JP2002534879A - Seu堅牢回路 - Google Patents
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Abstract
Description
ンピーダンス装置及びその製造法」の、米国継続特許出願第09/219,80
4号に関連し、参照される。
るSEU堅牢回路に関する。軍事及び軌道・惑星間スペース業界では高放射線環
境での動作可能な電子システムの必要性がある。このシステムの大半の用途では
、高い性能、高い複雑性、高い密度並びに極めて低い電力が要求される。このた
め放射線に対し堅牢にされる、即ち放射線効果に対し許容できる、あるいは無視
出来る最高のレベルの技術の必要性がある。他の同様の必要性も放射線に対する
堅牢性にある。
する。回路動作中この相互作用により不都合な影響を受ける。例えば放射線は閾
値電圧(Vt)を変更することによりMOSトランジスタの導電性を変えてしま
う。これらの大半の不都合な影響は放射線堅牢プロセスを用いて最小限に押さえ
ることができるが、超LSI(VLSI)回路の場合、放射線により電力及びア
ースを含む内部ノードに大きなレベルの過渡電流が発生され電流が乱される。こ
の内部妨害のため回路性能が低下され回路動作も乱され、例えばデータ記憶回路
の記憶状態が変更されてしまう。単に放射線堅牢プロセスを設けることだけでは
、この種の影響を防止するに不十分である場合が多い。
4)ニュートロンが大きく、4つの分類を用いて回路の感度を特徴付けることが
通例である。本発明は主に単一事象故障に対するデータ記憶回路の感度を低下す
ることに関し、これにより回路のドース速度・堅牢性も増加できる。データ記憶
回路はラッチ、レジスタ、メモリセル、あるいは他の種類のデータ記憶回路であ
る。
EUは回路ノードを経て移動し十分な電荷を与え回路動作を破壊するエネルギー
粒子により引き起こされる。重い粒子はデータ破壊の主な原因と考えられる。重
い粒子は回路ノードに比較的大量の電荷を与えることができる。問題の粒子分布
は通常ランダムで、三次元スペースでは均一であり比較的小さな流れである。こ
の粒子分布のため、実際電荷を与える特定の回路ノードの作用は単位時間当りの
確率として定義され、これは次に単一事象故障速度と関連付けされる。単一事象
故障は補正可能な導入誤差であり、従って一般にはソフトエラーと呼ばれる。ソ
フトエラーが蓄積する速度はソフトエラー速度(SER)と呼ばれ単一事象故障
速度と等価である。問題の回路が2異常の感応ノードを有する場合、各ノードの
SERは加算され、その回路の全SERとして定義される。
している間1つのあるいは複数のトランジスタ(及びノード容量)が吸収可能な
最大付与電荷が付与される。放射線により誘起された電荷が最大閾値電荷レベル
を超えると、記憶されたデータ状態が変更されてしまう。通常各データ記憶回路
は放射線誘起電荷に対し最敏感な1以上のノードを有している。大半の敏感なノ
ードに対する最大閾値の電荷はデータ記憶回路の臨界電荷と呼ばれる。
るような2個のクロスカップリングされたインバータから形成される双安定素子
を含む。放射線事象中所望のデータ状態を維持するため、インバータの一方のn
−チャンネルトランジスタはそのインバータの出力の低データ状態を維持する必
要があり、他方のインバータp−チャンネルトランジスタは他方のインバータの
出力の高データ状態を維持する必要がある。多くのデータ記憶回路の場合、トラ
ンジスタはサイズが最少であり密度が最大に電力が最少にされる。
考慮する必要がある。重いイオンはデータ記憶回路内のノードを横断するとき、
ある時間の間ノードがその元の状態から反対の状態に変化される。これは重いイ
オンがシリコンを通過する際与える電荷のためである。このノードがデータ記憶
回路のフィードバックループの周囲の遅延より長い期間の間反対状態に保持され
る場合、セルは状態を切り替えそのデータは失われる。
。これらのファクタは、ノードに与えられる全電荷と、ノードに接続されるデー
タ記憶回路のトランジスタの導電性と、データ記憶回路のフィードバックループ
の周囲の遅延とである。故障の可能性を低減する1方法はトランジスタの導電性
