(57)【要約】【課題】信号線に接続された回路にシングル効果過渡（ＳＥＴ）の弱点を導くことなく、製造中に蓄積する電荷から信号線を保護するアンテナダイオード回路を提供する。【解決手段】アンテナダイオード回路１００は、信号線とグラウンドの間に直列接続された第１のカソードおよび第１のアノードを有する第１のダイオード１０２と、第２のカソードおよび第２のアノードを有する第２のダイオード１０４の組み合わせを含む。第１のカソードが信号線に接続され、第２のカソードは第１のアノードに接続され、第２のアノードはグラウンドに接続されている。あるいは、アンテナダイオード回路は、信号線と電源の間に直列接続される。アンテナダイオード回路は、ウェハ製造中に電荷蓄積から信号線を保護するだけでなく、アンテナダイオード回路の各ダイオードのどちらか一方への粒子衝突によって生じるシングルイベント過渡グリッチも防止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のカソードおよび第１のアノードを有する第１のダイオードと、
第２のカソードおよび第２のアノードを有する第２のダイオードとを、組み合わせて含み、
前記第１のカソードが信号線に接続され、前記第２のカソードは前記第１のアノードに接続され、前記第２のアノードはグラウンドに接続されている、
アンテナダイオード回路。
【請求項２】
前記信号線は、製造中に電荷蓄積に対して保護されるべき金属線である、請求項１に記載のアンテナダイオード回路。
【請求項３】
前記信号線は、シングルイベント過渡に対して強化された回路によって駆動される、請求項１に記載のアンテナダイオード回路。
【請求項４】
前記信号線は金属面積とポリシリコンゲート面積の予め定めた比を超える場合に、デバイスレイアウトプログラムは、前記信号線上に前記アンテナダイオード回路を挿入する、請求項１に記載のアンテナダイオード回路。
【請求項５】
前記第１および第２の両ダイオードを通過する単一粒子を最小にするように、前記第１のダイオードおよび第２のダイオードはウェハ上に配置される、請求項１に記載のアンテナダイオード回路。
【請求項６】
第１のカソードおよび第１のアノードを有する第１のダイオードと、
第２のカソードおよび第２のアノードを有する第２のダイオードとを、組み合わせて含み、
前記第１のカソードが電源に接続され、前記第２のカソードは前記第１のアノードに接続され、前記第２のアノードは信号線に接続されている、
アンテナダイオード回路。
【請求項７】
前記信号線は、製造中に電荷蓄積に対して保護されるべき金属線である、請求項６に記載のアンテナダイオード回路。
【請求項８】
前記信号線は、シングルイベント過渡に対して強化された回路によって駆動される、請求項６に記載のアンテナダイオード回路。
【請求項９】
前記信号線は金属面積とポリシリコンゲート面積の予め定めた比を超える場合に、デバイスレイアウトプログラムは、前記信号線上に前記アンテナダイオード回路を挿入する、請求項６に記載のアンテナダイオード回路。
【請求項１０】
単一粒子は前記第１および第２の両ダイオードを通過するのを最小にするように、前記第１のダイオードおよび第２のダイオードがウェハ上に配置される、請求項６に記載のアンテナダイオード回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
政府の権利
米国政府はＤｅｆｅｎｓｅ  Ｔｈｒｅａｔ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  Ａｇｅｎｃｙ  により認められた契約番号ＤＴＲＡ０１−０２−Ｄ−０００８に基づき本発明における特定の権利を有する。
【０００２】
本発明は、一般にアンテナダイオードに関し、より詳細にはシングル効果過渡（ＳＥＴ）から耐性（イミューニティ）のあるアンテナダイオード回路に関する。
【背景技術】
【０００３】
ウェハプロセス時には、堆積された金属信号線上に電荷が生成する。金属線上に過大な電荷が蓄積すると、蓄積電荷はウェハ上に製造されるトランジスタを損傷することがある。たとえば蓄積電荷は、トランジスタのＰＮ接合および／またはポリシリコンゲートを損傷し得る。したがってトランジスタの損傷を避けるために、プロセス中に金属線を放電させる必要がある。蓄積電荷を放電させる１つの方法は、金属線とグラウンド間にダイオードを接続することである。製造中に金属線を放電させるために用いられるダイオードは、「アンテナダイオード」と呼ばれる。
