JPH04129094A - 半導体メモリ装置 - Google Patents

半導体メモリ装置

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JPH04129094A
JPH04129094A JP2251252A JP25125290A JPH04129094A JP H04129094 A JPH04129094 A JP H04129094A JP 2251252 A JP2251252 A JP 2251252A JP 25125290 A JP25125290 A JP 25125290A JP H04129094 A JPH04129094 A JP H04129094A
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JP
Japan
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input
semiconductor memory
memory device
inverter
gate
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JP2251252A
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Inventor
Heihachi Ochika
尾近 平八
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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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】 〔目次〕 概要 産業上の利用分野 従来技術 発明が解決しようとする課題(第7図〜第10図) 課題を解決するための手段(第1図) 作用 実施例 (a)本発明の一実施例(第2図) (b)本発明の他の実施例(第3図、第4図)(C)本
発明のその他の実施例(第5図、第6図) 効果 〔概要〕 インバータ回路を組合せて形成される半導体メモリ装置
に関し、特に高エネルギー線照射環境下で用いられる半
導体メモリ装置に関し、高エネルギー線がゲート酸化膜
に入射したときに一時的にゲート入力インピーダンスの
低下による誤動作を動作時間が遅延することなく防止す
ることができる半導体メモリ装置を提案することを目的
とし、 入力端子と出力端子との間に一対の入力及び出力のイン
バータ回路を互いに逆向きに並列接続し、当該一対の入
力及び出力のインバータ回路を一単位として形成される
半導体メモリ装置において、前記入力端子とaカインバ
ータの入力端との間及び前記出力端子と入力インバータ
の入力端との間にインダクタンス回路を接続するもので
ある。
〔産業上の利用分野〕
本発明はインバータ回路を組合せて形成される半導体メ
モリ装置に関し、特に高エネルギー線照射環境下で用い
られる半導体メモリ装置に関する。
近年、半導体メモリ装置は記憶容量が大きく、書込み・
読出し等の動作を高速に行なえることから、各種の記憶
部に用いられている。特に、宇宙環境、原子炉内等の高
エネルギー線が照射される環境下においては、高エネル
ギー線が半導体に照射されると記憶内容が破壊されるこ
ととなる。このような高エネルギー線環境下においても
記憶内容が破壊されず、誤動作することがない半導体メ
モリ装置が要求される。
〔従来の技術〕
従来、この種のC−MOSインバータを用いた半導体メ
モリ装置として第7図に示すものかあった。同図におい
て従来の半導体メモリ装置PチャンネルMO8(以下、
P−MOS)PIとNチャネルMOS(以下、N −M
 OS ) n 1とからなるC−MO8I及びP−M
OS  P2とN−MO8n とからなるCMOS2を
電源V  −V  間に2             
  DD   SS接続して構成する。
前記従来の半導体メモリ装置はビットラインBLを介し
て入力端子INから入力される入力信号を各C−MO8
I、2で形成されるインバータ回路にディジタル値の情
報として保持し、保持した情報を出力端子OUTから出
力する。
前記第7図記載の半導体メモリ装置のパターンレイアウ
ト平面図を第8図、第9図に示す。上記各図において半
導体基板上にポリシリコン層、アルミ配線層、酸化シリ
コン層等を順次所定パターンに積層形成する。