を増加する(従ってトランジスタのサイズを増加する)ことにある。一方これに
よりデータ記憶回路の寸法が増加され、これは特にデータ記憶回路(即ちメモリ
セル)が何度も複製される大型のRAMメモリでは望ましくない。故障の可能性
を低減する別の方法は、データ記憶回路の周囲のフィードバック遅延を増加する
ことにある。フィードバック遅延を増加することにより、「オン」トランジスタ
がより多くの時間を与え、電圧状態変化がデータ記憶回路の周囲に十分に伝播し
フィードバック路が形成され、データが破壊される前に与える電荷が除去される
。
抗器を挿入することにより増加される。2個のクロスカップリングされた抵抗器
を有するRAM型データ記憶回路が図1に示される。クロスカップリングされた
抵抗器はデータ記憶回路の臨界電荷を増加するのに効果的であることが判明した
。一方抵抗器によりデータ記憶回路のフィードバックループの周囲の遅延が増加
されるので、データ記憶回路を自由に書き込むに必要な時間も増加される。代表
的なSEU要件は、抵抗器の寸法がクロスカップリングされた抵抗器なしの場合
のデータ記憶回路の書込み時間の5倍だけ書込み時間を増加するよう設定される
必要がある。これは大きな性能要件である。
ロオームのシート抵抗を有するポリシリコンである場合が多いことである。この
場合ポリシリコン材料ん温度係数は通常大きい。温度係数により書込み時間が温
度と共に大きく変化する。従来書込み時間の増加はSEU堅牢性が増加の見地か
ら許容できたが、システムのメモリサイズが増加するにつれ、SERを低くする
ことが必要となり、結果としての書込み時間増加はシステムの将来性の見地から
受け入れられなくなっている。
リングされた抵抗器を挿入し書込み動作中抵抗器をオンにすることにより増加で
きる。2個のクロスカップリングされたトランジスタを有するRAM型データ記
憶回路が図2に示される。各クロスカップリングされたトランジスタのソースは
データ記憶回路のインバータの一方の出力に接続される。各クロスカップリング
されたトランジスタのドレインはデータ記憶回路の他方のインバータの入力に接
続される。最後に各クロスカップリングされたトランジスタのゲートはワードラ
インと接続される。
データ記憶回路の動作とほぼ同一である。ワードラインがハイ、即ちセルが選択
されるとき、トランジスタがオンであるので、クロスカップリングされたトラン
ジスタの抵抗はローである。従ってセルは比較的迅速に書込まれる。ワードライ
ンがローのとき、トランジスタがオフであるので、クロスカップリングされたト
ランジスタの抵抗がハイである。従って重いイオンの衝突によるセルのSER堅
牢性が改良され得る。
されるとき十分に「漏れ」が生じ、データ記憶回路がリフレッシュの必要なく所
望の状態に確実に維持できるようにする必要がある。これはクロスカップリング
されたトランジスタと並列に抵抗素子(図3及び図4参照)を導入することによ
り達成される。抵抗素子はデータ記憶回路の必要なSEU堅牢性を与えるに十分
に大にする必要がある。データ記憶回路が書込まれるとき、抵抗素子はクロスカ
ップリングされたトランジスタにより短絡される。
は多くの制限を受ける。通常クロスカップリングされたトランジスタの胴部端子
は電力供給電圧から効果的には絶縁できない。このためSEU感応領域、即ち図
2のノードA、A’の感応断面領域が増加される。この感応領域は粒子が逆バイ
アス接合の表示領域を通過するとき、与えられた電荷がドリフトし拡散してノー
ドの電圧を反対状態に変える場合のように、逆バイアス接合として定義できる。
並列に与えられる抵抗がインバータの出力ノードの抵抗の少なくとも10〜10
0倍である必要がある。ノードA、A’はインピーダンスが高いので、SEU事
象がその胴部または接合部に当るとき、これらノードは容易に放電され(クロス
カップリングされたトランジスタがn−チャンネル装置であれば)アースレベル
に保持され、(クロスカップリングされたトランジスタがp−チャンネル装置で
あれば)VDDレベルに保持される。インバータの入力上のこの状態変化はその
出力ノードへ伝播し、ノードAはノードA’と等しくなりデータ記憶回路の状態
は不確定になる。
