流消耗，因此希望使用低價的模擬SRAM。
本發(fā)明的目的是為了解決上述問題，在模擬SRAM之類的半導體存儲裝置中，提供實現(xiàn)與SRAM同等的低電流消耗的技術。
為了解決上述問題，本發(fā)明所涉及的半導體存儲裝置特征為，包括具有動態(tài)存儲單元的存儲單元；具有用于決定所述存儲單元的更新操作實施同步信號且產(chǎn)生更新同步信號的更新定時器，并至少按照更新同步信號，在所述存儲單元中，實施更新操作的更新控制單元；與所述存儲單元在同一襯底上形成的pn接合區(qū)域中，包括設定在截止狀態(tài)的特定的pn接合區(qū)域，具有在特定pn接合區(qū)域輸出漏電流的溫度檢測元件，并根據(jù)由溫度檢測元件輸出的漏電流，檢測半導體存儲裝置溫度變化的溫度檢測單元；以及根據(jù)溫度檢測單元的檢測結果，控制更新同步信號產(chǎn)生周期的溫度特性控制單元。
存儲單元的更新周期，可以由存儲單元的數(shù)據(jù)保存時間來決定。其數(shù)據(jù)的保存時間根據(jù)存儲單元的溫度(嚴格的來說，存儲單元所含的晶體管的pn接合區(qū)域(pn接合部分)中結點的溫度)變化，半導體存儲裝置的溫度如果高，則數(shù)據(jù)保存時間就短，反之，如果溫度低，則時間就長。
本發(fā)明所涉及的半導體存儲裝置，其中，從溫度檢測元件輸出的漏電流，由于根據(jù)半導體存儲裝置的溫度而變化，所以，可以調整半導體存儲的更新周期。如果更新周期長，更新的次數(shù)就相對減少，所以更新中消耗的電流也會減少。也就是說，根據(jù)半導體存儲裝置的溫度變化及利用控制更新周期，就可以控制更新中的電流消耗。其結果，可以實現(xiàn)與SRAM同等的低電流消耗。另外，所謂“半導體存儲裝置的溫度”就是存儲單元及溫度檢測元件的pn接合區(qū)域(pn接合部分)中結點的溫度或者說是半導體存儲裝置的環(huán)境溫度。
優(yōu)選的是，半導體存儲裝置中溫度檢測單元，具有不同漏電流的多個溫度檢測元件，根據(jù)所選擇的一個溫度檢測元件的輸出，檢測半導體存儲裝置的溫度變化。
所述構成可以控制溫度檢測元件的偏差。
作為特定的pn接合區(qū)域，可以使用設定在截止狀態(tài)的動態(tài)元件。
例如，作為動態(tài)元件可以使用晶體管或二極管。
本發(fā)明涉及的集成電路其特征在于，包括一個特定電路；與該特定電路在同一襯底上形成的pn接合區(qū)域中，包括設定在截止狀態(tài)的特定的pn接合區(qū)域，具有輸出流動在特定的pn接合區(qū)域的漏電流的溫度檢測元件，并根據(jù)由溫度檢測元件輸出的漏電流，檢測集成電路溫度變化的溫度檢測單元；以及根據(jù)溫度檢測單元的檢測結果，控制特定電路的特定的操作特性的溫度特性控制單元。
根據(jù)本發(fā)明的集成電路，其中，由溫度檢測元件輸出的漏電流是根據(jù)集成電路的溫度而變化的，由此可以控制特定電路的特定操作的特性。另外，所謂“集成電路的溫度”是指特定電路及溫度檢測元件中所含的pn接合區(qū)域中結點的溫度，或者是指集成電路的環(huán)境溫度。
優(yōu)選的是，集成電路中，溫度檢測單元具有用于檢測不同漏電流的多個溫度檢測元件，根據(jù)所選擇的一個溫度檢測元件的輸出，檢測集成電路的溫度變化。
所述構成可以控制溫度檢測元件的偏差。
作為特定的pn接合區(qū)域，可以使用設定在截止狀態(tài)的動態(tài)元件。
例如，作為動態(tài)元件可以使用晶體管或二極管。
該集成電路中的特定電路是振蕩電路。
溫度特性控制單元，根據(jù)溫度檢測單元的檢測結果，可以控制振蕩電路的振蕩周期。
另外，該特定電路是延遲電路。
溫度特性控制單元，根據(jù)溫度檢測單元的檢測結果，也可以控制延遲電路的延遲量。
如果根據(jù)這種構成，根據(jù)集成電路的溫度變化，可以調整振蕩電路的振蕩周期及延遲電路的延遲量。
本發(fā)明涉及的檢測集成電路溫度變化的溫度檢測元件，其特征在于，集成電路所形成的半導體襯底上的pn接合區(qū)域中，具有設定在截止狀態(tài)的特定的pn接合區(qū)域，隨集成電路內(nèi)的溫度變化而變化并輸出流動在特定的pn接合區(qū)域的漏電流。
利用本發(fā)明的溫度檢測元件可以檢測集成電路的溫度變化。
本發(fā)明的優(yōu)點在于可以應用于以下各個方面。例如，用具有半導體存儲裝置、半導體存儲裝置的控制方法、半導體存儲裝置的電子儀器及具有集成電路、集成電路的控制方法、集成電路的電子儀器等。
所述本發(fā)明的“半導體襯底”不僅包括硅(Si)襯底，也包括SOI(Silicon on insulator)襯底及半導體領域形成的玻璃襯底等的絕緣襯底。
附圖簡要說明
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的存儲器芯片300的端子構成示意圖。
圖2示出了根據(jù)芯片選擇信號#CS和低耗信號ZZ的信號強度，存儲器芯片300操作狀態(tài)的區(qū)分示意圖。
圖3示出了存儲器芯片300操作概要的同步圖表。
圖4示出了存儲器芯片300內(nèi)部構成的框圖。
圖5示出了如圖4所示的更新定時器70實施例的流程圖。
圖6示出了可變周期振蕩單元72的內(nèi)部構成實施例的簡要電路圖。