【０００４】
アンテナダイオードは、しばしば、長いルートの端部で、トランジスタのゲート付近に配置される。通常、デバイスレイアウトにアンテナダイオードを配置するのに、自動のコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）プログラムが用いられる。アンテナダイオードを挿入するためのこのようなプログラムの１つは、米国特許第６，５９４，８０９号（「８０９特許」）に記載されている。８０９特許に記載されているように、各ダイオードは接続されないダイオード対として形成され、これらはアンテナルール違反を補正するために、選択的に互いに接続されかつ隣接する導体に接続される。接続されるときは、一対のダイオードは、電圧ソースＶＳＳと電圧ドレインＶＤＤの間、ならびに蓄積電荷から保護されるべき信号線に直列接続される。
【０００５】
しかし、アンテナダイオードはＳＥＴの潜在的な原因となり、デバイスレイアウトにアンテナダイオードを挿入するＣＡＤプログラムは、ＳＥＴの影響を考慮に入れていない。シングルイベント効果（ＳＥＥ）は、単一のエネルギー粒子によって発生される、能動電子デバイス中の妨害である。ＳＥＥの１つタイプが、シングルイベントアップセット（ＳＥＵ）である。ＳＥＵは、半導体デバイスにおいて放射線によって誘起されるエラーで、このエラーは、荷電粒子が、通過する媒体をイオン化することによってエネルギーを失い、電子−正孔対からなるウエイクを背後に残し、寄生伝導路を形成するときに生じる。寄生伝導路は、ノード上に誤った遷移を生じる。この誤った遷移すなわちグリッチは、半導体デバイス通って伝播し、最終的にラッチまたはレジスタの出力などの、状態情報を含むノードの妨害となる。
【０００６】
通常ＳＥＵは、中性子、陽子、および重イオンなどの、大気中のイオン化放射線成分によって発生される。イオン化放射線成分は宇宙に豊富にあり、商業飛行高度でさえも豊富にある。さらにＳＥＵは、一部の集積回路のパッケージングに存在する微量濃度のウランおよびトリウムの崩壊によるアルファ粒子によっても発生され得る。別の例としてＳＥＵは、起爆された核兵器によっても発生され得る。核兵器が起爆されると、極めて強いガンマ線、エックス線、およびその他の高エネルギー粒子の流束が発生する。
【０００７】
ＳＥＥの１つのタイプが、ＳＥＴである。ＳＥＴは、論理回路内の感知領域に粒子が衝突するときに生じ得る。その領域に生じた電圧妨害は寄生電流を発生し、それによって論理回路のノードに電圧過渡が起こり得る。回路の設計によっては、過渡電圧は論理回路を伝播し、場合により誤った出力を生じ得る。誤った出力は、その回路を含むシステムの正しい動作に影響を与え得る。
【０００８】
いくつかの半導体デバイスは、デバイスがエネルギー粒子にさらされる状態で動作するように設計される。アンテナダイオードは、ＳＥＴ耐性であるように設計された回路によって駆動される信号線に配置され得る。アンテナダイオードと駆動トランジスタのドレインの間に有意な相互接続抵抗になり得る。逆バイアスされたＰＮ接合ダイオードへの粒子の衝突は、ダイオードに電流を発生する場合があり、潜在的に線の端部において重大なノイズグリッチを生じる。したがって、アンテナダイオードを挿入すると、ＳＥＴに対して強化された回路にＳＥＴの弱点を導き得る。
【０００９】
たとえば、８０９特許に記載されたアンテナダイオードの設計は、ＳＥＵに対して強化された回路にＳＥＴの弱点を導き得る。８０９特許に記載されるようにダイオード対が接続される場合、いずれかのダイオードへ衝突した粒子は、接続された信号線上にＳＥＴを生じ得る。したがって、８０９特許に記載されたアンテナダイオードの設計は、放射線に対して強化する必要がある回路の設計には不適当である。