の端子を電力供給電圧から効果的に遮断することであり、これはSOI技術を用
いて最大に容易に達成できる。フェチナ等による米国特許第5,631,863
号はこの方法を開示しており、本明細書の図3及び図4に全体が開示される。フ
ェチナの特許の図3及び図4においてデータ記憶回路10にはn−チャンネルの
クロスカップリングされたトランジスタ40が含まれ、このトランジスタはノー
ド16に接続されるソース46とノード19に接続されるドレイン48とワード
ライン30に接続さえるゲート44とを有する。データ記憶回路10はまたn−
チャンネルクロスカップリングされたトランジスタ42を包有し、このトランジ
スタはノード18に接続されるソース41とノード17に接続されるドレイン4
3とワードライン30に接続されるゲート45とを有する。
ワードラインがオフ、即ちSEUなしモードにあるときソース及びドレイン端子
と同一の電位にある必要がある。このため胴部が回路の他方のトランジスタの受
ける正常井戸電位に対し遮断される必要がある。一方胴部の全遮断はフロート状
態のままであり、これにより回路が不安定となるので、これは望ましくない。
ース間に抵抗性コンタクトRSをまた胴部及びドレイン間に抵抗性コンタクトR
Dを設けることを提案した。例えばN−チャンネルトランジスタ40を使用する
とき、図4は胴部50及びソース46間の抵抗性コンタクトRS及び胴部50及
びドレイン48間の抵抗性コンタクトRSを示しており、図4にはまたN−チャ
ンネルトランジスタ40の上部ゲート44、及び図示のSOIプロセスの埋込酸
化層からのアースされた寄生バックサイドゲート47を示す。トランジスタ40
がオフのとき、抵抗性コンタクトRS及びRDはS=B=Dを設定する比較的大
きな抵抗値の回路を形成し、逆バイアス接合を残さないので感応領域もない。ト
ランジスタ40がオンのとき、抵抗性コンタクトRS及びRDは短絡され、比較
的迅速な書込み時間が得られる。
れることにある。例えばフェチナ等の特許は寄生するドレイン・ソースバイポー
ラゲイン作用を防止するため抵抗値が十分に低く、所望のレベルのSEUほぼを
与えるため抵抗値を十分に高くする必要があることを述べている。これらの制限
は最終的には得られたSEU保護を制限する。フェチナ等の特許の別の制限は、
クロスカップリングされたトランジスタ40、42が書込み動作中フルレイル駆
動を与えないので、書込み時間が最適値より長くなることにある。書込み時間の
顕著な増加はこのSEU堅牢法で大半のデータ記憶回路に見られるが、殆どの増
加はラッチのような書込み動作中駆動されるクロスカップリングされたインバー
タ対の片側にのみに有するデータ記憶回路に見られる場合が多い。例えばメモリ
セルの場合、クロスカップリングされたインバータの両側は駆動され、書込み時
間の増加はそれほど顕著でなくなる。
与えることにより従来の欠点の多くを解決する。本発明はまた、潜在的に得られ
るSEU保護を増加させる寄生バイポーラゲイン作用を受けないSEU堅牢回路
を提供する。
いはp−チャンネルトランジスタではなく伝達ゲートを有するSEU堅牢回路を
提供することを企図する。伝達ゲートはp−チャンネル及びn−チャンネルトラ
ンジスタの両方を含み、p−チャンネルトランジスタのソース及びドレインとn
−チャンネルトランジスタは共に接続されている。P−チャンネルトランジスタ
は正の電圧方向にフルレイル駆動を与え、n−チャンネルトランジスタは負の電
圧方向にフルレイル駆動を与える。上述したようにフルレイル駆動により、大半
のデータ記憶回路の、特に1つのデータ入力のみを有する回路の書込み時間が減
少される。
ランジスタのソースとドレインとの間に接続される。N−チャンネル及びp−チ
ャンネルトランジスタがオフのとき、抵抗素子によりn−チャンネル及びp−チ
ャンネルトランジスタと並列に回路が形成される。この回路によりデータ記憶回
路はリフレッシュを必要とすることなくデータ状態を保持できる。抵抗素子は好
ましくは所望のレベルのSEU保護を与えるに十分に高い値を有している。書込
み動作中、n−チャンネル及びp−チャンネルトランジスタの両方はオンであり
、抵抗素子は効果的に短絡される。これによりデータ記憶回路の書込み時間が最