圖7示出了振蕩周期控制單元74的內(nèi)部構成實施例的電路圖。
圖8示出了第一開關電路SW0的實施例示意圖。
圖9示出了使用環(huán)境溫度Ta在-20℃～85℃的范圍內(nèi)數(shù)據(jù)保存時間tch實施例的示意圖。
圖10示出了如圖9所示的本實施例的更新周期trf的消耗電流Irf的示意圖。
圖11示出了應用根據(jù)本發(fā)明的半導體存儲裝置的電子儀器的實施例，手提電話的側視圖。
圖12示出了如圖11所示的手提電話600的電路框圖。
具體實施例方式
以下根據(jù)實施例對本發(fā)明的實施方式進行說明。
A.存儲器芯片的端子構成與操作狀態(tài)概要；B.存儲器芯片的內(nèi)部構成；C.更新定時器的內(nèi)部構成；C1.可變周期振蕩單元；C2.振蕩周期控制單元；C3.更新周期的控制；D.電子儀器的應用實例；E.其他。
A.存儲器芯片的端子構成與操作狀態(tài)概要作為本發(fā)明的實施例，圖1示出了存儲器芯片300的端子構成示意圖。存儲器芯片300具有以下端子A0～A19地址輸入端子(20個)，#CS芯片選擇輸入端子，ZZ低耗輸入端子，#WE允許寫入輸入端子，#OE允許輸出輸入端子，#LB低信息組信號輸入端子，#UB高信息組信號輸入端子，IO0～IO15輸入輸出數(shù)據(jù)端子(16個)。
以下說明中端子名和信號名使用相同的符號。端子名(信號名)前面帶有#的意味著是負邏輯。地址輸入端子A0～A19與輸入輸出數(shù)據(jù)端子IO0～IO15分別設置為多個，如圖1的簡單描述所示。
該存儲器芯片300采用通常非同期型SRAM相同的順序，其構成為可以選擇的模擬SRAM(VSRAM)。但是與SRAM不同，由于可以使用動態(tài)存儲單元，所以在所定期限內(nèi)不需要更新。也就是說，存儲器芯片300中內(nèi)置包括更新定時器70的更新控制單元。本說明書中將外部設備(控制設備)的數(shù)據(jù)讀出與寫入的操作叫做“外部選擇”，將內(nèi)置的更新控制單元的更新操作叫做“內(nèi)部更新”或只叫做“更新”。
存儲器芯片300中，設置有用于檢測輸入地址A0～A19之一進行一位以上變化的地址轉移檢測電路110。然后，存儲器芯片300內(nèi)的電路根據(jù)地址轉移檢測電路110供給的地址轉移信號進行操作。例如，外部選擇和內(nèi)部更新的調整，可以根據(jù)地址轉移信號進行。以下說明中，將地址轉移檢測電路110叫做“ATD電路”；將地址轉移信號叫做“ATD信號”。
圖1所示的芯片選擇信號#CS和低耗信號ZZ是用于控制存儲器芯片300操作狀態(tài)的信號。圖2是按照芯片選擇信號#CS和低耗信號ZZ的信號強度，表示存儲器芯片300操作狀態(tài)區(qū)分的示意圖。本說明書中，“H強度”表示2個信號值的2個強度中的強度“1”；“L強度”則表示強度“0”。
芯片選擇信號#CS是L強度(有效的)、低耗信號ZZ是H強度時，為提前/記錄運行周期(以下叫做“運行周期”或“提前/記錄周期”)。運行周期中可以實施外部選擇，在適當時機可實施內(nèi)部更新。
芯片選擇信號#CS和低耗信號ZZ同時為H強度時，為備用周期。在備用周期時禁止實行外部選擇，這時所有的代碼為非活性狀態(tài)。但是，進行內(nèi)部更新時，用更新的地址可以將指定的代碼激活。
如果芯片選擇信號#CS在H強度(無效的)而低耗信號ZZ為L強度時。存儲器芯片300向低耗狀態(tài)(也叫做“能量降低狀態(tài)”)變化。在低耗狀態(tài)，除了更新操作所需的電路以外，其他都處于停止狀態(tài)。由于低耗狀態(tài)時存儲器內(nèi)數(shù)據(jù)處于備用狀態(tài)，所以消耗的電力極少。
更新操作在運行周期和備用周期中，可以以第一更新模式實施；在低耗狀態(tài)下也可以第二更新模式實施。第一更新模式中，更新定時器70產(chǎn)生更新同步信號后，與ATD信號同步開始更新操作。另一方面，第二更新模式中，更新定時器70一旦產(chǎn)生更新同步信號，馬上開始更新操作。用第二更新模式的更新操作，由于與ATD信號非同步進行，所以不需要地址A0～A19的輸入。如此說來，該存儲器芯片300按照分別適宜三種操作狀態(tài)的更新模式進行更新。這兩種模式的更新操作后面有詳細說明。
圖1所示的地址A0～A19是20位。指定1兆位的地址。并且，輸入輸出數(shù)據(jù)IO0～IO15是一個代碼部分16位的數(shù)據(jù)。即，地址A0～A19的一個值為16位(1個代碼)，一次可以輸入輸出IO0～IO15位的數(shù)據(jù)。
在運行周期中，允許寫入信號#WE為L強度時，為記錄周期；如果其為H強度時為提前周期。并且，輸出信號#OE為L強度時，可以由輸入輸出數(shù)據(jù)端子IO1～IO15輸出。低信息組信號#LB和高信息組輸入信號#UB是用于1個代碼(16位)的低信息和高信息之一的關于一個信息的讀出和寫入的控制信號。例如，將低信息組信號#LB設定為L強度，高信息組信號#UB設定為H強度，則只進行1個代碼的低信息8位的讀出和寫入。圖1中省略了電源端子。
