JPS60142619A - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

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JPS60142619A
JPS60142619A JP58250077A JP25007783A JPS60142619A JP S60142619 A JPS60142619 A JP S60142619A JP 58250077 A JP58250077 A JP 58250077A JP 25007783 A JP25007783 A JP 25007783A JP S60142619 A JPS60142619 A JP S60142619A
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JP
Japan
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circuit
current
gate
transistor
output
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JP58250077A
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Toshiaki Sakai
酒井 敏昭
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/003Modifications for increasing the reliability for protection
    • H03K19/0033Radiation hardening

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (1)発明の技術分野 本発明はバイポーラ半導体装置に係り、α線耐性を向上
させた半導体集積回路に関する。
(2)技術の背景 半導体製造技術の進歩に伴い、高集積回路化が可能とな
った。これは例えば1ミクロン等の金属配線を可能とし
たエツチング技術さらにはそれらを形成する為のマスク
パターンの高集積化等によるものである。
特に、近年バイポーラトランジスタによる半導体集積回
路の高集積化も進展し、それを構成するトランジスタの
サイズさらにはそれに流れる電流も減少し振幅値も小さ
くなっている。このために高集積化が可能となったので
あるが、その反面ではα線耐量が減少している。即ち、
α線耐性は従来MO3)ランジスタによる半導体集積回
路において問題となっていたのであるがバイポーラトラ
ンジスタ半導体集積回路においてもα線耐量の向上が望
まれるようになった。
(3)従来技術と問題点 α線耐量が減少すると回路の誤動作の発生を多くする。
即ち1例えばコレクタと基板のPN接合部に形成される
空乏層に、α線の照射によって電子・正孔のペアが生じ
、電子はコレクタに正孔は基板に吸収されるため、コレ
クタ電位が低下してしまう。単なるゲート回路の組合せ
即ち組合せ回路は入力だけによって出力が決るのでα線
による一時的な雑音(回路の動作速度に対してさらに速
く短い時間の雑音)に対しては余り問題とならない。し
かし、フィードバックループを含む回路。
例えばフリップフロップ等より成る順序回路においては
その高速な雑音に対してループ内を構成する回路が応答
してしまう問題を有している。即ち。
順序回路は入力と保持状態とによって出力が決るから、
α線によって保持状態が反転すると出力も反転してしま
う。従って、前述のようにα線の照射によって例えば、
ECL回路の出力用コレクタの電位が低下するとECL
回路で構成されフィードバックループを持つフリップフ
ロップ(FF)は、その保持内容が反転することがある
という問題を有している。従って、ランチ回路、FFあ
るいは他の記憶回路からなる順序回路においては。
α線がその回路自身あるいはその入力段のトランジスタ
に照射されると保持内容が変わり正常の動作をしなくな
るという問題を有している。
(4)発明の目的 本発明は前述の問題点を解決するものであり。
その目的とするところはα線耐性が向上しさらに高速化
、高集積化が可能な半導体集積回路を提供することにあ
る。特に本発明では、ECL回路において、順序回路を
構成する場合に、他の組合せ回路よりも、保持電流を太
き(設定し、高速化。
高集積化とα線耐性とを両立できるようにしたものであ
る。
(5)発明の構成 本発明の特徴とするところは順序回路において。
データ保持回路の保持電流を他の組合せ回路を構成する
ゲートの動作電流より大きく設定したことを特徴とする
半導体装置にある。
(6)発明の実施例 以下1図面を用いて本発明の一実施例を詳細に説明する
第1図は本発明の実施例の回路構成図である。
エミッタが共通に接続されて電流源1x+を介して電源
■。51に接続されたトランジスタTr+、Tr2のそ
