JP2000058677A - ラッチアップ防止回路 - Google Patents

ラッチアップ防止回路

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JP2000058677A
JP2000058677A JP10229566A JP22956698A JP2000058677A JP 2000058677 A JP2000058677 A JP 2000058677A JP 10229566 A JP10229566 A JP 10229566A JP 22956698 A JP22956698 A JP 22956698A JP 2000058677 A JP2000058677 A JP 2000058677A
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JP
Japan
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memory cell
transistor
latch
noise
power supply
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Pending
Application number
JP10229566A
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English (en)
Inventor
Tetsuya Hayashi
林  哲也
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Application filed by NKK Corp, Nippon Kokan Ltd filed Critical NKK Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】従来のCMOS形メモリセルでは、構造的に寄
生バイポーラトランジスタが構成され、ノイズが配線を
通ってパッドから入り込み、ラッチアップを発生させ、
はチップの自己破壊等の問題があった。 【解決手段】本発明は、メモリセルに接続される電源ラ
インとGNDラインの各ラインに、それぞれ通常オン状
態のNMOS、PMOS型トランジスタを配置して、ラ
ッチアップを起こさせるトリガとなるノイズが乗ったと
しても基板側に抜けさせて、メモリセルまで到達させな
いことにより、ラッチアップの発生を抑制するラッチア
ップ防止回路である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体メモリ装置
に係り、特にスタティック・ランダムアクセスメモリ
(SRAM)のメモリセルに駆動用電源を供給する際に
ラッチアップを防止する回路に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、SRAMのメモリセルの駆動電
源の低圧化、例えば2.5V以下になると、CMOSセ
ルが単体SRAM、キャッシュを問わず主メモリセルと
して用いられることが想定されている。
【0003】このCMOS形メモリセルは、他の種類の
メモリセルに比べてセル面積としては大きくなるが、読
み出し速度や書き込み速度等は同等であり、製造工程の
工数の少なさ、プロセスの整合性など製造面から考える
と、最も適したセルとされている。特に、低電圧動作が
可能であり、1V程度の電源電圧下でも問題なく動作す
ることができる。
【0004】このCMOS形セルとしては、図4に示す
ようなCMOSのインバータ2つによるフリップフロッ
プ1,2と2つのトランスファゲート3,4とを組み合
わせた6トランジスタのメモリセルが知られている。
【0005】この構成のメモリセルは、動作マージンが
広い、データ保持電流がきわめて少ないといった長所が
あり、低電圧下でのバッテリバックアップ等に多用され
ている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしこのCMOS形
メモリセルには、ラッチアップと称される寄生回路効果
がある。このラッチアップにより、メモリセルを挟んで
電源側と接地側が短絡し、通常はチップの自己破壊か、
少なくともシステム異常となって一旦、電源を切る必要
がある。
【0007】図5(a)には、CMOS形メモリセルの
断面構成を示し、同図(b)には寄生トランジスタの等
価回路を示す。
【0008】この構造においては、同時に2つの寄生バ
イポーラトランジスタ5,6が存在する。これらの寄生
バイポーラトランジスタ5,6の種類は、通常2種類あ
り、npn型とpnp型である。npn型トランジスタ