少にされる。更にn−チャンネル及びp−チャンネルトランジスタの両方が含ま
れるので、電圧の両方向でフルレイル駆動が得られる。これにより更に書込み時
間が改良される。
あるいは適切な電源と接続可能である。フロート状態のままの場合、寄生バイポ
ーラ作用が生じる。即ち基板はソースあるいはドレインの上部でVbe閾値の上
をドリフトする。これにより寄生バイポーラトランジスタがオンできる。基板が
電源に接続される場合、ソースまたはドレイン接合の基板は逆バイアスされ欠乏
領域が形成される。欠乏領域によりデータ記憶回路の感応領域が増加され、デー
タ記憶回路がSEU故障に対しより敏感にされる。このいずれの場合も理想的で
はないが、堅牢回路と関連しないノードが堅牢にされ従って、SEU防止が増加
される。
素子はタップ端子を有する分圧器を含む。タップ端子はn−チャンネル及びp−
チャンネルトランジスタの両方の基板端子に対し中間電圧を与える。あるいは抵
抗素子は第1の分圧器及び第2の分圧器を有する。第1の分圧器はp−チャンネ
ルトランジスタの基板端子に対し中間電圧を与え、第2の分圧器はn−チャンネ
ルトランジスタの基板端子に対し中間電圧を与える。抵抗素子はポリシリコン、
ドーピングされたシリコンあるいは他の抵抗性材料や元素から作られる1以上の
抵抗器を有する。抵抗器はまた1998年12月23日に出願され、「集積イン
ピーダンス装置及びその製造方法」の名称で、参考のためここに示される米国同
時継続出願第09/219,804号に従って製造可能である。
ャンネルトランジスタは他方の抵抗器と並列接続される。この構成によりポーラ
ゲイン作用を受けないSEU堅牢回路が与えられる。上述したようにポーラゲイ
ン作用によりSEU堅牢回路の効果性が減少される。
路のクロスカップリングされたインバータの一方の出力と接続され、p−チャン
ネルトランジスタのソースがデータ記憶回路のクロスカップリングされたインバ
ータの他方の入力と接続される。更にn−チャンネルトランジスタのドレインは
p−チャンネルトランジスタのドレインと接続される。次に第1の抵抗器がn−
チャンネルトランジスタのソースとドレインとの間に設けられ、第2の抵抗器は
p−チャンネルトランジスタのソースとドレインとの間に設けられる。
ルトランジスタの胴部及びソースが共に接続される。同様にp−チャンネルトラ
ンジスタの胴部及びドレインが共に接続される。この構成の場合n−チャンネル
トランジスタはその胴部及びドレイン間に寄生ダイオードを有する。同様にp−
チャンネルトランジスタはそのソース及び胴部間に寄生ダイオードを有する。一
方寄生ダイオードは互いに整合されていないので、電流は寄生ダイオードを経て
n−チャンネルトランジスタ及びp−チャンネルトランジスタを直接流れること
ができない。むしろ電流は抵抗素子の少なくとも1のを流れる必要がある。以下
に詳しく説明するが、この基本実施形態は他の多くの設計変更が考えられる。
からより容易に理解されよう。
ーラゲイン作用を受けないSEU堅牢回路を提供する。書込み動作中フルレイル
駆動を与えるため、SEU堅牢回路はn−チャンネルまたはp−チャンネルのト
ランジスタではなく伝達ゲートを含むSEU堅牢回路を含む。その−SEU堅牢
回路が図5に示される。伝達ゲートはp−チャンネルトランジスタP1 62と
n−チャンネルトランジスタN1 64とを含み、p−チャンネルトランジスタ
P1 62及びn−チャンネルトランジスタN1 64ののソース及びドレイン
が共に接続されている。p−チャンネルトランジスタP1 62は正の電圧方向
にフルレイル駆動を与え、n−チャンネルトランジスタN1 64は負の電圧方
向にフルレイル駆動を与える。上述したようにフルレイル駆動によりあるデータ
記憶回路、特に1個のみのデータ入力を有する回路の書込み時間が減少される。
セル、ラッチ、レジスタを含む任意の種類のデータ記憶素子に対し使用でき、2
以上のSEU堅牢回路がフィードバックループ内に配置可能であると考えられる
。上述したようにSEU堅牢回路60はp−チャンネルトランジスタP1 62
、n−チャンネルトランジスタN1 64及び堅牢抵抗器R 66を含む。基板
接続及びトランジスタP1 62とトランジスタN1 64とのドレイン・基板
