Радиационно-стойкая библиотека элементов на комплементарных металл-окисел-полупроводник транзисторах

Изобретение относится к области микроэлектроники. Техническим результатом изобретения является создание радиационно-стойкой библиотеки элементов на комплементарных металл-окисел-полупроводник транзисторах с меньшей площадью элементов на кристалле и повышенным быстродействием. Библиотека элементов на комплементарных металл-окисел-полупроводник транзисторах, содержащая подложку p-типа и «карман» n-типа, активные области МОП транзисторов n- и p-типов, контакты p+ и n+ к шине нулевого потенциала и питания, дополнительно содержит расширенную n+ охрану, расположенную вдоль внешней границы «кармана» и заполняющую собой всю свободную площадь «кармана», а также кольцевую p+ охрану, расположенную вокруг каждой из групп транзисторов n-типа с областями стока/истока транзисторов с разным потенциалом, которая заполняет собой всю свободную площадь подложки. 5 ил.

 

Изобретение относится к области микроэлектроники, а именно к радиационно-стойким библиотекам элементов на комплементарных металл-окисел-полупроводник (КМОП) транзисторах, и может быть использовано при проектировании радиационно-стойких КМОП СБИС (сверхбольших интегральных схем) на объемном кремнии, в частности СБИС типа «система-на-кристалле» для авионики, аэрокосмических и других применений.

Известны [патент США N 3440503, патент США N 4318750] конструктивно-топологические решения КМОП элементов библиотеки (Фиг.1), занимающих минимальную площадь на кристалле и использующих локальные p+ области 3 в подложке p-типа и n+ области 2 в «кармане» 1 n-типа соответственно для контактов к шине нулевого потенциала (земли) и питания.

На Фиг.1 также показаны области 4 и 5 затворов n- и p-канальных транзисторов соответственно, сток-истоковые области 6 и 7 n- и p-канальных транзисторов соответственно, 8 - топологическая граница элемента, по которой стыкуются соседние элементы.

Недостатком таких решений является низкая стойкость ко всем радиационным факторам. Это связано со значительными утечками в области n-канальных транзисторов: между n+ областями стоков/истоков соседних транзисторов и между n- карманом и n+ областями истоков/стоков этих транзисторов. Кроме того, такая конструкция элементов обладает низкой стойкостью к эффекту «защелкивания» и сбоям в элементах при воздействия тяжелых частиц.

Наиболее близкими к заявленному конструктивно-топологическому решению КМОП элементов библиотеки являются элементы, выполненные согласно патенту США N 5406513 (Фиг.2 и Фиг.3, на которых изображены два разных по сложности элемента библиотеки, реализующие данный конструктивно-топологической принцип при одинаковых проектных нормах), использующие охранные кольца p+типа (область 3) и n+типа (область 2) вокруг транзисторов n- и p-типов и подключенные соответственно к шине нулевого потенциала (земли) и питания. Данные элементы выбраны в качестве прототипов заявленного изобретения.

На Фиг.2 и 3 также показаны области 4 и 5 затворов n- и p-канальных транзисторов соответственно, сток-истоковые области 6 и 7 n- и p-канальных транзисторов соответственно, 8 - топологическая граница элемента, по которой стыкуются соседние элементы.

Конструктивно-топологическое решение КМОП элементов библиотеки прототипа обладает высокой стойкостью к радиационным факторам. Однако элементы такой библиотеки занимают большую площадь на кристалле, что приводит к существенному снижению степени интеграции СБИС, а также понижению быстродействия.

Задачей заявленного изобретения является создание радиационно-стойкой библиотеки элементов на комплементарных металл-окисел-полупроводник транзисторах с меньшей площадью элементов на кристалле и повышенным быстродействием.

Поставленная задача решена путем создания радиационно-стойкой библиотеки элементов на комплементарных металл-окисел-полупроводник транзисторах, содержащей подложку p-типа и «карман» n-типа, активные области МОП транзисторов n- и p-типов, контакты p+ и n+ к шине нулевого потенциала и питания соответственно, отличающейся тем, что дополнительно содержит расширенную n+ охрану, расположенную вдоль внешней границы «кармана» и заполняющую собой всю свободную площадь «кармана», а также кольцевую p+ охрану, расположенную вокруг каждой из групп транзисторов n-типа с областями стока/истока транзисторов с разным потенциалом, которая заполняет собой всю свободную площадь подложки.