前記構成に基づ〈従来の半導体メモリ装置を宇宙環境下
で使用した場合について説明する。宇宙環境においては
γ線、中性子線、電子線等の高エネルギー線が存在する
ことから、この高エネルギー線がゲート酸化膜等に入射
すると誤動作を起こすこととなる。特に、大量の高エネ
ルギー線が瞬時に入射すると記憶していた情報が破壊さ
れるという誤動作が生じる。
前記誤動作の具体例をN −M OS  n 2に大量
の高エネルギー線が入射した場合について第7図を参照
して詳述する。従来装置には情報「1」が記憶されてお
り、このときの電位レベルをrHJ、「L」を付して示
す(「H」はハイレベルの5■、rLJはローレベルの
Ovである)。この状態においてN −M OS  n
 2に大量の高エネルギー線が入射すると、この高エネ
ルギー線によりゲート酸化膜に電子・正孔対が発生し、
N−MOSn2のゲート入力インピーダンスが低下する
こととなる。このゲート入力インピーダンスの低下によ
り図中鎖線で示すように電流が流れることとなり、N−
MOS  n  及びP−MOS  P2のゲ−ト電圧
がrLJハイレベルって情報「1」が「0」となる。
第10図は他の従来の半導体メモリ装置の回路構成図を
示す。
同図において従来の半導体メモリ装置は、前記第7図記
載装置と同様に電源v −■ の間DD   SS にC−MO3L、2を並列接続して構成し、この構成に
加え、前記C−MO8I、2の各人・出力端に各々抵抗
R、Rを接続する構成である。
前記抵抗R、Rは、高エネルギー線の入射によりゲート
酸化膜中で発生した電子・正孔対を対消滅させるため電
流の流れを遅らせるようにするものである。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の各半導体メモリ装置は以上のように構成されてい
たことから、前記第7図記載の装置においては高エネル
ギー線の入射により情報が破壊して誤動作を生じるとい
う課題を有していた。
また、第10図記載の装置においては、抵抗R1)R2
の付加接続により高エネルギー線が入射してN −M 
OS  ’n 2のゲート入力インピーダンスが低下し
ても電流の流れを制限することによりゲート酸化膜中で
発生した電子・正孔対を対消滅させるものであるが、前
記付加接続された抵抗Rr 、R2により情報の書込み
・読出しの動作速度が遅延して動作時間が長くなるとい
う課題を有していた。即ち、情報の書込み・読出しを行
なうには、ゲートに電荷Qを蓄えなければならず、この
とき流れている電流を■とすれば情報の書込み・読出し
に要する時間tは、t=Q/Iで与えられる。この■は
、I=V/Rで与えられることから、t =RQ/Vと
なり、抵抗値Rが大きくなれば電荷Qを蓄積する時間も
長くなることとなる。
本発明は前記課題を解決するためになされたもので、高
エネルギー線がゲート酸化膜に入射したときに一時的に
ゲート入力インピーダンスの低下による誤動作を動作時
間が遅延することなく防止することができる半導体メモ
リ装置を提案することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
第1図は本発明の原理説明図を示す。
同図において本発明に係る半導体メモリ装置は、入力端
子と出力端子との間に一対の入力及び出力のインバータ
回路を互いに逆向きに並列接続し、当該一対の入力及び
出力のインバータ回路を一単位として形成される半導体
メモリ装置において、前記入力端子と出力インバータの
入力端との間及び前記出力端子と入力インバータの入力
端との間にインダクタンス回路を接続するものである。
〔作用〕
本発明においては、逆向きに並列接続された入力・出力
のインバータ回路の各人・出力端子間にインダクタンス
回路を接続することにより、インバータ回路を構成する
トランジスタのゲート酸化膜に高エネルギー線が入射し
てゲート入力インピーダンスの低下により電流が流れよ
うとしても、インダクタンス回路による誘導起電力によ
り電流の流れを阻止する。インピーダンス回路により電
流の流れが阻止されることから、ゲート酸化膜中で高エ
ネルギー線入射により発生した電子・正孔対を電流化す
ることなく対消滅させ、情報を保持して誤動作を防止す
る。
〔実施例〕
(a)本発明の一実施例 以下、本発明の一実施例を第2図に基づいて説明する。
この第2図に本実施例装置の回路構成図を示す。
同図において本実施例に係る半導体メモリ装置は、P−