とソース・基板との間の寄生PN接合も図示に沿った以下の説明が行われる。
バータG3 72を含む。特定のデータ状態が記憶されるときイネーブルにされ
る相補イネーブル信号cl、clnを有したインバータG3 72が図示される
。書込み動作を行うため、インバータG3 72がディスエーブルにされ、イン
バータG1 74はイネーブルにされる。SEU堅牢回路60はノードB 76
とノードC 78との間に配置されるが、SEU堅牢回路60はまたノードAと
インバータG2 70との間にあるいはその両方に配置できることも考えられる
。
タ段の感応領域(ドレイン)及び次の段への入力間に増加したRC遅延を与える
ことにある。粒子がノードA 80やノードB 76上の感応領域に当ると、堅
牢抵抗器66はノードC 78上の電圧状態変化を大きく遅延させ、インバータ
G3 72またはインバータG2 70が多くの時間それぞれノードA 80や
ノードB 76上の付与電荷を除去し最初に記憶されたデータ状態を復活させる
抵抗器が大きくなると(SEU堅牢回路の複数の配置のためフィードバックルー
プの全RC遅延が大きくなると)、回路が故障することのない許容の付与電荷を
大にできる。
動作中堅牢抵抗器66を短絡することにある。トランジスタP1 62及びトラ
ンジスタN1 64の両方を設けることにより、フルレイル駆動が両方の電圧方
向に与え、データ記憶素子の書込み時間が潜在的に減少される。
Sに接続されると考えられる。このバイアス構成によりデータ記憶素子のSER
が減少されるが、結果として感応領域が実質的に増加される。即ちノードC 7
8がハイ状態にあるとき、ノードC 78とトランジスタN1 64の基板(N
1B)との間のPN接合が逆バイアスさえる。この感応領域に粒子が当ると、ノ
ードC 78がロー状態へ放電する。
(P1B)間のPN接合が逆バイアスされる。この結果としての欠乏領域により
ノードC 78上に感応領域が形成される。この感応領域に粒子が当ると、ノー
ドC 78がハイ状態へ充電する。いずれの場合でもノードC 78上のデータ
状態変化が迅速にノードA 80へ通過し、ノードB 76へ迅速通過してノー
ドC 78上のデータ状態変化が再度強化されるので、堅牢抵抗器66の有効性
が減少される。
はないが、それぞれインバータG3 72及びインバータG2 70と連係する
ノードB 76及びノードA 78の感応領域上の粒子衝突に対しあるレベルの
SEU保護が与えられる。従って本実施形態によりデータ記憶セルの実質的SE
Rが減少できる。
もまたフロート状態にできると考えられる。これをSOIで行うことは比較的容
易であるが、バルク技術で達成することは困難である。このバイアス構成により
データ記憶素子の総合SERが減少されるが、結果としてノードC上が感応領域
となる。更にこの結果ノードB 76上あるいはノードA 80上に当る粒子の
ためノードB 76上の電圧が変化すると、p−チャンネルトランジスタP1
62あるいはn−チャンネルトランジスタN1 64の寄生バイポーラ接合トラ
ンジスタが付勢される。
ンネルトランジスタP1 62及びn−チャンネルトランジスタN1 64のダ
イオードが理想的(即ち、Isat=0)である場合、n−チャンネル基板N1
BはVSS+Vdrwr (Vdfwrは約0.7Vのダイオードの順方向バイ
アス電圧)にあり、p−チャンネル基板P1BはVDD−Vdfwrにある。ノ
ードB 76及びノードC 78以前にハイ状態(VDD)からロー状態(VS
S)へ変化したとき、n−チャンネルトランジスタN1のノードB 76ダイオ
ードへのn−チャンネル基板N1Bが順バイアスされn−チャンネル基板N1B
がVSS+Vdfwrの最大電圧へ変化されるので、n−チャンネル基板N1B
はVSS+Vdfwrにある。N−チャンネルトランジスタN1 64がオフす
ると(c1nがローになると)、ゲート(cln)と基板(N1B)間が容量で
結合され、n−チャンネル基板N1BがVSS+Vdfwrより小さくされ、こ
の場合この量はclnとn−チャンネル基板N1Bとの容量比及びn−チャンネ
ル基板N1Bの全容量に左右されることに留意する。一方この負の電圧シフトは