れぞれのベースはそれぞれ入力端子りと参照電源V r
efに接続されている。又。
このトランジスタTr+、Tr2のコレクタは抵抗R1
,R2をそれぞれ介して共通接続されさらに抵抗Reを
介して電源■ccに接続されている。
コレクタが電源V (Cに接続され、トランジスタT 
r 3のベースはトランジスタTr2のコレクタに接続
され、そのエミッタは抵抗R3を介して電IRV ta
 a 2に接続されている。トランジスタTr+とTr
2で構成されるオアゲート1は電流切換え型回路いわゆ
るE CL (Emitter CurrentLog
ic )であり、他の入力が存在する場合にはトランジ
スタTrIのエミッタとコレクタにそれぞれエミッタと
コレクタが接続されたトランジスタ(図示せず)のベー
スにその入力が加わる。このオアゲート1の出力はエミ
ッタフォロアのトランジスタTr3のエミッタ出力より
端子Aを介してトランジスタTr4.Tr++によるE
CLオアゲート2の入力トランジスタTriのベースに
加ね5− る。それぞれのエミッタが共通に接続されたトランジス
タTra、Tr5のエミッタは電流源IX2を介して電
源V661に接続され、それぞれのコレクタは抵抗R4
,R5を介して共通に接続され、さらにR8を介して電
源V c cに接続される。トランジスタTraのコレ
クタはオアゲート2の出力でコレクタが電源■ccに接
続され。
エミッタが抵抗R6を介して電源■661に接続される
エミッタフォロアトランジスタTriのベースに接続さ
れている。トランジスタTr 71Tre及びTr++
はECLオアゲート3である。
それぞれのコレクタとエミッタが共通に接続されたトラ
ンジスタ T r ? l T r eのコレクタは抵
抗R7,R7’を介して電源Vccに接続される。
抵抗R7,R7’の接続点は抵抗Ra、R5の共通接続
点に接続される。そしてトランジスタTr7のベースは
エミッタフォロアトランジスタTr6のエミッタに接続
され、トランジスタTreのベースには端子Bが他の入
力として接続される。前述の共通に接続されたトランジ
スタ6一 Tr7.TreのエミッタにはさらにトランジスタTr
9のエミッタが接続されて電流切換え型を構成し、さら
にそれらのエミッタは電流源1x3を介して電源V。6
1に接続される。トランジスタTr5Tr9のベースに
は参照電源VrQfが加わる。トランジスタTrθ、T
rv及びTr9によるECLオアゲート3の出力はトラ
ンジスタTr9のコレクタC′である。C′点は論理が
保持されるようにするために、エミッタフォロアトラン
ジスタTreの入力に帰還されている。後述するように
、C′点はTra、Trr+によるオアゲート2の出力
A′点とワイヤードアンドを構成しているので、このア
ンドの出力が帰還されて。
Tr 7.Tr e、Tr 9によるオアゲート3の入
力となっている。ワイヤードアンド出力C′はエミッタ
が抵抗R9を介して電源■612に接続されたエミッタ
フォロアトランジスタTr+oのベースに接続され、そ
のエミッタは端子Cを介して次段のオアゲート4に加わ
る。オアゲート4は前述のオアゲート1と同様の構成で
あり、抵抗RIo−R13は抵抗RoからR3に、トラ
ンジスタTr 1+〜Tr l 3はTr+〜Tr3に
それぞれ対応する。尚、電流源Ix4も電流源Tx+に
対応するが、後述する理由でその電流値はTx<IX+
となっている。そして、オアゲート4の出力は端子Eで
ある。
第1図をゲートレベルで表現すると、第2図に示すよう
になり、オアゲート1は入力がDで出力がAであり、オ
アゲート2は入力がAで出力がA′となる。そしてオア
ゲート3はB入力とワイヤードアンドの出力C′を入力
し、このオアゲート3の出力がA′とワイヤードアンド
されてC′となる。そしてC′点はエミフオロT r 
+ oを介して0点となり、オアゲート4の入力となり
、その出力がEとなる。次に、上記の如く構成された実
施例の動作を説明する。
オアゲート1においては、入力りがハイの場合に、即ち
V I−a+よりも大きい場合には、トランジスタTr
+がオンし、Ro、R+に電流Ix1が流れる。従って
、R2には電流は流れないから。
トランジスタTr2のコレクタ即ち出力はハイレベル(
vcc−RoIxl)になる。従ってDの論理がハイの
場合に、出力はハイになる。また。
Dがローレベルのときには、即ちV+−J よりも低い
場合には、トランジスタTr2がオンし、R2にも電流
1x+が流れる。従って、出力はローレベル(Vcc 
(RO+R2)XIXI)になる。
即ち、入力の論理が出力論理に伝わる。入力がDのみの
場合は、単なるバッファであるが、トランジスタTr+
とコレクタエミッタがそれぞれ共通に接続された他のト
ランジスタのベースに他の入力を与えれば、前述のよう
にこの回路はオアとなる。トランジスタTr3はエミッ
タフォロアであるから、エミッタ端子Aは、オアの出力
であるトランジスタTr2のコレクタ電位より約0.8
v落ちたレベルになるだけであるから、A点の論理はT