5は、コレクタがエミッタに対して正にバイアスされ、
べースがエミッタよりも約0.6V正電位にあるとき、
トランジスタをコレクタからエミッタヘと電流が流れ
る。またpnp型トランジスタ6は、これとは相補的な
特性をもっている。
【0009】そして電源電圧の供給は、基板上に配置し
たパッドから直接金属配線を用いて素子に接続されてい
る。このため、電源電圧VCC若しくは、GND(接地)
電位のいずれかに外部から若しくは内部で発生したノイ
ズは、配線を通って拡散層からウェル領域に流れ込み、
寄生バイポーラトランジスタ5,6を動作させるラッチ
アップ発生のトリガとなっている。
【0010】そこで本発明は、外部や内部で発生したノ
イズのメモリセルへの侵入を防止して、ラッチアップの
発生を抑制し、チップの自己破壊やシステム異常を防止
するラッチアップ防止回路を提供することを目的とす
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、基板上に多数のCMOS形メモリセルが配
置されたメモリセルアレイにおいて、各メモリセルに電
源電圧を供給するための電源ラインの途中に配置される
第1のトランジスタと、前記メモリセルのGNDライン
の途中に配置される第2のトランジスタとを備え、ラッ
チアップを起こさせるノイズが前記電源ライン若しくは
前記GNDラインに重畳した際に、前記第1,第2のト
ランジスタのソースを通じて基板側に抜けさせて、前記
メモリセルへの侵入を防ぎラッチアップの発生を抑制す
るラッチアップ防止回路を提供する。
【0012】以上のような構成のラッチアップ防止回路
は、メモリセルに接続される電源ラインとGNDライン
の各ラインの途中に、それぞれ通常オン状態のトランジ
スタを配置して、各ラインにラッチアップを起こさせる
トリガとなるノイズが重畳した際に、ソース/ドレイン
を通じて基板側に抜けさせて、メモリセルの侵入を防
ぎ、ラッチアップの発生を抑制する。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について詳細に説明する。
【0014】図1には、本発明による実施形態に係るラ
ッチアップ防止回路の概念的な構成例を示し説明する。
【0015】このラッチアップ防止回路は、例えば、多
数のCMOS形メモリセルがマトリックス状に配置され
たメモリセルアレイ11において、各メモリセルに電源
電圧Vccを供給するための電源ライン12の途中に配置
されるPMOS型トランジスタ13と、メモリセルアレ
イ(メモリセル)のGNDライン14の途中に配置され
るNMOS型トランジスタ15とで構成される。
【0016】図2には、このラッチアップ防止回路が設
けられた1つのメモリセルの一部の断面構成例を代表的
に示す。
【0017】この構成において、電源ライン12は、通
常オン状態のPMOS型トランジスタ13のソース側に
接続されており、電源電圧Vccにノイズが乗った場合に
は、ソースからNウエル領域に抜ける。
【0018】このように電源ライン12にラッチアップ
を起こさせるトリガとなるノイズが乗ったとしても、P
MOS型トランジスタ13を介してNウエル領域に流
れ、メモリセルまで到達しなくなる。
【0019】また、GNDライン14は、通常オン状態
のNMOS型トランジスタ15のソース側に接続されて
おり、接地電位に乗ったノイズは、NMOS型トランジ
スタ15のソースからP領域(基板16)側に抜ける。
このようにGNDライン14にラッチアップを起こさせ
るトリガとなるノイズが乗ったとしても、NMOS型ト
ランジスタ15を介して基板16側に流れ、メモリセル
まで到達しなくなる。
【0020】以上のことから電源電圧Vcc若しくは接地
電位のラインにノイズが乗った場合、それぞれがラッチ
アップ防止回路のトランジスタのソースを通じて基板側
に流れ込み、従来ではラッチアップ発生のトリガとなっ
ていたノイズを消弧することができる。これにより、メ
モリセルへのノイズの侵入を防止して、ラッチアップの
発生を抑制することができる。
【0021】また、本実施形態のラッチアップ防止回路
において、PMOS型トランジスタの駆動能力は、NM
OS型トランジスタの能力に比べて小さいものでよい。
【0022】次にラッチアップ防止回路の変形例を示し
説明する。
【0023】前述した実施形態では、各1つのPMO
S,NMOS型トランジスタを用いたが、メモリセルア
レイに対して1つのNMOS型トランジスタでは、かか
る負荷が大きくなる。
【0024】そこで図3に示すように、GNDラインに
の配線周りに関して、メモリセルアレイを電気的に任意
の複数に分割して、それぞれの分割セルアレイ17a,
17b,17c,17dに、各1つのNMOS型トラン