MOS  P  及びN −M OS  n 1からな
るC−MOSインバーターとP−MOS  P2及びN
 −M OS  n 2からなるC−MOSインバータ
2とを電源■ −V 間に並列接続し、前記DD   
SS C−MOSインバーターの出力端とC−MOSインバー
タ2の入力端との間にインダクタンス回路3を接続する
と共に前記C−MOSインバーターの入力端とC−MO
Sインバータ2の出力端との間にインダクタンス回路4
を接続する構成である。
次に、前記構成に基づく本実施例装置の動作について説
明する。
まず、入力端子INから入力信号rLJが入力されると
C−MOSインバータ2のPMO8P2がON状態とな
り、N−Mo8nlがOFF状態となる。また、前記O
N状態となったP−Mo8  P  を介して電源”D
DよりC−Mo8IのP−Mo8  P、及びN−Mo
8n1の各ゲートにrHJレベルの電圧を印加すること
により、P−MOS  P、がOFF状態となり、N−
Mo5 nlがON状態となる。このようにして前記入
力された入力信号をrHJレベル(■、Dレベル)の情
報として保持することとなる。
また、入力信号rHJが入力された場合においても、同
様に動作してrLJレベル(0■レベル)の情報として
入力信号を保持する。
前記情報保持状態においてC−MOSインバータ2のN
 −M OS  n 2に高エネルギー線が入射した場
合の情報保持動作について詳述する。
前記高エネルギー線が入射されることによりNM OS
  n 2のゲート入力インピーダンスが低下してドレ
イン−ソース間にα(A)の電流が流れようとする。こ
の電流αか流れようとするとNMo8 nlのドレイン
側(出力端子OT、″T側)の電位が■ から■ −γ
、・α(ここで、γ2DD       DD    
 。
1;! N −M OS  n 2の抵抗骨)に低下し
ようとする。前記電流α[A)が流れようとして電圧γ
2・α〔v〕だけ電圧降下が生しようとすると、インダ
クタンス回路4が電圧γ ・α〔v〕に相当する逆起電
力を生じて電流の流れを実質的に阻止することとなる。
このように、前記N−MO3n2のゲート酸化膜中に高
エネルギー線の入射により発生した電子・正孔対を電流
化させることなく、対消滅させることができる。
(b)本発明の他の実施例 他の実施例に係る半導体メモリ装置を第3図及び第4図
に基づいて説明する。第3図は他の実施例装置のパター
ンレイアウト平面図、第4図は第3図A−A線断面図を
示す。
前記各図において他の実施例に係る半導体メモリ装置は
、前記第2図記載の実施例と同様にC−MOSインバー
ター、2及びインダクタンス回路3.4を備えて構成し
、前記構成に加えて前記C−MOSインバータ1.2及
びインダクタンス回路3.4を同一半導体基板上に形成
すると共に、前記インダクタンス回路3.4をC−MO
Sインバータ1のポリシリコン層11(又は、C−MO
Sインバータ2のポリシリコン層21)、!:C−MO
Sインバータ2のアルミ配線層22(又はC−MOSイ
ンバータ1のアルミ配線層12)とを酸化シリコン層1
0を介して積層形成する構成である。
次に、前記インダクタンス回路3.4を形成するポリシ
リコン層11(又は21)とアルミ配線層22(又は1
2)との重複部分の長さlについて詳述する。
高エネルギー線がP−Mo3  P  XP  又はN
−Mo3  n  、n  のいずれかのゲートに入射
した場合に、この入射したゲートのゲート入力インピー
ダンスに変化が生じる。このゲート入力インピーダンス
が低下した場合に前記インダクタンス回路3.4により
φ=tan−1(Lω/R)の位相差で誘導電流が流れ
ることとなる。前記位相差φはφ=π/2のときインダ
クタンス回路3.4の効果が最大となる。本実施例の場
合には前記位相差φをφ=3π/8となるように選定す
る。
ここで、Lはインダクタンス、Rは配線抵抗、ωは角周
波数である。なお、角周波数ωは高エネルギー線がゲー
ト酸化膜に入射したとき電子・正孔対を発生する時間を
t とするとω=π/2t。
で与えられる。
いま、前記電子・正孔対の発生する時間t を10 [
n5ec 〕、配線抵抗を10−’[Ω〕とすると、イ
ンダクタンス回路3.4のインダクタンスL1は L1=(R/ω)・tan φ =(2X10X10’/π) XIO−’X+an  (3π/8) =1.5X10    (H:l    ・・・(1)
となる。
また、ポリシリコン層11.21とアルミ配線層12.