圖3是存儲器芯片300的操作概要的同步圖表。圖2所示的三種操作狀態(tài)(運行、備用、低耗)中無論是哪個，根據(jù)芯片選擇信號#CS和低耗信號ZZ的變化，都可以隨時判斷。圖3最初的三個周期是運行周期。運行周期中根據(jù)寫入信號#WE的強度，可以讀出(提前周期)和寫入(記錄周期)。另外，ATD信號的最短周期Tc(即，地址A0～A19)變化的最短周期)相當于該存儲器芯片300的循環(huán)時間(也叫做循環(huán)周期)。循環(huán)時間Tc可以設定為例如在大約50ns至100ns范圍內(nèi)。
在圖3所示的第四個周期中，由于芯片選擇信號#CS變?yōu)镠強度，所以可以開始備用周期。第五個周期中，由于低耗信號ZZ下降到L強度，所以存儲器芯片300為低耗狀態(tài)。另外，如圖3(a)所示地址A0～A19不變化時，不生成ATD信號。
B.存儲器芯片的內(nèi)部構成圖4是存儲器芯片300內(nèi)部構成的框圖。該存儲器芯片300包括數(shù)據(jù)輸入輸出緩沖存儲器10、存儲單元20、及地址緩沖存儲器60。
存儲單元20可分為四個區(qū)組20A～20D。第一個區(qū)組20A包括存儲單元的次數(shù)組22A、行解調器24A、和列解調器26A、及柵極28A。其他區(qū)組20B～20D也同樣。由于各區(qū)組20A～20D的構成基本相同，所以下面主要對第一區(qū)組20A及有關的電路進行說明。
第一區(qū)組20A的構成與典型的DRAM存儲單元相同。即，次數(shù)組22A是晶體管/電容器型的多個存儲單元排列而成的陣列。代碼線和位對線(也叫做數(shù)據(jù)對線)與各存儲單元連接。在按照供給的地址選擇次數(shù)組22A中的多個代碼線之一后激活包括行驅動器的行解調器24A。列解調器26A包括列驅動器，按照列供給的地址同時選擇次數(shù)組22A中的多個位對線中的一個代碼(16位)部分的位對線。柵極28A包括讀出電路和寫入電路，可以進行數(shù)據(jù)輸入輸出緩沖存儲器10和次數(shù)組22A之間的數(shù)據(jù)讀取。另外，區(qū)組20A中也可以設置沒有圖示的預充電電路和讀出放大器等。
地址緩沖存儲器60將外部設備賦予的20位地址A0～A19供給其他內(nèi)部電路。最低的2位地址A0～A1用于選擇四個區(qū)組20A～20D中的其中一個區(qū)組。并且，作為列地址，與區(qū)組地址A0～A1相比，可以使用中間的6位地址A2～A7，作為行地址可以使用最高位的12位地址A8～A19。因此，根據(jù)區(qū)組地址A0～A1可選擇四個區(qū)組地址20A～20D之一，從所選擇的區(qū)組中，根據(jù)列地址A2～A7和行地址A8～A19，可以選擇一個代碼(16位)的存儲單元。所選擇的存儲單元的一個代碼部分的數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)輸入輸出緩沖存儲器讀出或者寫入。即，外部設備根據(jù)一個地址A0～A19的輸入，可以同時在一個區(qū)組內(nèi)的一個代碼部分的存儲單元中進行存取。
行前置解調器30A～30D、控制器40A～40D、和更新請求信號產(chǎn)生電路50A～50D按此順序分別與各區(qū)組20A～20D連接。在存儲器芯片300內(nèi)設置有更新定時器70、更新計數(shù)控制器90、更新計數(shù)器100、ATD(地址轉移檢測)電路110、及行地址轉移檢測(RATD)電路130。
ATD電路110檢測由外部設備供給的20位地址A0～A19之一，是否有1位以上的變化，檢測出變化時，如圖3(a)所示生成ATD信號。
圖4的更新定時器70是每個更新周期產(chǎn)生更新同步信號RFTM的電路。該更新定時器70后面將進一步說明。
更新請求信號產(chǎn)生電路50A～50D，根據(jù)由更新定時器70供給的更新同步信號RFTM，產(chǎn)生用于各區(qū)組20A～20D的更新請求信號RFREQ0～RFREQ3。該更新請求信號RFREQ0～RFREQ3將分別供給相對應的控制器40A～40D。
與更新請求信號RFREQ0～RFREQ3同步，向控制器40A～40D提供外部設備所分配的區(qū)組地址A0～A1。更新請求信號RFREQ0～RFREQ3的意思是應該開始四個區(qū)組20A～20D的更新操作。并且，運行周期中區(qū)組地址A0～A1所示四個區(qū)組20A～20D之一是否要求進行外部存取。于是，控制器40A～40D根據(jù)其信號RFREQ0～RFREQ3和A0～A1，對四個區(qū)組的外部存取和內(nèi)部更新進行調整。這種調整，具體來說，就是根據(jù)分別設定外部存取實施信號#EX0～#EX3和更新實施信號#RF0～#RF3的輸出強度進行。
行前置解調器30A～30D，按照外部存取實施信號#EX0～#EX3和更新實施信號#RF0～#RF3的強度，從外部設備給予的行地址A8～A19，從更新計數(shù)器100給予的更新地址RFA8～RFA19中選擇一個后，供給行解調器24A～24D。這兩種地址A8～A19和RFA8～RFA19的選擇，每個行前置解調器都可以獨立完成。例如，對于第一區(qū)組20A，在有外部存取要求的情況下，有更新請求時，第一行前置解調器30A選擇行地址A8～A19后，供給第一區(qū)組20A，其他行前置解調器30B～30D選擇更新地址RFA8～RFA19后，分別供給對應的區(qū)組20B～20D。另外，第一行前置解調器30A，對于第一區(qū)組20A外部存取結束后，將更新地址RFA8～RFA19供給第一區(qū)組20A。