r2のコレクタ出力の論理と同じである。同様に2は1
人力オアゲートであるから、オアゲート2の出力A′は
、入力Aの論理と同じであり、トランジスタTr6はエ
ミッタフォロアであるから。
9− そのエミッタの論理もA′と同じである。即ち。
入力りの論理はそのままオアゲート2の出力A′に伝達
される。
次に、オアゲート3とワイヤードアンドC′によるラン
チ回路を説明する。保持される論理はC′の電位でC′
が今仮にローレベルであると仮定する。
また第2図に示すようにC(、C’)点の電位がランチ
されるためには、入力Aはハイ、Bローであると仮定す
る。この時、オアゲート2においてA点はハイレベルで
あるから、トランジスタTr5がオフし、A′点はハイ
レベルとなろうとするがC′点はローレベルであると仮
定しているから、Tr++がオフしているにも拘わらず
抵抗R5には電流がC′点に向かって流れている。従っ
て、C”点がローレベルの時にA′点もローレベルであ
り、トランジスタTr7がオフ状態になり、B点もロー
レベルであるから、トランジスタTreもオフ状態であ
る。即ち、オアゲート3においては、トランジスタTr
9がオンしている。
10− 従ってC′点及びA′点は、Tr9のオン状態によって
、R5に流れる電流1xaによる電圧降下によってロー
レベルに保持される。
次に、C′点がハイレベルであるとする。この場合も、
Aはハイ、Bがローであると仮定する。
C′点がハイレベルのときA′点はハイレベルであるか
らトランジスタTr5はオフ状態で、R5には電流は流
れずC′点はvcc R8XlX2のハイレベルであり
、トランジスタTr7がオン状態となる。このため、ト
ランジスタTr++には電流は流れないわけであり、C
′点はハイレベルに保持されることになる。このため、
Aがハイ。
Bがローであるときは、C′点がローレベルであろうと
、ハイレベルであろうとそのレベルが保持されることに
なり、オアゲート3とワイヤードアンドC′とによって
順序回路の保持回路を構成している。従って、C′点の
論理がα線により反転すると、その反転された論理が保
持されてしまう。
保持回路への入力書き込みは、B点をハイにしておき、
六入力としてラッチ出力と反対の論理を与えることによ
って、この反対の論理を保持回路に書き込む。ワイヤー
ドアンドの出力C′は、保持回路の出力でもあり、エミ
ッタフォロアトランジスタTrioのエミッタに取り出
される。
第1図の回路において、ワイヤードアンド出力C′点の
保持電圧は、ノイズの影響を受けないようにすることが
望まれる。即ちハイレベルが一度C′点に保持されたら
、常に、C′点はハイレベルを保ち、ランチ状態におい
て、ノイズによってローレベルに反転してはならない。
なぜなら、保持回路の論理は、一度反転するとそのまま
で反転データが保持されてしまうからであり、これによ
って、順序回路の出力は、入力データと保持データとに
よって決るから反転してしまうことがあるからである。
しかし、バイポーラトランジスタにおいても、大規模集
積化されて来ると共に個々に形成されるトランジスタの
大きさは小さくなり。
ノイズとしてのα線の影響が大となる。
このα線の影響を少くする方法としては1本発明者はト
ランジスタの形状を小のままにして、保持回路の出力C
′点の保持電流を大きくすれば良いことを見い出した。
第1図において保持電流IX3はC′点をローレベルを
保持するときに必要な電流であって。
IX2は、C′点がハイレベルであるときに、これを保
持するための電流である。従って、α線の影響を少くす
るためには、保持電流IX2及びIX3を他の組合せ回
路例えば、後段のオア回路4の電流lxよりも大きくし
ておく。さらに、ラッチ回路の出力C′点は、特にハイ
レベルを保持する場合には、トランジスタTr4に流れ
る電流。
即ちR8に流れる電流の影響も受け、R5に電流が流れ
ないように保持しておく必要がある。従って保持回路の
入力としてA′点の電位がα線等の影響を受けて低下し
ないようにする必要がある。
なぜなら、第2図から明らかなように、ワイヤードアン
ドCの出力C′の論理を帰還を介して保持するためには
、ワイヤードアンドC′の入力Aはハイを確実に保持す
る必要がある。このために保持回路の前段のゲート、即
ち、第1図においては13− オアゲート1の電流1x+も他の論理回路即ち第1図に
おいては、後段のオアゲート4の電流lxよりも大きな
値に設定しておく必要がある。一般的にはα線によって
発生する雑音はECLの動作速度に対してさらに速く短
い時間の雑音であるので、複数段たとえば2段のゲート
回路を介することによってその雑音は論理レベルに影響
を与えな(なる。すなわち換言するならば、各ゲート回
路の応答速度によってその雑音は減衰し、複数段を通過
することはほとんどない。このために前述したように保
持回路の少なくとも1段前のゲート回路もα線に対して
影響を受けない回路にする必要がある。
本発明は上述のように保持回路の保持電流及び前段回路
