공정 변화 감지 장치 및 이를 포함하는 반도체 장치
PROCESS VARIATION SENSOR AND SEMICONDUCTOR DEVICE HAVING THE SAME
특허 요약
반도체 제조 공정의 변화에 의한 트랜지스터의 특성 변화를 감지하는 공정 변화 감지 장치와 이를 포함하는 반도체 장치를 개시한다. 본 발명의 넓은 형태 중 하나는 각각 채널의 폭 또는 길이가 상이한 제 1 트랜지스터를 포함하는 제 1 오실레이터 및 제 2 오실레이터, 각각 채널의 폭 또는 길이가 상이한 제 1 트랜지스터를 포함하는 제 3 오실레이터 및 제 4 오실레이터, 제 1 오실레이터 및 제 2 오실레이터에서 출력된 신호들의 주기 차이에 대응하는 값을 제 3 오실레이터 및 제 4 오실레이터에서 출력된 신호들의 주기 차이에 대응하는 값으로 나눈 값에 대응하는 값을 출력하는 인코더를 포함하는 공정 변화 감지 장치에 관한 것이다. 본 발명의 넓은 형태 중 다른 하나는 위와 같은 공정 변화 장치를 그 내부에 포함하는 반도체 장치에 관한 것이다.
청구항
번호청구항
1

각각 채널의 폭 또는 길이가 상이한 제 1 트랜지스터를 포함하는 제 1 오실레이터 및 제 2 오실레이터;각각 채널의 폭 또는 길이가 상이한 상기 제 1 트랜지스터를 포함하는 제 3 오실레이터 및 제 4 오실레이터 및상기 제 1 오실레이터 및 상기 제 2 오실레이터에서 출력된 신호들의 주기 차이에 대응하는 값을 상기 제 3 오실레이터 및 상기 제 4 오실레이터에서 출력된 신호들의 주기 차이에 대응하는 값으로 나눈 값에 대응하는 값을 출력하는 인코더를 포함하는 공정 변화 감지 장치.

2

청구항 1에 있어서, 상기 제 1 오실레이터의 상기 제 1 트랜지스터와 상기 제 2 오실레이터의 상기 제 1 트랜지스터는 채널의 길이는 동일하고 채널의 폭은 상이한 공정 변화 감지 장치.

3

청구항 1에 있어서, 상기 제 3 오실레이터의 상기 제 1 트랜지스터와 상기 제 4 오실레이터의 상기 제 1 트랜지스터는 채널의 길이는 동일하고 채널의 폭은 상이한 공정 변화 감지 장치.

4

청구항 1에 있어서, 상기 제 1 내지 제 4 오실레이터 각각은 상기 제 1 트랜지스터를 포함하는 인버터를 포함하는 링 오실레이터인 공정 변화 감지 장치.

5

청구항 4에 있어서, 상기 제 1 내지 제 4 오실레이터 각각은 상기 링 오실레이터에서 출력된 신호의 주파수를 낮추는 주파수 감소부를 더 포함하는 공정 변화 감지 장치.

6

청구항 1에 있어서, 상기 공정 변화 감지 장치는 상기 제 1 오실레이터와 상기 제 2 오실레이터에서 출력된 신호들의 주기 차이를 감지하는 제 1 비교기 및상기 제 3 오실레이터와 상기 제 4 오실레이터에서 출력된 신호들의 주기 차이를 감지하는 제 2 비교기를 더 포함하는 공정 변화 감지 장치.

7

청구항 6에 있어서, 상기 인코더는 상기 제 1 비교기의 출력에 대응하는 디지털코드를 생성하는 제 1 연산부 및;상기 제 2 비교기의 출력에 따라 정해지는 회수만큼 상기 디지털코드를 쉬프팅하는 제 2 연산부를 포함하는 공정 변화 감지 장치.

8

청구항 7에 있어서, 상기 제 1 연산부는 상기 제 1 비교기의 활성화 구간 동안 클록을 카운팅하여 상기 디지털코드를 생성하는 공정 변화 감지 장치.

9

청구항 8에 있어서, 상기 제 2 연산부는 상기 클록 두 개마다 한 번씩 상기 디지털코드를 쉬프팅하는 공정 변화 감지 장치.