更新計數(shù)控制器90，在所有四個區(qū)組20A～20D中按照同一更新地址RFA8～RFA19檢測更新操作是否完成。這種檢測是根據(jù)了解四種更新請求信號RFREQ0～RFREQ3的強度變化進行。四個區(qū)組20A～20D的更新操作如果完成，更新計數(shù)控制器90就將計數(shù)完成信號#CNTUP供給更新計數(shù)器100。更新計數(shù)器100按照計數(shù)完成信號#CNTUP，將更新地址RFA8～RFA19的值進行一次計數(shù)。
存儲器芯片300除了圖4所示的電路以外，隨著芯片選擇信號#CS和低耗信號ZZ，根據(jù)控制芯片內(nèi)電路的操作狀態(tài)的控制器、各種允許寫入信號#WE、#OE、#LB、#UB，具有控制輸出狀態(tài)的控制器等，圖4中有所省略。
另外，圖4所示除了數(shù)據(jù)輸入輸出緩沖存儲器10和地址緩沖存儲器60及存儲單元20的電路部分(30A～30D、40A～40D、50A～50D、70、90、100、110、130)，還包括本發(fā)明的更新控制單元。
因此，關于地址A0～A19，如上所述，不必要將行地址限定在A8～A19、將列地址限定在A2～A7、將區(qū)組地址限定為A0、A1。行地址、列地址、及區(qū)組地址可任意組合。
C.更新定時器的內(nèi)部構成圖5示出了如圖4所示的更新定時器70實施例的流程圖。更新定時器70包括可變周期振蕩單元72和振蕩周期控制單元74。
可變周期振蕩單元72生成表示更新周期trf的更新同步信號RFTM。更新周期trf如后面所述，根據(jù)由振蕩周期控制單元74供給的控制信號RCTL進行設定。
以下對可變周期振蕩單元72及振蕩周期控制單元74分別進行說明。
C1.可變周期振蕩單元圖6示出了可變周期振蕩單元72的內(nèi)部構成實施例的簡單電路圖。該可變周期振蕩單元72由5個變頻器710A～710E的環(huán)路存儲振蕩器710構成。5個變頻器710A～710E由于具有同樣的電路構成，因此，以下以第一變頻器710A為中心進行說明。
第一變頻器710A是由1組的p型MOS晶體管(以下稱為“pMOS”)711和n型MOS晶體管(以下稱為“nMOS”)712構成的CMOS變頻器。但是，在pMOS711的源極(S)側，作為將驅動電流供給pMOS711的電流源，可設置pMOS713(以下稱為電流源713)。另外，在nMOS712的源極(S)側，作為將驅動電流供給nMOS712的電流源，也可設置nMOS714(以下稱為“電流源714”)。
作為電流源的pMOS713的柵極(G)，用于決定驅動電流的偏流電壓Vbs1由偏流電路720供給。同樣。作為減少電流的nMOS714的柵極(G)，其偏流電壓Vbs2由偏流電路720供給。
作為偏流電路720的恒定電流源721、與此連接的pMOS722及第一變頻器710A的電流源，構成電流密勒電路。該電流密勒電路中，由pMOS713輸出的驅動電流Ip，利用流動在偏流電路720的pMOS722的操作電流Ir，用IpM1·Ir表示。其中，M1是所述電流密勒電路的密勒系數(shù)，根據(jù)偏流電路720的pMOS722的柵極尺寸比(柵極長與柵極寬之比)與作為電流源的pMOS713的柵極的尺寸比之比確定。
另外，作為偏流電路720的恒定電流源721、與此連接的兩個pMOS722和723、與pMOS723連接的nMOS724、第一變頻器710的電流源的nMOS714也同樣構成電流密勒電路。該電流密勒電路中由nMOS714輸出的驅動電流In用InM2·Ir表示。其中，M2是所述電流密勒電路的密勒系數(shù)，根據(jù)偏流電路720的pMOS722的柵極的尺寸比與pMOS723柵極的尺寸比及偏流電路720的nMOS724的柵極的尺寸比與nMOS714的柵極的尺寸比的乘數(shù)值確定。
因此，第一變頻器710A的驅動電流Ip及In根據(jù)偏流電路720的pMOS722的操作電流Ir進行變化，操作電流Ir如果大，驅動電流就大，反之則小。
在這里，第一變頻器710A的操作速度，即延遲時間td，根據(jù)驅動電流Ip、In進行變化。具體地說，驅動電流Ip和In如果大，延遲時間td就短；驅動電流Ip和In如果小，延遲時間td就長。
所以，第一變頻器710A的延遲時間td根據(jù)流動在偏流電路720的pMOS722的操作電流Ir變化。另外，第二～第五變頻器710B～710E也同樣。
因此，如果環(huán)路存儲振蕩器710的振蕩周期為tosc，第一變頻器710A～第五變頻器710E的各延遲時間為td，則tosc2·(5·td)。如上所述，各變頻器710A～710E的延遲時間td，由于依賴于偏流電路720的pMOS722的操作電流Ir，所以，環(huán)路存儲振蕩器710的振蕩周期tosc也依賴于pMOS722的操作電流Ir變化。
另外，pMOS722的操作電流Ir，用控制信號RCTL的控制電流Itc1與由恒定電流源721輸出的恒定電流Io之和表示。因此，pMOS722的操作電流Ir，根據(jù)控制電流Itc1的變化而變化。所以，環(huán)路存儲振蕩器710的振蕩周期tosc根據(jù)控制電流Itc1進行設定。