22との重複部分の配線長をlとしたときのインダクタ
ンスをL2とすると、 L  = C1t、tg /π)  (log  (b
/a) +1/4)・・・ (2) で表わすことができる。ここで、aは配線(ポリシリコ
ン層、アルミ配線層)の幅、bは配線(ポリシリコン層
、アルミ配線層)の間隔である。なお、本実施例におい
ては、配線幅a−1〔μm〕、配線間隔b=1 〔μm
〕とする。この各数値を(2)式に代入すると、 L  −(1/π)Xi、2X10  ’X0.25・
・・(3) となる。
前記インダクタンスLlとなるようにインダクタンスL
 を決定すると、L =L2となる。
(1)式及び(2)、(3)式より配線長lを求めると
、 <1/π)μo (log  (b/a) +1/4)
=L1 z=(L、  π/μ0) / (log  (b/a)+ 1/4)(1,5X 
10−12π) /(1,2X10’X0.25) =15.7xlO−6[:μm〕 となり、L  (=1.5X10   )を得るために
は配線長をA=15.7Cμm〕の重複する線路長とす
ることが必要となる。
(c)本発明のその他の実施例 その他の実施例における他のパターンレイアウトを第5
図に示す。同図において、前記第3図と同様にポリシリ
コン層とアルミ配線層とを重複して積層形成することに
よりインダクタンス回路3.4を構成する。このインダ
クタンス回路3.4は前記第3図の場合と同様に重複す
る線路長を!=1.5 〔μm〕として形成することが
できる。
なお、前記各実施例においてはイン/<−タ回路をC−
MOSインバータで構成することとしたが、エンハンス
メントモードのトランジスタ(E−MO8)を直列接続
して形成されるE/Eインバータ回路、デイプリージョ
ンモードのトランジスタ(D−MO5)とE−MO3と
を直列接続して形成されるE/Dインバータ回路で構成
することもてきる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明においては、逆向きに並列接
続された入力・出力のインバータ回路の各人・8力端子
間にインダクタンス回路を接続することにより、インバ
ータ回路を構成するトランジスタのゲート酸化膜に高エ
ネルギー線が入射してゲート入力インピーダンスの低下
により電流が流れようとしても、インダクタンス回路に
よる誘導起電力により電流の流れが阻止されることから
、ゲート酸化膜中で高エネルギー線入射により発生した
電子・正孔対を電流化することなく対消滅させ、情報を
保持して誤動作を防止する効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理説明図、 第2図は本発明の一実施例回路構成図、第3図は本発明
の他の実施例におけるパターンレイアウト平面図、 第4図は第3図記載のパターンレイアウトA−A線断面
図、 第5図は本発明のその他の実施例におけるパターンレイ
アウト図、 第6図は第5図記載のパターンレイアウトB−B線断面
図、 第7図は従来の半導体メモリ装置の構成回路図、第8図
は第7図記載回路におけるパターンレイアウト平面図、 第9図は第7図記載回路における他のパターンレイアウ
ト平面図、 第10図は従来の他の半導体メモリ装置の構成回路図を
示す。 1.2・・・インバータ(C−MOSインバータ回路) 3.4・・・インダクタンス回路 P  、P  ・・・PチャネルMO3nlSn2・・
・NチャネルMO3 10・・・酸化シリコン層 11.21・・・ポリシリコン層 12.22・・・アルミ配線層 IN・・・入力端子 OUT・・・出力端子

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)入力端子(IN)と出力端子(OUT)との間に一
    対の入力及び出力のインバータ回路(1、2)を互いに
    逆向きに並列接続し、当該一対の入力及び出力のインバ
    ータ回路(1、2)を一単位として形成される半導体メ
    モリ装置において、 前記入力端子(IN)と出力インバータ(2)の入力端
    との間及び前記出力端子(OUT)と入力インバータ(
    1)の入力端との間にインダクタンス回路(3、4)を
    接続することを 特徴とする半導体メモリ装置。 2)前記請求項1記載の半導体メモリ装置において、 前記インダクタンス回路(3、4)は半導体基板上に積
    層されるポリシリコン層とアルミ配線層とを絶縁層を介
    して重ね合せて形成することを特徴とする半導体メモリ
    装置。 3)前記請求項1記載の半導体メモリ装置において、 前記入力及び出力インバータ(1、2)は相補形のMO
    Sトランジスタで形成することを 特徴とする半導体メモリ装置。
JP2251252A 1990-09-19 1990-09-19 半導体メモリ装置 Pending JPH04129094A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003090229A3 (en) * 2002-04-17 2005-03-10 Xilinx Inc Memory cells enhanced for resistance to single event upset
US7684232B1 (en) 2007-09-11 2010-03-23 Xilinx, Inc. Memory cell for storing a data bit value despite atomic radiation

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