clnが次のデータ状態変化に対しハイ状態になると逆にされ、この場合ノード
B 76及びノードC 78はロー状態からハイ状態へ変化する。ノードB 7
6、n−チャンネル基板N1B、ノードC 78及びn−チャンネル基板N1B
間のPN接合は逆バイアスのままであるが、結合容量が存在しn−チャンネル基
板N1Bの電圧をVSS+Vdfwrより大きくなるよう駆動される。一方cl
nが再びロー状態になると、ゲート結合容量のためn−チャンネル基板N1Bの
電圧が再び負に駆動される。ゲート・基板の結合容量は一般にソース・ドレイン
・基板結合容量より大きい。従って一般にn−チャンネル基板N1Bの電圧はほ
ぼVSS+Vdfwrに留まる。同様に相補電圧で、p−チャンネル基板P1B
は同様に動作する。
BがVSS+Vdfwrにあるとき、ノードCとn−チャンネル基板N1B間の
PN接合が逆バイアスされる。N−チャンネルトランジスタN1 64内の結果
としての欠乏領域によりノードC 78上に感応領域が形成できる。この領域に
粒子が当ると、特にn−チャンネル基板N1Bが活発にロー状態に駆動されない
ので、ノードCが放電されn−チャンネル基板N1Bが充電される。最終的な電
圧値はノードC 78あとn−チャンネル基板N1Bとの間の相対容量に左右さ
れる。N−チャンネル基板容量がノードC 78の容量と同じ桁上にあるとき、
ノードCの電圧は約VDD/2以下まで放電されよう。インバータG3 72の
電圧切替点がVDD/2より大きいとき、ハイがノードA 80へ送られ次にロ
ーがノードB 76へ送られてノードC 78上の電圧状態が減少されるので、
ハイからローへのSEU衝突が補強される。同一のことが相補電圧でのトランジ
スタ62に対しても生じる。
64の基板容量がノードC 78の容量より大幅に小さいとき、粒子がノードC
78の感応領域に当ってもインバータG3 72の切替点を経た電圧が変化し、
SEUは生じない。
ードが理想的でない(即ちIsatが0より大きい)ので、ノードB 76及び
ノードC 78は十分長い間ハイ状態であるときn−チャンネル基板N1B及び
p−チャンネル基板P1Bもまたハイ状態である。従ってノードB 76あるい
はノードA 80に理想的が衝突してノードB 76がロー状態になると、n−
チャンネル基板N1B及びノードB 76間のPN接合が順バイアスされn−チ
ャンネルトランジスタN1 64と連係する寄生BJT(バイポーラ接合トラン
ジスタ)がオンとなり堅牢抵抗器66が短絡される。これによりノードC 78
がロー状態に変化しディスエーブル故障が生じる。
78からノードB 76へのバイポーラ電流の量はベース電流の量及び寄生BJ
Tのゲインに左右される。同一のことが相補電圧でのp−チャンネルトランジス
タP1 62に対し生じる。
64の基板領域内で十分高いホール・電子再結合が存在する、ないしは小さい量
の基板容量のため不十分なベース電流が存在するとき、BJT作用は不十分であ
り、ノードB 76に電圧変化が存在すると堅牢抵抗器66が短絡されない。
64の基板が1以上の中間電圧に接続されると考えられる。図6はこのようなS
EU堅牢回路の1つの略図である。中間電圧を与えるため、抵抗素子は第1の分
圧器90と第1の分圧器92の両方を含む。第1の分圧器90は中間電圧をp−
チャンネルトランジスタ96の基板P1Bに与えるタップ端子94を有する。同
様に第2の分圧器92はn−チャンネルトランジスタN1 100の基板N1B
に中間電圧を与えるタップ端子98を有する。各分圧器は2以上の抵抗素子を含
んでいる。各抵抗素子はポリシリコン、ドーピングされたシリコンあるいは他の
抵抗性材料、元素から作られる。抵抗器は1998年12月23日出願され、「
集積回路インピーダンス装置及びその製造方法」の名称で、参考のためここに示
す米国同時継続出願第09/219,804号に従い製造可能である。
−チャンネルトランジスタP1 96及びn−チャンネルトランジスタN1 1
00と連係するn井戸(p井戸)を除去することにより製造される。P−チャン
ネルトランジスタP1 96及びn−チャンネルトランジスタN1 100がオ
フのとき、抵抗回路が感応領域を生じることなくノードB 102とノードC