用環(huán)路存儲振蕩器710生成的振蕩信號，作為更新同步信號RFTM，通過波形整形電路730及輸出變頻器740輸出。因此，更新周期trf相當于環(huán)路存儲振蕩器710的振蕩周期tosc。
另外，波形整形電路730具有改善由環(huán)路存儲振蕩器710生成的振蕩信號的升高波形及下降波形的功能，可以控制流過輸出變頻器740的貫通電流。
C2.振蕩周期控制器圖7示出了振蕩周期控制單元74的內(nèi)部構成實施例的電路圖。該振蕩周期控制單元74包括溫度檢測單元750和控制信號輸出單元760。
溫度檢測單元750由五個溫度檢測元件TD0～TD4及對應于各溫度檢測元件TD0～TD4的開關電路SW0～SW4構成。各個溫度檢測元件TD0～TD4是根據(jù)各個柵極不同設計尺寸的pMOS構成。構成各個溫度檢測元件TD0～TD4的pMOS的柵極(G)及源極(S)側與兩個電源Vdd、Vss中的高電壓側Vdd連接。由此，各個溫度檢測元件TD0～TD4的pMOS，在各自的源極(S)和柵極(G)之間的pn接合部分，不添加順時針方向的電壓，設定為截止狀態(tài)。另外，在柵極(G)源極(S)添加更高的電壓，即，在源極(S)和柵極(G)之間的pn接合部分，也可提供反向電壓，設定為截止狀態(tài)。各自的漏極(D)，與對應的開關電路SW0～SW4的輸入IO1連接。接著，各開關電路SW0～SW4的輸出IO0相互連接的同時，可與控制信號輸出單元760連接。
第一開關電路SW0中可以輸入兩種開關信號TSLEAK0、OPLEAK0。同樣，第二～第五開關電路SW1～SW4中，分別輸入兩種類型的開關信號TSLEAK1～TSLEAK4、OPLEAK1～OPLEAK4。這些開關信號TSLEAK0～TSLEAK4、OPLEAK0～OPLEAK4，按照后面所述的操作模式，可由沒有圖示的開關信號產(chǎn)生單元輸出。
圖8示出了第一開關電路SW0的實施例示意圖。該開關電路SW0如圖8(A)所示，由開關812及開關控制部件814構成。在開關電路SW0中，如圖8(B)所示，根據(jù)在TEST端子輸入的第一試驗模式的開關信號TSLEAK0及在FUSE端子輸入的第一操作模式的開關信號OPLEAK0的信號強度，控制開關812的狀態(tài)。即，在試驗模式中，根據(jù)第一操作模式開關信號OPLEAK0，以FUSE端子為L強度，根據(jù)第一試驗模式開關信號TSLEAK0的TEST端子的強度，可以控制開關812的狀態(tài)。具體地說，TEST端子如果是H強度，開關812設定為ON狀態(tài)，如果是L強度，則設定為OFF狀態(tài)。另外，在操作模式中，根據(jù)第一試驗模式開關信號TSLEAK0，以TEST端子為L強度，按照第一操作模式開關信號OPLEAK0的FUSE端子的強度，可以控制開關812的狀態(tài)。具體地說，F(xiàn)USE端子如果是H強度，開關812設定為OFF狀態(tài)，如果是L強度則設定為ON狀態(tài)。
第二～第五的開關電路SW1～SW4也同樣。因此，在試驗模式中，若輸入到五個開關電路SW0～SW4的操作模式開關信號OPLEAK0～OPLEAK4全部為L強度，將試驗模式開關信號TSLEAK0～TSLEAK4之一為H強度，則可將對應的開關電路設定為ON狀態(tài)。另外，在操作模式中，若輸入到五個開關電路SW0～SW4中的試驗模式開關信號TSLEAK0～TSLEAK4全部為L強度，且操作模式開關信號OPLEAK0～OPLEAK4之一為L強度，則可將對應的開關電路設定為ON狀態(tài)。
圖7的溫度檢測單元750中，五個溫度檢測元件TD0～TD4之一，如上所述，要根據(jù)相對應的開關電路SW0～SW4選擇，由所選擇的一個溫度檢測元件輸出漏電流Ioff(Ioff0～Ioff4之一)。
該漏電流Ioff依賴于存儲器芯片300的環(huán)境溫度Ta(嚴格的說，是溫度檢測元件設定在截止狀態(tài)的pn接合部分(pn接合區(qū)域)的結點溫度Tj)，其特性為環(huán)境溫度Ta高，漏電流就大，如果低就小。相對于溫度檢測信號的溫度檢測電流Itmp，由溫度檢測單元750輸出。作為溫度檢測信號，溫度檢測電流Itmp可輸入到控制信號輸出單元760。
控制信號輸出單元760是由兩個nMOS762和764構成的電流密勒電路。因此，作為由控制信號輸出單元760輸出的控制信號RCTL的控制電流Ict1，用Ict1M3·Itmp表示。在這里，M3是電流密勒電路的密勒系數(shù)，由第一nMOS762的柵極的尺寸比與第二nMOS764的柵極的尺寸比之比確定。
如上所述，決定控制電流Ict1的溫度檢測電流Itmp，相當于溫度檢測單元750中所選擇的溫度檢測元件的漏電流Ioff。因此，由溫度檢測電流Itmp決定的控制電流Ict1也依賴于環(huán)境溫度Ta而變化，如果環(huán)境溫度Ta高，控制電流就大，如果低則小。另外，可變周期振蕩單元72的振蕩周期tosc，即更新周期trf，按照控制電流Ict1進行變化。因此，更新周期trf根據(jù)環(huán)境溫度Ta變化，如果環(huán)境溫度Ta高，則短，如果環(huán)境溫度Ta低，則長。關于環(huán)境溫度Ta和更新周期trf的關系，后面進一步說明。