【特許文献１】米国特許第６，５９４，８０９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、ＳＥＴから耐性のあるアンテナダイオードの設計があれば有益である。その結果、信号線に接続された回路にＳＥＴの弱点を導くことなく、製造中に蓄積する電荷から信号線を保護するのにアンテナダイオード回路を用いることができる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
アンテナダイオード回路について説明する。アンテナダイオード回路は、第１のカソードおよび第１のアノードを有する第１のダイオードと、第２のカソードおよび第２のアノードを有する第２のダイオードを含む。第１のカソードは信号線に接続され、第２のカソードは第１のアノードに接続され、第２のアノードはグラウンドに接続される。あるいは、第１のカソードはＶＤＤなどの電源に接続され、第１のアノードは第２のカソードに接続され、第２のアノードは信号線に接続される。さらに、２つのアンテナダイオード回路を用いることもできる。第１のアンテナダイオード回路を信号線とグラウンドの間に接続することができ、第２のアンテナダイオード回路を信号線と電源の間に接続することができる。
【００１２】
信号線は、製造中に電荷蓄積から保護する必要がある金属線である。信号線は、ＳＥＴに対して強化された回路によって駆動され得る。デバイスレイアウトプログラムにより、あらかじめ定められた金属面積とポリシリコンゲート面積の比を超える信号線上にアンテナダイオード回路を挿入することができる。第１のダイオードおよび第２のダイオードは、単一の粒子が第１および第２の両ダイオードを貫通するのを最小限に抑えるようにウェハ上に配置することができる。アンテナダイオード回路は、ウェハ製造中に電荷蓄積から信号線を保護するだけでなく、アンテナダイオード回路の第１および第２のダイオードのどちらか一方への粒子衝突によって生じるＳＥＴグリッチも防止する。
【００１３】
また、製造中の電荷蓄積から金属線を保護する方法について説明する。有益には、この方法は、金属線に接続された回路にＳＥＴの弱点を導かない。この方法は、第１のダイオードの第１のカソードを金属線に接続するステップと、第２のダイオードの第２のカソードを第１のダイオードの第１のアノードに接続するステップと、第２のダイオードの第２のアノードをグラウンドに接続するステップとを含む。あるいは、この方法は、第１のダイオードの第１のカソードを電源に接続するステップと、第１のダイオードの第１のアノードを第２のダイオードの第２のカソードに接続するステップと、第２のダイオードの第２のアノードを金属線に接続するステップとを含む。さらに、この方法は、第１のアンテナダイオード回路を金属線とグラウンドの間に接続するステップと、第２のアンテナダイオード回路を金属線と電源の間に接続するステップとを含んでもよい。
【００１４】
回路設計に第１および第２のダイオードを挿入するのに、コンピュータ支援設計プログラムを用いることができる。コンピュータ支援設計プログラムにより、金属面積とポリシリコンゲート面積の予め定めた比を超える金属線上に、第１および第２のダイオードを挿入することができる。この方法はまた、単一の粒子が第１および第２の両ダイオードを貫通するのを最小にするように、第１のダイオードおよび第２のダイオードをウェハ上に配置することを含むことができる。
【００１５】
前記その他の態様および利点は、当業者には、添付の図面を適切に参照し、以下の詳細な説明を読むことによって明らかになるであろう。さらにこの概要は単に例に過ぎず、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を限定するものではないことを理解されたい。
【００１６】
現在において好ましい実施形態について、添付の図面と併せて、以下に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、ＳＥＴの影響を受けないアンテナダイオード回路１００を示す回路図である。この実施例では、アンテナダイオード回路１００は、ＳＥＴに耐性のあるように設計された回路によって駆動される信号線（すなわちＯＵＴ）に接続される。図１はＳＥＴに耐性のある回路を、ＳＥＴに耐性のあるインバータとして示しているが、アンテナダイオード回路１００は、任意の信号線に接続することができる。
【００１８】