の動作電流を大と設定しておくものである。保持電流を
大にすれば、保持回路のトランジスタのコレクタと基板
間の接合部にα線が照射されて、コレクタ電位が低下し
ても、その影響を小とでき、保持データを反転すること
を防止する。
電流切換え型回路の共通エミッタに接続される14− 電流を設定する方法には、第3図に示すように。
エミッタに抵抗がある電流源として働<、トランジスタ
形と、第4図に示すように、単に抵抗による抵抗形とが
ある。
第3図に示す定電流形においてベース電圧(Vcs)−
ベース・エミッタ間順方向電圧(Vsi)が、抵抗Rの
一端にかかるので、他端電位■、1をひいて、Rで割っ
た電流値がIxになる。従って、Rが固定である場合に
は、lxを大きくするためにはベース電位VCSを大と
すれば良い。
一方、第4図に示す抵抗形の場合には、電流切換え型ト
ランジスタTI、T2のいずれかオン状態になっている
トランジスタのベース電位よりも。
0.8v引いた電圧がエミッタ電圧であるから、エミッ
タ電圧がその電位になるように、抵抗Rに電流が流れる
。従って、電流lxを大とするためには、抵抗を小とす
れば良い。
(7)発明の効果 本発明によれば、特に大規模集積化されたバイポーラ回
路において、α線によって電圧レベルが変動してランチ
回路等のデータ保持回路の保持データが誤動作すること
を回避できる。データ保持回路の保持電流及びその入力
回路の動作電流のみを大とすることで、上記α線の影響
を抑えるものであるから、他の組合せ回路の電流源は小
のままで良い。従って、消費電力は小のままであるから
高集積化でき、かつ、これらと両立して、α線耐性をも
たすことができるという効果大なるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の回路図、第2図は上記実施
例のブロック図、第3図は上記実施例における電流供給
部の一例を示す回路図、第4図は上記実施例の電流供給
部の他の例を示す回路図である。 1.2,3.4・・・オアゲート C′・・・ワイヤードアンド IXI、TX2.IX3・−一定電流源Ix・・・定電
流源

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ECL回路により構成される順序回路と組合せ回
    路とを具備し、前記順序回路のデータ保持回iを構成す
    るECL回路の共通エミ・ンタ端子に流れる電流値が前
    記組合せ回路のそれよりも大きく設定されていることを
    特徴とする半導体集積回路。
  2. (2)前記データ保持回路の入力回路を構成するECL
    回路の共通エミッタ端子に流れる電流値が前記組合せ回
    路のそれよりも大きく設定されていることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載の半導体集積回路。
JP58250077A 1983-12-28 1983-12-28 半導体集積回路 Granted JPS60142619A (ja)

Priority Applications (1)

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JP58250077A JPS60142619A (ja) 1983-12-28 1983-12-28 半導体集積回路

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JP58250077A JPS60142619A (ja) 1983-12-28 1983-12-28 半導体集積回路

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JPS60142619A true JPS60142619A (ja) 1985-07-27
JPH0578967B2 JPH0578967B2 (ja) 1993-10-29

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ID=17202464

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JP58250077A Granted JPS60142619A (ja) 1983-12-28 1983-12-28 半導体集積回路

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Cited By (4)

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DE3713687A1 (de) * 1986-07-31 1988-03-17 Mitsubishi Electric Corp Integrierte halbleiterschaltung
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