104との間に与えられる。更にP1及びN1がオンのとき、フルレイル駆動(
即ちノードBによりノードCがVDDあるいはVSSに駆動される)が与えられ
る。
100がオフであり、ノードB 102及びノードC 104はハイのとき、分
圧器90、92によりp−チャンネル基板P1B及びn−チャンネル基板N1B
がまた確実にハイにされる。P−チャンネルトランジスタP1 96及びn−チ
ャンネルトランジスタN1 100と連係するシリコン内では接合部が逆バイア
スされず、電圧勾配が存在しない。同一のことがノードB 102及びノードC
104がローの場合にも当てはまる。従ってp−チャンネルトランジスタP1
96及びn−チャンネルトランジスタN1 100と連係する感応領域は存在し
ない。
B 102がハイ状態からロー状態へ変化すると、例えばn−チャンネルトラン
ジスタの基板N1BがノードB 102の電圧より高い約1Vdfwrになるま
で、電流は分圧器92を流れる。同時にn−チャンネルトランジスタN1 10
0の基板N1BとノードBとの間のダイオードはは順バイアスされて、n−チャ
ンネルトランジスタN1 100の寄生BJTがオンされる。P−チャンネルト
ランジスタP1 96の寄生BJTは同様に動作する。
N1 100の寄生BJTを流れる電流の量は基板に供給できるベース電流の量
に左右される。P−チャンネルトランジスタP1 96及びn−チャンネルトラ
ンジスタN1 100の基板容量が望ましい。C上の全容量より小さいとき、ベ
ース電流は主に分圧器90、92により供給される。従って寄生BJTベース電
流はIb=(ノードC電圧−ノードB電圧)/(分圧器90、92の有効抵抗)
に限定される。しかして寄生BJT作用は分圧器回路90、92に対し好適な抵
抗値を選択することにより管理されると考えられる。
うにn−チャンネル基板N1B に対しp−チャンネル基板P1Bを接続するこ
とにより組み合わせられる。図7に示す回路はp−チャンネル及びn−チャンネ
ル基板PN1Bがそれぞれ約1Vdfwrに等しい電圧に達するまで、図6と同
様に動作する。これはノードC 104とノードB 102間の電圧が約2Vd
fwrに等しいときに生じる。
Tベース電流がノードC 124とp−チャンネルトランジスタP1 126と
の間のR1 122及びPNダイオードの両方から供給される。従ってベース電
流は抵抗器ネットワークのみにより制御されない。この結果ベース電流が大きく
なり図6に示すような回路に対しノードC 124とノードB 128との間の
寄生BJT電流が大きくなる。一方VDDが減少するに伴い、図7に示す回路は
増加すると考えられる。これは電圧2x VdfwrVDD〜VSS電圧期間の
大きな割合を占めるようになり、これによりn−チャンネルトランジスタN1
120及びp−チャンネルトランジスタP1 126のダイオードがインバータ
G3 130を経てノードC 104を引くことがより困難となるためである。
去するための本発明の一実施形態の略図である。図9〜図11は図8の実施形態
の複数の変更例の略図である。特に図8を参照するに、2以上の抵抗器130、
132が直列に接続され、n−チャンネルトランジスタN 134が抵抗器13
2に対し並列に接続され、p−チャンネルトランジスタP1 136は抵抗器1
30に対し並列に接続される。またn−チャンネルトランジスタN 134のソ
ースはインバータG2 142の出力と接続され、p−チャンネルトランジスタ
P1 136のソースはインバータG2 144の入力と接続される。最後にn
−チャンネルトランジスタN 134のドレインはp−チャンネルトランジスタ
P1 136のドレインと接続される。
−チャンネルトランジスタN 134の胴部及びソースは図示のように共に接続
される。同様にp−チャンネルトランジスタP1 136のバイポーラ作用を防
止するため、p−チャンネルトランジスタP1 136の胴部及びドレインが図
示のように共に接続される。この構成の場合n−チャンネルトランジスタN 1
34はその胴部とドレイン間に寄生ダイオード150を有する。同様にp−チャ
ンネルトランジスタP1 136はそのソースと胴部間に寄生ダイオード152