Краткое описание чертежей

Фиг.1. Схема КМОП элементов библиотеки, выполненная согласно патенту США N 3440503 и патенту США N 4318750.

Фиг.2. Схема КМОП элементов библиотеки, выполненная согласно патенту США N 5406513.

Фиг.3. Схема КМОП элементов библиотеки, выполненная согласно патенту США N 5406513.

Фиг.4. Схема варианта КМОП элементов библиотеки, выполненная согласно изобретению.

Фиг.5. Схема варианта КМОП элементов библиотеки, выполненная согласно изобретению.

В заявленном конструктивно-топологическом решении элементов КМОП библиотеки (Фиг.4, 5) отсутствует кольцевая n+ охрана во внутренней области элемента вдоль границы карман - подложка и используется расширенная n+ охрана 2 вдоль внешней границы «кармана» 1, которая заполняет всю свободную площадь «кармана» 1, а также присутствует кольцевая p+ охрана (область 3) вокруг каждой из групп транзисторов n-типа с областями стока/истока транзисторов с разным потенциалом, которая заполняет всю свободную площадь подложки.

На Фиг.4 и 5 также показаны области 4 и 5 затворов n- и p-канальных транзисторов соответственно, сток-истоковые области 6 и 7 n- и p-канальных транзисторов соответственно, 8 - топологическая граница элемента, по которой стыкуются соседние элементы. Все области p+ охраны 3 подключаются к шине нулевого потенциала, а области n+охраны - к шине питания, благодаря чему обеспечивается привязка подложки и «кармана» 1.

Сравнение различных элементов, выполненных по одинаковым правилам проектирования, показало, что площадь на кристалле у элементов с предлагаемыми конструктивно-топологическими решениями приблизительно в среднем на 26% меньше, чем у прототипа, при несколько большем быстродействии. По сравнению с нестойкими элементами площадь больше всего лишь на 10%. Испытания микросхем, разработанных с помощью предложенной библиотеки элементов, показали высокую дозовую стойкость и отсутствие тиристорного эффекта при воздействии тяжелых заряженных частиц во всем доступном диапазоне линейных потерь энергии.

Хотя описанный выше вариант выполнения изобретения был изложен с целью иллюстрации настоящего изобретения, специалистам ясно, что возможны разные модификации, добавления и замены, не выходящие из объема и смысла настоящего изобретения, раскрытого в прилагаемой формуле изобретения.

Радиационно-стойкая библиотека элементов на комплементарных металл-окисел-полупроводник транзисторах, содержащая подложку p-типа и «карман» n-типа, активные области МОП транзисторов n- и p-типов, контакты p+ и n+ к шине нулевого потенциала и питания соответственно, отличающаяся тем, что дополнительно содержит расширенную n+ охрану, расположенную вдоль внешней границы «кармана» и заполняющую собой всю свободную площадь «кармана», а также кольцевую p+ охрану, расположенную вокруг каждой из групп транзисторов n-типа с областями стока/истока транзисторов с разным потенциалом, которая заполняет собой всю свободную площадь подложки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для аппаратной реализации оперативной памяти и, в частности, видеопамяти в системах вывода изображений.

Изобретение относится к области цифровой вычислительной техники. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в компьютерах нового поколения, информационных системах связи, интеллектуальных датчиках, биопаспортах, системах управления.

Изобретение относится к области импульсной техники и может быть использовано в устройствах вычислительной техники и систем управления. .

Изобретение относится к области импульсной техники и может быть использовано в устройствах вычислительной техники и систем управления. .

Изобретение относится к программируемым элементам памяти, к способам и устройству для их считывания, записи и программирования. .

Изобретение относится к области импульсной техники и может быть использовано в устройствах вычислительной техники и систем управления. .

Ячейка магнитного оперативного запоминающего устройства (МОЗУ), содержит магнитный туннельный переход, содержащий туннельный барьерный слой между первым магнитным слоем, имеющим первое направление намагниченности, и вторым магнитным слоем, имеющим второе направление намагниченности, который является регулируемым от первого направления до второго направления таким образом, чтобы изменять сопротивление перехода магнитного туннельного перехода от первого до второго уровня сопротивления перехода. Указанный магнитный туннельный переход также содержит резистивный элемент переключения, электрически соединенный с магнитным туннельным переходом и имеющий сопротивление переключения, которое можно переключать от первого до второго уровня сопротивления переключения, когда переключающий ток проходит через резистивный элемент переключения. Сопротивление ячейки МОЗУ может иметь, по меньшей мере, четыре разных уровня сопротивления ячейки в зависимости от уровня сопротивления у сопротивления перехода и сопротивления переключения. Туннельный барьерный слой состоит из резистивного элемента переключения. Технический результат - улучшение считываемости для ячейки МОЗУ. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 6 ил., 3 прим.