如上所述，控制電流Ict1是設定可變周期振蕩單元72的振蕩周期tosc，即更新周期trf，的參數(shù)。為了得到高精度的周期信號，希望控制電流Ict1也是高精度的。
但是，作為決定控制電流Ict1參數(shù)的溫度檢測元件，其pMOS的漏電流Ioff，與pMOS柵極的長度制造有很大關系，對于設計值來說，有可能存在很大偏差。因此，根據(jù)該漏電流Ioff決定的控制電流Ict1的值也可能有大的偏差，從而形成更新周期trf的設計值偏差。
于是，為了提高更新周期trf的精度，如上所述，本實施例的溫度檢測單元750的柵極長度的設計尺寸具有5種不同的溫度檢測元件TD0～TD4，可以選擇最適宜的溫度檢測元件。
選擇最適宜的溫度檢測元件方法如下所述。
首先，在試驗模式中，將操作模式開關信號OPLEAK0～OPLEAK4設定為L強度，將試驗模式開關信號TSLEAK0～TSLEAK4順序設定為H強度，順序選擇五個溫度檢測元件TD0～TD4，根據(jù)調整可變周期振蕩單元72的振蕩周期tosc，即更新周期trf，決定最適宜的溫度檢測元件。然后，在實際使用的操作模式中，試驗模式開關信號TSLEAK0～TSLEAK4為L強度，操作模式開關信號OPLEAK0～OPLEAK4中，只將試驗模式中決定的最適宜的溫度檢測元件所對應的操作模式開關信號設定為L強度，將其他操作模式開關信號設定為H強度，這樣可以控制更新周期trf的偏差。
C3.更新周期的控制更新操作是為了保存各個存儲單元所記憶的數(shù)據(jù)，因此，更新周期trf可將各個存儲單元所記憶的數(shù)據(jù)設定在可保存的時間(數(shù)據(jù)保存時間)tch以下的間隔。以下為了便于說明，原則上，更新周期trf臨時設定為與數(shù)據(jù)保存時間tch相等的值。
圖9示出了使用環(huán)境溫度Ta在-20℃～85℃的范圍內(nèi)數(shù)據(jù)保存時間tch實施例的示意圖。圖9將最高的環(huán)境溫度Ta＝85℃的數(shù)據(jù)保存時間tch的值為1，如圖9所示，數(shù)據(jù)保存時間tch與Ta＝85℃的情況相比，Ta＝65℃大約為10倍，Ta＝25℃大約為100倍，Ta＝-20℃大約為1000倍。因此，更新周期trf可以按照環(huán)境溫度Ta使其變化。
實際存儲器使用的環(huán)境溫度Ta，為了確保穩(wěn)定的操作，與使用可能的最高溫的環(huán)境溫度Ta相比，大多設定在低的狀態(tài)。例如，實際使用環(huán)境溫度Ta為Ta≤65℃。在這種情況下，如圖9所示，環(huán)境溫度Ta≤65℃中數(shù)據(jù)保存時間tch與Ta＝85℃的情況相比，大約長10倍以上。因此，設定可能的更新周期trf與在環(huán)境溫度Ta＝85℃中設定的更新周期trf相比，至少可以長大約10倍。以下，將Ta＝85℃中設定的更新周期trf叫做“最小更新周期trf(min)”。
但是，以往的存儲器芯片的更新周期trf設定為保證使用的環(huán)境溫度Ta范圍內(nèi)的可保存數(shù)據(jù)的情況下，最高環(huán)境溫度Ta數(shù)據(jù)保存時間tch以下的確定周期。
另一方面，由構成本實施例的更新定時器70的可變周期振蕩單元72(圖6)輸出的更新同步信號RFTM的更新周期trf，如上所述，根據(jù)環(huán)境溫度Ta而變化。具體地說，環(huán)境溫度Ta如果高，更新周期trf就短，環(huán)境溫度Ta如果低，更新周期trf就長。這種變化與數(shù)據(jù)保存時間tch相同。
數(shù)據(jù)保存時間tch依賴于構成存儲單元的晶體管的截止狀態(tài)的漏電流。并且，該晶體管的漏電流根據(jù)環(huán)境溫度Ta(嚴格的說，是晶體管的pn接合部分的結點的溫度Tj)進行變化。另一方面，更新周期trf也如上所述，根據(jù)由溫度檢測單元750的溫度檢測元件輸出的漏電流Ioff進行變化。因此，本實施例中如圖9所述，也可以使根據(jù)環(huán)境溫度Ta進行變化的數(shù)據(jù)保存時間tch的更新周期trf進行變化。
另外，本實施例的更新周期trf如圖9所述，實際使用的環(huán)境溫度Ta范圍在Ta≤65℃時，基本上可以控制在一定的周期。但不僅限于此，根據(jù)環(huán)境溫度Ta的變化，也可以控制更新周期trf的變化。這種更新周期trf的變化特性，由可變周期振蕩單元72(圖6)的偏流電路720的pMOS722的操作電流Ir中的控制電流和恒定電流Io的比例決定。
因此，如果環(huán)境溫度Ta高，更新周期trf就短，如果環(huán)境溫度Ta低，更新周期trf就長。這樣，如果環(huán)境溫度Ta低，單位時間的更新次數(shù)就會減少，而且更新中的消耗電流Irf就會減少。即，更新中的消耗電流Irf與更新周期trf基本成反比。因此，根據(jù)環(huán)境溫度Ta的數(shù)據(jù)保存時間tch，如果可以使更新周期trf變化，就可以降低更新中的消耗電流Iff。