アンテナダイオード回路１００は、第２のダイオード１０４に直列接続された第１のダイオード１０２を含む。アンテナダイオード回路１００は、信号線とグラウンドの間に接続される。第１のダイオード１０２のカソードは、信号線に接続される。第１のダイオード１０２のアノードは、第２のダイオード１０４のカソードに接続される。第２のダイオード１０４のアノードは、グラウンドに接続される。信号線とグラウンドの間に接続されたアンテナダイオード回路１００は、図１に示されるＳＥＴに耐性のあるインバータのような、信号線に接続された回路に、ＳＥＴの弱点を導入することなく製造中に信号線を保護する。
【００１９】
アンテナダイオード回路１００は、単一粒子衝突による異常を防止する。粒子衝突が第１のダイオード１０２に生じた場合は、第２のダイオード１０４が信号線を保護する。より具体的には、第１のダイオード１０２に衝突した粒子は、第１のダイオード１０２に電流を発生し得る。しかし、第２のダイオード１０４は電流を制限することができ、それにより、粒子衝突の結果生じる信号線上の電圧変化を制限する。同様に、粒子衝突が第２のダイオード１０４に生じた場合は、第１のダイオード１０２が信号線を保護する。
【００２０】
１つの粒子が第１および第２のダイオード１０２、１０４の両方に同時に衝突することは起こりそうもない。しかし、設計および／またはレイアウトプロセス中に、単一粒子がダイオード１０２と１０４の両方を貫通する機会を最小にするように、第１および第２のダイオード１０２、１０４をウェハ上に配置することができる。たとえば、第１のダイオード１０２は、第２のダイオード１０４と整列しないように、あるいはそうでない場合は第２のダイオード１０４から隔てられるように、チップ上にレイアウトすることができる。
【００２１】
他の実施例では、図２に示されるように、アンテナダイオード回路１００を信号線と電源の間に接続することができる。図２は、ＶＤＤに接続されたアンテナダイオード回路１００を示しているが、アンテナダイオード回路１００はその他の電源に接続することもできる。さらに、第１のアンテナダイオード回路１００を信号線とグラウンドの間に接続し、第２のアンテナダイオード回路１００を信号線と電源の間に接続することもできる。
【００２２】
アンテナダイオード回路１００は、ＣＡＤツールキット中に含めることができる。ＣＡＤソフトウェアは、アンテナダイオード回路１００を「ブラックボックス」として扱うことができる。回路設計フロー時に、ＣＡＤソフトウェアにより、必要に応じて自動的に金属線上にアンテナダイオード回路１００を挿入することができる。たとえば、金属面積とポリシリコンゲート面積の予め定めた比を超える金属線上に、アンテナダイオード回路１００を自動的に挿入することができる。回路設計において、どこにアンテナダイオード回路１００を挿入すべきかを特定するのに、その他のルールを用いてもよい。
【００２３】
金属線にアンテナダイオード回路１００を接続した結果として、金属線に接続された回路にＳＥＴの弱点を導入することなく、ウェハ製造中の電荷蓄積から金属線を保護することができる。これは特に、金属線を駆動する回路がＳＥＴに対して強化されている場合に有益である。その結果、アンテナダイオード回路１００は、アンテナダイオード回路１００が放射線にさらされる環境中で使用することができる。
【００２４】
図示の実施形態は単に例であり、本発明の範囲を制限するものととるべきでないことに留意されたい。特許請求の範囲は、その旨、記されていない限り、記載された順序あるいは要素に限定されるものと解釈されるべきではない。したがって、以下の特許請求の範囲の範囲および趣旨内のすべての実施形態、およびそれらの等価物が本発明として請求される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】一実施例による、ＳＥＴの影響を受けないアンテナダイオード回路を示す回路図である。
【図２】他の実施例による、ＳＥＴの影響を受けないアンテナダイオード回路を示す回路図である。
【符号の説明】
【００２６】
１００  アンテナダイオード回路
１０２、１０４  ダイオード
【図１】
2007189191.tif 000003
【図２】
2007189191.tif 000004
【外国語明細書】
2007189191000001.pdf