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в повышении помехоустойчивости ОЗУ путем уменьшения емкостей паразитных конденсаторов между элементами устройства. Способ изготовления статического оперативного запоминающего устройства включает размещение узлов хранения бита данных и шин чтения данных и шин записи данных в пространстве, причем ячейку памяти конструктивно разделяют на модули трех типов: модуль хранения бита данных, модуль порта записи и модуль порта чтения, причем модуль порта записи размещают отдельно от модуля хранения и подключают ко входу модуля хранения бита данных, а модуль порта чтения размещают отдельно от модуля хранения и подключают к выходу модуля хранения. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Использование: для использования в качестве троичной ассоциативной памяти. Сущность изобретения заключается в том, что ячейка магнитной оперативной памяти (MRAM) включает в себя первый туннельный барьерный слой, заключенный между слоем мягкого ферромагнетика, имеющим свободную намагниченность, и первым слоем твердого ферромагнетика, имеющим первую намагниченность хранения; второй туннельный барьерный слой, заключенный между слоем мягкого ферромагнетика и вторым слоем твердого ферромагнетика, имеющим вторую намагниченность хранения; причем первая намагниченность хранения является свободно ориентируемой при первом высоком заранее определенном температурном пороге, и вторая намагниченность хранения является свободно ориентируемой при втором заранее определенном высоком температурном пороге; при этом первый высокий заранее определенный температурный порог выше второго заранее определенного высокого температурного порога. Технический результат: обеспечение возможности использования ячейки MRAM в качестве троичной ассоциативной памяти (TCAM) при уменьшенном размере ячейки. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл.

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в блоках многопортовых статических КМОП ОЗУ. Технический результат заключается в повышении надежности чтения данных из ячейки памяти при воздействии одиночной ядерной частицы в режиме, когда триггер ячейки памяти на основе двух групп транзисторов находится в неравновесном состоянии. Ячейка памяти комплементарной металл-оксид-полупроводниковой структуры ОЗУ, включающая триггер, состоящий из двух групп транзисторов, портов записи данных и портов чтения, размещенных на кристалле интегральной микросхемы, выходы портов записи данных соединены с соответствующими выводами двух групп транзисторов триггера, согласно изобретению ячейка снабжена двумя инверторами и двумя инверторами с третьим состоянием, при этом первые выводы первой и второй групп транзисторов триггера соединены с входом первого инвертора, вторые выводы первой и второй групп транзисторов триггера соединены с входом второго инвертора, третий вывод первой группы транзисторов триггера и третий вывод второй группы транзисторов триггера соединены, соответственно, с первыми входами первого и второго инверторов с третьим состоянием, выход первого инвертора соединен с вторым входом первого и третьим входом второго инверторов с третьим состоянием, выход второго инвертора соединен с третьим входом первого и вторым входом второго инверторов с третьим состоянием, выходы которых соединены с входами данных портов чтения. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 3 табл.

Изобретение относится к записываемому магнитному элементу. Элемент содержит пакет слоев с магнитным слоем записи из по меньшей мере одного магнитного материала, обладающего направлением намагниченности, которое перпендикулярно его плоскости, расположенным между первым и вторым наружными слоями, выполненными из первого и второго немагнитных материалов. Второй немагнитный материал является электропроводным. Записываемый магнитный элемент включает в себя устройство, заставляющее ток записи протекать через второй наружный слой и магнитный слой записи в направлении протекания тока, параллельном плоскости магнитного слоя записи, и устройство для приложения, при наличии упомянутого тока записи, магнитного поля записи вдоль направления магнитного поля, которое перпендикулярно плоскости магнитного слоя записи. При этом память записывается в одном направлении или другом направлении посредством воздействия на направление приложенного магнитного поля записи. Технический результат - обеспечение изменения направления намагниченности. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 13 ил.
Наверх