圖10示出了如圖9所示的本實施例的更新周期trf的消耗電流Irf的示意圖。圖10的消耗電流Irf，最高的環(huán)境溫度Ta＝85℃的值為1，如圖10所示，對于Ta＝85℃的消耗電流，在Ta≤65℃時大約可以降低1/10。
另外，本實施例的更新中的消耗電流Irf，更新周期trf如圖9所示，可以控制在Ta≤65℃，在Ta≤65℃以下基本上是一定的。更新周期trf，根據(jù)圖9的數(shù)據(jù)保存時間tch，也可以控制在Ta＜65℃范圍變化，在這種情況下，也可以使更新的消耗電流Irf變化。但本實施例的情況由于與以往的消耗電流Irf相比，可降低1/10，所以是有效的。
以上說明，本實施例的存儲器芯片300中，根據(jù)環(huán)境溫度Ta的存儲單元的數(shù)據(jù)保存時間tch，可以適當調整根據(jù)更新定時器70產(chǎn)生的更新同步信號RFTM的更新周期trf。其結果，在實際使用的環(huán)境溫度Ta范圍中，與以往相比可以降低更新中消耗電流Irf。
圖9所示的本實施例的更新周期trf的特性及圖10所示的更新中的消耗電流Irf，所示的實施例根據(jù)半導體器件的特性及電路構成，形成了各自不同的特性。但是，根據(jù)各場合中本實施例那樣的環(huán)境溫度Ta的數(shù)據(jù)保存時間tch，可以調整更新周期trf。
D.電子儀器的應用實例作為利用本發(fā)明的半導體存儲裝置的電子儀器的實施例，圖11所示為手提電話的側視圖。該手提電話600包括本體部分610和蓋部分620。本體部分610中設置了鍵盤612、液晶顯示部分614、聽筒部分616、和本體天線部分618。另外，蓋部分620設置了語音發(fā)出部分622。
圖12示出了如圖11所示的手提電話600的電路框圖。CPU630通過無線電脈沖線，與用于驅動鍵盤612、液晶顯示部分614的LCD驅動632、SRAM640、VSRAM642、和EEPROM644連接。
SRAM640例如可以使用超高速緩沖存儲器。VSRAM642例如可以使用圖像處理作業(yè)的存儲器。作為該VSRAM642(叫做模擬SRAM或偽SRAM)，可以使用上述的存儲器芯片300。手提電話600的各種設定值可以存入EEPROM644。
在暫停手提電話600操作時，可將VSRAM642維持在低耗狀態(tài)，如果是這樣，VSRAM642內(nèi)部的更新自動進行，并可以保證不丟失VSRAM642內(nèi)的數(shù)據(jù)。優(yōu)選的是，本實施例的存儲器芯片300有比較大的容量，所以，可以長時間保存圖像數(shù)據(jù)等大量的數(shù)據(jù)。另外，本實施例的存儲器芯片300與現(xiàn)有技術相比，可以減少更新中的操作電流。因此，利用手提電話600那樣的電池對于驅動各種電子儀器是非常有利的。
E.其他本發(fā)明不僅限于上述實施例及實施形態(tài)，在不超出其宗旨范圍的各種形態(tài)的都可以實施。例如以下變形也可以實施。
(1)上述實施例的存儲器芯片300的內(nèi)部構成，不僅限于其實例，本發(fā)明還適用于具有更新控制單元的各種存儲器芯片(半導體存儲裝置)。
(2)上述實施例中，存儲器芯片300內(nèi)設置ATD電路(圖4)所示以ATD信號為同步信號使用的情況，取而代之，也可以由外部設備供給同步信號，并且可以選擇其中一種。
(3)上述實施例中，以由環(huán)路存儲振蕩器構成的可變周期振蕩單元72的情況為例所做的說明，不僅限于此，各種周期都可以使用可變振蕩手段。例如，在固定周期，可以由進行振蕩的振蕩器及具有可變分頻器構成的分頻比構成。這種構成，可以根據(jù)溫度變化，設定所需的振蕩周期的分頻比。
(4)上述實施例中，檢測存儲器芯片300的溫度變化，是根據(jù)檢測出的溫度變化，以控制更新周期為例進行的說明。并且，也可適用于控制其他各種集成電路的特定電路的操作特性。例如，在包括振蕩電路的集成電路中，根據(jù)溫度檢測元件的輸出(漏電流)，檢測集成電路的溫度變化，根據(jù)其檢測結果，也可以控制振蕩電路的振蕩周期。作為振蕩周期的控制，根據(jù)溫度變化，不依賴于使振蕩周期變化的控制及溫度變化，可以考慮將振蕩周期控制在一定的狀態(tài)。另外，包括延遲電路的集成電路，根據(jù)溫度檢測元件的輸出，檢測集成電路的溫度變化，根據(jù)其檢測結果，也可以控制延遲電路的延遲量。作為延遲量的控制，根據(jù)溫度變化，不依賴于使延遲量變化的控制及溫度變化，可以考慮將延遲量控制在一定的狀態(tài)。另外，本發(fā)明中所謂的“集成電路的溫度”，是指集成電路的pn接合部分(pn接合區(qū)域)的結點的溫度Tj及集成電路的環(huán)境溫度Ta。
(5)在上述實施例中，利用以設定為截止狀態(tài)的p型MOS晶體管為溫度檢測元件及利用以截止狀態(tài)的pn接合區(qū)域的漏電流為溫度檢測信號，作為示例進行說明。不僅限于此，例如，可以將n型MOS晶體管、NPN晶體管、PNP晶體管等各種晶體管設定為截止狀態(tài)使用。另外，也可以將二極管設定為截止狀態(tài)使用。即，可以將設定為截止狀態(tài)的各種pn接合部分作為溫度檢測元件使用。
盡管本發(fā)明已經(jīng)參照附圖和優(yōu)選實施例進行了說明，但是，對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。本發(fā)明的各種更改，變化，和等同物由所附的權利要求書的內(nèi)容涵蓋。