を有する。一方寄生ダイオード150、152は互いに整合されていないので、
電流は寄生ダイオード150、152を経てn−チャンネルトランジスタN 1
34及びp−チャンネルトランジスタP1 136を直接流れない。電流は抵抗
器130、132の少なくとも1のを流れる必要がある。以下詳しく説明するが
、この基本実施形態の他の多くの設計変更も考えられる。
134がオフでノードB 156及びノードC 158がハイのとき、p−チ
ャンネルトランジスタP1 136及びn−チャンネルトランジスタN 134
の基板もハイである。P−チャンネルトランジスタP1 136及びn−チャン
ネルトランジスタN 134と関連するシリコン内には逆バイアス接合は存在せ
ずまた電圧勾配の存在しない。同一のことがノードB、Cがローの場合に当ては
まる。従ってp−チャンネルトランジスタP1 136及びn−チャンネルトラ
ンジスタN 134と関連する感応領域は存在しない。
続されるので、粒子がノードB 156あるいはノードA 160上の感応領域
に当たりノードB 156がハイ状態からロー状態へ変化すると、n−チャンネ
ルトランジスタN 134の基板が直ちに放電されBJTがオンすることが確実
に防止される。従って電流は抵抗器132を流れる。ノードPN1B 162が
R1N 132を経て放電するに応じ、p−チャンネルトランジスタP1 13
6のダイオード152は順バイアスされR1P 130が短絡される。その結果
本質的にRC遅延が抵抗器R1N 132を経てノードB 156とノードC
158間にそのまま残る。ノードB 156でロー状態からハイ状態へ切り替わ
るときも、抵抗器及びダイオードのペア形成切替役割り以外は同様なことが生じ
る。従って有効抵抗はR1N 132あるいはR1P 130の単一値である。
はn−チャンネルトランジスタN 134の胴部及びドレインが共に接続され、
p−チャンネルトランジスタP1 136の胴部及びソースは共に接続される。
この構成の場合、n−チャンネルトランジスタN 134はその胴部及びソース
間に寄生ダイオード170を有する。同様にp−チャンネルトランジスタP1
136はそのドレインと胴部間に寄生ダイオード172を有する。寄生ダイオー
ド170、172は互いに整合されていないので電流が抵抗器130、132の
一方を流れることに留意する。図10及び図11のSEU堅牢回路は図8及び図
9と同様であるが、n−チャンネルトランジスタ及びp−チャンネルトランジス
タの位置は逆である。
134が並列ではなく直列に接続されているので、ノードB 156からノード
C 158へのフルレイル駆動が与えられないと考えられる。従って図8〜図1
1のSEU堅牢回路に関連する書込み時間は図5〜図7に沿って説明した回路の
書込み時間より長い。
の範囲内の他の実施形態にも適用可能であることは当業者には理解されよう。
説明図である。
の簡略説明図である。
記憶回路の簡略説明図である。
。
。
するための本発明の実施形態の簡略説明図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 SEU堅牢回路の第1の端子と接続される第1の端子及び第
2の端子を有する抵抗性手段と、ソース端子、ドレイン端子及びゲート端子を有
するp−チャンネルトランジスタと、ソース端子、ドレイン端子及びゲート端子
を有するn−チャンネルトランジスタとを備え、p−チャンネルトランジスタ及
びn−チャンネルトランジスタのソース端子は抵抗性手段の第1の端子と電気的
に接続され、p−チャンネルトランジスタ及びn−チャンネルトランジスタのド
レイン端子は抵抗性手段の第2の端子と電気的に接続され、p−チャンネルトラ
ンジスタ及びn−チャンネルトランジスタのゲート端子が相補イネーブル信号を
受け接続され、記憶セルがクロスカップリングされた一対のインバータを含み、
SEU堅牢回路は第1及び第2の端子を有し、第1の端子はクロスカップリング
されたインバータの一方の出力と接続され、第1の端子はクロスカップリングさ
れたインバータの他方の入力に接続され、記憶セルに使用可能なSEU堅牢回路
。
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