ジスタ18a,18b,18c,18dを配置させて、
かかる負荷を軽減することもできる。
【0025】この場合、PMOS型トランジスタ13
は、1つでも良いし、それぞれの分割メモリセルアレイ
毎に各1つ若しくは、いくつかのアレイ数毎に1つを配
置しても良い。
【0026】以上説明したように本実施形態は、メモリ
セルに接続される電源ライン若しくはGNDラインの各
ラインに、それぞれ通常オン状態のNMOS、PMOS
型トランジスタを配置して、ラッチアップを起こさせる
トリガとなるノイズが乗ったとしても基板側に抜けさせ
て、メモリセルまで到達させないことにより、ラッチア
ップの発生を抑制する。
【0027】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、外
部や内部で発生したノイズのメモリセルへの侵入を防止
して、ラッチアップの発生を抑制し、チップの自己破壊
やシステム異常を防止するラッチアップ防止回路を提供
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による実施形態に係るラッチアップ防止
回路の概念的な構成例を示す図である。
【図2】本実施形態のラッチアップ防止回路が設けられ
た1つのメモリセルの一部の断面構成例を代表的に示す
図である。
【図3】本実施形態のラッチアップ防止回路の変形例を
示す図である。
【図4】一般的なCMOS形セルの回路構成を示す図で
ある。
【図5】図5(a)は、CMOS形メモリセルの断面構
成を示し、図5(b)は寄生トランジスタの等価回路を
示す図である。
【符号の説明】
11…メモリセルアレイ 12…電源ライン 13…PMOS型トランジスタ 14…GNDライン 15…NMOS型トランジスタ 16…基板

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に多数のCMOS形メモリセルが
    配置されたメモリセルアレイにおいて、 各メモリセルに電源電圧を供給するための電源ラインの
    途中に配置される第1のトランジスタと、 前記メモリセルのGNDラインの途中に配置される第2
    のトランジスタとを具備し、 ラッチアップの起因となるノイズが前記電源ライン若し
    くは前記GNDラインに重畳した際に、前記第1,第2
    のトランジスタのソースを通じて基板側に抜けさせて、
    前記メモリセルへの侵入を防ぎラッチアップの発生を抑
    制することを特徴とするラッチアップ防止回路。
  2. 【請求項2】 前記CMOS形メモリセルのラッチアッ
    プを発生させる寄生トランジスタが前記電源ライン側が
    pnpトランジスタの際に、前記第1のトランジスタが
    PMOS型トランジスタを配置し、前記GND側がnp
    n型トランジスタの際に、前記第2のトランジスタがN
    MOS型トランジスタを配置することを特徴とする請求
    項1に記載のラッチアップ防止回路。
  3. 【請求項3】 基板上に多数のCMOS形メモリセルが
    配置されたメモリセルアレイをメモリセル駆動用の電源
    電圧の供給に関して電気的に複数ブロックに分割した分
    割メモリセルアレイにおいて、 各メモリセルに電源電圧を供給するための電源ラインの
    途中に配置される1つの第1のトランジスタと、 前記分割された分割メモリセルの各GNDラインの途中
    にそれぞれ配置される複数の第2のトランジスタとを具
    備し、 ラッチアップを起こさせるノイズが前記電源ライン若し
    くは前記GNDラインに重畳した際に、前記第1,第2
    のトランジスタのソースを通じて基板側に抜けさせて、
    前記メモリセルへの侵入を防ぎラッチアップの発生を抑
    制することを特徴とするラッチアップ防止回路。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008504736A (ja) * 2004-06-25 2008-02-14 サイプレス セミコンダクター コーポレイション Cmosメモリセル内のラッチアップを防ぐための回路
JP2014027279A (ja) * 2012-07-27 2014-02-06 Freescale Semiconductor Inc 半導体デバイスのためのシングルイベントラッチアップ防止技法
US9842629B2 (en) 2004-06-25 2017-12-12 Cypress Semiconductor Corporation Memory cell array latchup prevention

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