附圖標記說明300存儲器芯片10數(shù)據(jù)輸入輸出緩沖存儲器20存儲單元
20A～20D區(qū)組22A～22D存儲單元的次數(shù)組24A～24D行解調器26A～26D列解調器28A～28D柵極30A～30D行前置解調器40A控制器50A～50D更新請求信號產(chǎn)生電路60地址緩沖存儲器70更新定時器72可變周期振蕩單元710環(huán)路存儲振蕩器710A～710E變頻器711pMOS712nMOS713pMOS714nMOS720偏流電路721恒定電流源722pMOS723pMOS724nMOS730波形整形電路740輸出變頻器
74振蕩周期控制單元750溫度檢測單元TD0～TD4溫度檢測元件SW0～SW4開關電路812開關814開關控制部件760控制信號輸出單元762nMOS764nMOS90更新計數(shù)控制器100更新計數(shù)器110地址轉移檢測電路130行地址轉移檢測電路600手提電話610本體部分620蓋部分612鍵盤614液晶顯示部分616聽筒618本體天線部分622語音發(fā)出部分
權利要求
1.一種半導體存儲裝置，其特征在于所述裝置包括具有動態(tài)存儲單元的存儲單元陣列；具有用于決定所述存儲單元陣列實施更新同步操作并產(chǎn)生更新同步信號的同步定時器，且至少根據(jù)所述更新同步信號，在所述存儲單元陣列中實施更新操作的更新控制單元；與所述存儲單元在同一半導體襯底上形成的pn接合區(qū)域中，包括設定在截止狀態(tài)的特定的pn接合區(qū)域，具有在特定的pn接合區(qū)域輸出漏電流的溫度檢測元件，并根據(jù)由溫度檢測元件輸出的漏電流，檢測半導體存儲裝置溫度變化的溫度檢測單元；以及根據(jù)溫度檢測單元的檢測結果，控制所述更新同步信號產(chǎn)生周期的溫度特性控制單元。
2.根據(jù)權利要求1所述的半導體存儲裝置，其中，所述溫度檢測單元具有不同漏電流的多個溫度檢測元件，利用所選擇的一個溫度檢測元件的輸出，檢測所述半導體存儲裝置的溫度變化。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的半導體存儲裝置，其中，作為所述的特定的pn接合區(qū)域，使用設定在截止狀態(tài)的動態(tài)元件。
4.根據(jù)權利要求3所述的半導體存儲裝置，其中，作為所述動態(tài)元件，可以使用晶體管或二極管。
5.一種集成電路，其特征在于包括一個特定電路；與所述特定電路在同一半導體襯底上形成的pn接合區(qū)域中，包括設定在截止狀態(tài)的特定的pn接合區(qū)域，具有在特定的pn接合區(qū)域輸出漏電流的溫度檢測元件，并根據(jù)溫度檢測元件的輸出，檢測所述集成電路溫度變化的溫度檢測單元；以及根據(jù)溫度檢測單元的檢測結果，控制所述特定電路的特定操作特性的溫度特性控制單元。
6.根據(jù)權利要求5所述的集成電路，其中，所述溫度檢測單元具有不同漏電流的多個溫度檢測元件，利用所選擇的一個溫度檢測元件的輸出，檢測所述集成電路的溫度變化。
7.根據(jù)權利要求5或6所述的集成電路，其中，作為所述特定的pn接合區(qū)域，使用設定在截止狀態(tài)的動態(tài)元件。
8.根據(jù)權利要求7所述的集成電路，其中，作為所述動態(tài)元件，可使用晶體管或二極管。
9.根據(jù)權利要求5至8之一所述的集成電路，其中，所述特定電路為振蕩電路，所述的溫度特性控制單元，利用溫度檢測單元的檢測結果，控制振蕩電路的振蕩周期。
10.根據(jù)權利要求5至8之一所述的集成電路，其中，所述特定電路為延遲電路，所述的溫度特性控制單元利用溫度檢測單元的檢測結果控制所述延遲電路的延遲量。
11.一種檢測集成電路溫度變化的溫度檢測元件，其特征在于，所述集成電路所形成的半導體襯底上的pn接合區(qū)域中，具有設定在截止狀態(tài)的特定的pn接合區(qū)域，根據(jù)集成電路內(nèi)的溫度變化，輸出流動于特定的pn接合區(qū)域中的變化的漏電流。
12.根據(jù)權利要求11所述的溫度檢測元件，其中，作為特定的pn接合區(qū)域，可以使用設定在截止狀態(tài)的動態(tài)元件。
13.根據(jù)權利要求12所述的溫度檢測元件，其中，作為所述動態(tài)元件，可以使用晶體管或二極管。
全文摘要
本發(fā)明涉及模擬SRAM之類的半導體存儲裝置，實現(xiàn)與SRAM同等的低消耗電流。本發(fā)明的半導體存儲裝置包括與存儲單元在同一半導體襯底上形成的pn接合區(qū)域中，包括設定在截止狀態(tài)的特定的pn接合區(qū)域，具有在所述特定的pn接合區(qū)域輸出漏電流的溫度檢測元件，以及根據(jù)由溫度檢測元件輸出的漏電流，檢測半導體存儲裝置溫度變化的溫度檢測單元；和按照溫度檢測單元的檢測結果，控制更新同步信號產(chǎn)生周期的溫度特性控制單元。
文檔編號H01L27/11GK1494156SQ0214360
公開日2004年5月5日 申請日期2002年9月20日 優(yōu)先權日2001年9月21日
發(fā)明者水垣浩一 申請人:精工愛普生株式會社