10

청구항 6에 있어서, 상기 인코더는 상기 제 1 비교기의 출력이 활성화되는 구간동안 클록을 카운팅하여 디지털코드를 생성하되, 그 이후 상기 제 2 비교기의 출력이 활성화되면 상기 제 2 비교기의 출력이 활성화된 구간동안 상기 클록의 개수에 따라 정해지는 회수만큼 상기 디지털코드를 쉬프팅하는 공정 변화 감지 장치.

11

청구항 10에 있어서, 상기 쉬프팅은 상기 클록 두 개마다 한 번씩 수행되는 공정 변화 감지 장치.

12

청구항 1에 있어서, 상기 제 1 내지 제 4 오실레이터는 제 2 트랜지스터를 더 포함하는 공정 변화 감지 장치.

13

청구항 12에 있어서,각각 채널의 폭 또는 길이가 상이한 상기 제 2 트랜지스터를 포함하는 제 5 오실레이터 및 제 6 오실레이터 및각각 채널의 폭 또는 길이가 상이한 상기 제 2 트랜지스터를 포함하는 제 7 오실레이터 및 제 8 오실레이터를 더 포함하는 공정 변화 감지 장치.

14

청구항 13에 있어서, 상기 인코더는 상기 제 5 오실레이터 및 상기 제 6 오실레이터에서 출력된 신호들의 주기 차이에 대응하는 값을 상기 제 7 오실레이터 및 상기 제 8 오실레이터에서 출력된 신호들의 주기 차이에 대응하는 값으로 나눈 값에 대응하는 값을 더 출력하는 공정 변화 감지 장치.

15

청구항 14에 있어서, 상기 공정 변화 감지 장치는 상기 제 5 오실레이터와 상기 제 6 오실레이터에서 출력된 신호들의 주기 차이를 감지하는 제 3 비교기 및상기 제 7 오실레이터와 상기 제 8 오실레이터에서 출력된 신호들의 주기 차이를 감지하는 제 4 비교기를 더 포함하는 공정 변화 감지 장치.

16

각각 채널의 폭 또는 길이가 상이한 제 1 트랜지스터를 포함하는 제 1 오실레이터 및 제 2 오실레이터;각각 채널의 폭 또는 길이가 상이한 상기 제 1 트랜지스터를 포함하는 제 3 오실레이터 및 제 4 오실레이터 및상기 제 1 오실레이터 및 상기 제 2 오실레이터에서 출력된 신호들의 주기 차이에 대응하는 값을 상기 제 3 오실레이터 및 상기 제 4 오실레이터에서 출력된 신호들의 주기 차이에 대응하는 값으로 나눈 값에 대응하는 값을 출력하는 인코더를 포함하는 공정 변화 감지 장치를 포함하는반도체 장치.

17

청구항 16에 있어서, 상기 공정 변화 감지 장치는 상기 제 1 오실레이터와 상기 제 2 오실레이터에서 출력된 신호들의 주기 차이를 감지하는 제 1 비교기 및상기 제 3 오실레이터와 상기 제 4 오실레이터에서 출력된 신호들의 주기 차이를 감지하는 제 2 비교기를 더 포함하는 반도체 장치.

18

청구항 17에 있어서, 상기 인코더는 상기 제 1 비교기의 출력에 대응하는 디지털코드를 생성하는 제 1 연산부 및;상기 제 2 비교기의 출력에 따라 정해지는 회수만큼 상기 디지털코드를 쉬프팅하는 제 2 연산부를 포함하는 반도체 장치.

19

청구항 17에 있어서, 상기 인코더는 상기 제 1 비교기의 출력이 활성화되는 구간동안 클록을 카운팅하여 디지털코드를 생성하되, 그 이후 상기 제 2 비교기의 출력이 활성화되면 상기 제 2 비교기의 출력이 활성화된 구간동안 상기 클록의 개수에 따라 정해지는 회수만큼 상기 디지털코드를 쉬프팅하는 반도체 장치.

20

청구항 16에 있어서, 상기 인코더의 출력값에 따라 상기 반도체 장치 내부에 인가되는 전압을 조절하는 반도체 장치.

21

청구항 20에 있어서, 상기 인가되는 전압은 전원 전압 또는 기판 바이어스 전압 또는 전원 전압 및 기판 바이어스 전압인 반도체 장치.