[发明专利]半导体存储器和刷新周期控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体存储器和刷新周期控制，尤其涉及动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)之类的半导体存储器，其需要刷新操作和刷新周期控制方法。

背景技术

已知用于产生自振荡器的振荡周期的技术，其以DRAM的刷新周期为基础，且所述DRAM的刷新周期通过使用由恒流产生电路产生的电流来确保恒定。

在对设备进行测试的过程中，在多个用于半导体存储器中电路的保险丝中编程预定数量的保险丝。由此，可改变恒流产生电路产生的电流电平并设置刷新周期。通常，如果恒流产生电路输出的电流大，则刷新周期短。反之，如果恒流产生电路输出的电流小，则刷新周期长。以下描述是基于上述前提的。

通常，用于改变半导体存储器的刷新周期的技术公知为减少待机电流(standby current)，其中，半导体存储器包括温度传感器，参见，例如，日本未审查专利公开号2003-5861和2003-100074。

图8显示了根据温度改变刷新周期的一个示例。

图8同时显示了存储单元的数据保留时间(tREF)。总而言之，随着温度降低，DRAM中存储单元的数据保留时间变长。在温度低于或等于某个温度(约20℃)时，DRAM中存储单元的数据保留时间趋于基本恒定。DRAM中存储单元的数据保留时间具有如上所述的温度特性。因此，如图8所示，例如，在温度高于60℃时，可通过缩短刷新周期(REF周期)来降低待机电流；在温度低于或等于60℃时，可通过延长刷新周期(REF周期)来降低待机电流。

如上所述，刷新周期可通过恒流产生电路输出的电流电平来改变。但是，此电流取决于温度。此电流对温度的相关性可跟随参数改变，该参数例如为该恒流产生电路中晶体管的阈值电压。

图9A、9B和9C显示恒流产生电路产生的电流的温度特性以及刷新周期的温度特性。

如图9A所示，恒流产生电路产生的电流Iref可能随温度上升而增大或减小。此取决于，例如，每个芯片中恒流产生电路的晶体管的参数变化。以下，电流Iref随温度上升而增大的情况被称为正比例温度相关，而电流Iref随温度上升而减小的情况被称为反比例温度相关。

如图9B所示，如果电流Iref对温度的相关性为反比例相关，则刷新周期对温度的斜率也相应为反比例。如图9C所示，如果电流Iref对温度的相关性为正比例相关，则刷新周期对温度的斜率也相应为正比例。在图9B和9C中，分别显示了在温度低于或等于周期变化温度时(在图9B和9C中为60℃)刷新周期的期望值(目标值)以及温度高于周期变化温度时刷新周期的期望值(目标值)，其中，在该周期变化温度下刷新周期发生变化。

在测试设备的传统工艺中，通过改变电流Iref的电平来调节刷新周期，使得该刷新周期可与高于周期变化温度的某个温度下刷新周期的期望值相匹配。在图9B和9C中，刷新周期分别与，例如，95℃下的期望值匹配。

通常，尽管如此，在周期变化温度下刷新周期扩展率是统一的。如图9B和9C所示，如果仅基于高于周期变化温度的温度下刷新周期的期望值来调节刷新周期，则在各个芯片上刷新周期将随室温或由于电流Iref对温度的相关性变化导致的低温而变化。如果刷新周期变化并短于该期望值，则待机电流增加。

此外，由于统一的刷新周期扩展率会产生以下问题。

图10A和10B显示传统刷新周期调节的进行过程。

图10A显示芯片中电流Iref对温度呈反比例相关情况下传统刷新周期调节的进行过程。图10B显示芯片中电流Iref对温度呈正比例相关情况下传统刷新周期调节的进行过程。同时显示了存储单元的数据保留时间(tREF)。

例如，在图10A的左边，在周期变化温度附近，刷新周期和数据保留时间之间仅存在微小的差别。如果刷新周期超过数据保留时间，则存储单元中的数据将会丢失。因此，刷新周期和数据保留时间之间最好存在宽大的差别。如图10A的右边所示，通过在周期变化温度降低刷新周期扩展率，可扩大刷新周期和数据保留时间之间的差别。

但是，存在芯片中电流Iref对温度呈反比例相关的情况，如图10B所示，在温度低于或等于周期变化温度时刷新周期短于期望值。在此情况下，与在电流Iref对温度呈正比例相关的芯片中一样降低刷新周期扩展率，刷新周期仍短于期望值。因此，待机电流进一步升高。

发明内容

本发明是在上述背景描述下进行的。本发明的一个目的在于提供一种可通过根据半导体存储器温度适当改变刷新周期来降低待机电流的半导体存储器。