一種p溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管抗單粒子效應(yīng)加固電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及集成電路領(lǐng)域，特別涉及一種Ρ溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管抗單粒子效應(yīng)加固電路。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)的進(jìn)步，越來(lái)越多的由高科技領(lǐng)域核心組成的集成電路需要工作于輻射環(huán)境當(dāng)中。而隨著集成電路的高速發(fā)展，集成電路的特征尺寸越來(lái)越小，這也使得集成電路的抗輻射能力不斷減弱。因此，對(duì)于集成電路抗輻照研究越來(lái)越迫切。
[0003]輻射環(huán)境對(duì)集成電路主要造成總劑量效應(yīng)和單粒子效應(yīng)兩種影響。隨著微電子工藝的進(jìn)步，器件特征尺寸越來(lái)越小，總劑量效應(yīng)對(duì)集成電路的影響已經(jīng)越來(lái)越弱，而單粒子效應(yīng)的影響在不斷加大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、抗輻射性能好的Ρ溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管抗單粒子效應(yīng)加固電路。
[0005]本發(fā)明解決上述問(wèn)題的技術(shù)方案是:一種Ρ溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管抗單粒子效應(yīng)加固電路，包括第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管、第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管、第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管、第四場(chǎng)效應(yīng)晶體管、第五場(chǎng)效應(yīng)晶體管、第六場(chǎng)效應(yīng)晶體管；第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極、第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極、第五場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極相連作為輸入端，第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極、第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極、第五場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極相連作為輸出端，第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極與第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極相連，第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極與電源相連，第四場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極、第六場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極與第五場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極相連，第四場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極、第六場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極與第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極相連，第四場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極與電源相連，第五場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極、第六場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極、第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極都接地。
[0006]上述Ρ溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管抗單粒子效應(yīng)加固電路中，所述第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管、第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管、第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管、第四場(chǎng)效應(yīng)晶體管均為Ρ溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管，第五場(chǎng)效應(yīng)晶體管、第六場(chǎng)效應(yīng)晶體管均為Ν溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
[0007]本發(fā)明的有益效果在于:
1、當(dāng)輸入端IN輸入信號(hào)為0(低電平)的時(shí)候，第一、第二和第四場(chǎng)效應(yīng)晶體管導(dǎo)通，而第五和第六場(chǎng)效應(yīng)晶體管則處于截止?fàn)顟B(tài)，于是有第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管也是處于截止?fàn)顟B(tài)，所以輸出端OUT輸出信號(hào)為1 (高電平)。當(dāng)輸入端IN輸入信號(hào)為1 (高電平)的時(shí)候，第一、第二和第四場(chǎng)效應(yīng)晶體管截止?fàn)顟B(tài)，而第五和第六場(chǎng)效應(yīng)晶體管則處于導(dǎo)通狀態(tài)，于是有第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管也是處于導(dǎo)通狀態(tài)，則輸出端OUT輸出信號(hào)為0 (低電平)。電路實(shí)現(xiàn)了反相器的功能；
2、本電路還具有抗P型單粒子效應(yīng)的功能，當(dāng)輸入端IN輸入為1，輸出端OUT輸出為0的時(shí)候，第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管處于導(dǎo)通狀態(tài)，當(dāng)高能粒子轟擊第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極時(shí)會(huì)沿粒子注入軌跡產(chǎn)生電子空穴對(duì)，會(huì)對(duì)電路產(chǎn)生單粒子效應(yīng)，即可能提升輸出端OUT的電平，嚴(yán)重的會(huì)使輸出端OUT點(diǎn)壓變?yōu)楦唠娖健６诖穗娐分杏捎诖嬖诘诙?chǎng)效應(yīng)晶體管將第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極與電源隔離，減小了第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管被單粒子入射后產(chǎn)生的雙極放大效應(yīng)，其次第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管的導(dǎo)通會(huì)使輸出端OUT收集的空穴通過(guò)第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管傳輸?shù)降?，減小了電路的單粒子效應(yīng)，具備優(yōu)異的抗輻射性能。
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1為本發(fā)明的電路圖。
[0009]圖2是本發(fā)明與常規(guī)反相器結(jié)構(gòu)在同一線性能量傳輸值的單粒子入射后的瞬態(tài)電流脈沖對(duì)比圖。
[0010]圖3是本發(fā)明與常規(guī)反相器結(jié)構(gòu)在同一線性能量傳輸值的單粒子入射后的瞬態(tài)電壓脈沖對(duì)比圖。
[0011]圖4是本發(fā)明與常規(guī)反相器在不同線性能量傳輸值的單粒子入射后五級(jí)反相器鏈終端所產(chǎn)生的電壓脈沖寬度對(duì)比圖。
[0012]圖5是本發(fā)明電路的版圖加固結(jié)構(gòu)。
[0013]圖6是本發(fā)明加固后的版圖與未加固版圖在不同線性能量傳輸值的單粒子入射后五級(jí)反相器鏈終端所產(chǎn)生的電壓脈沖寬度對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0015]如圖1所示，本發(fā)明包括第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管PM0S1、第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管PM0S2、第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管PM0S3、第四場(chǎng)效應(yīng)晶體管PM0S4、第五場(chǎng)效應(yīng)晶體管NM0S1、第六場(chǎng)效應(yīng)晶體管NM0S2，所述第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管PM0S1、第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管PM0S2、第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管PM0S3、第四場(chǎng)效應(yīng)晶體管PM0S4均為P溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管，第五場(chǎng)效應(yīng)晶體管NM0S1、第六場(chǎng)效應(yīng)晶體管NM0S2均為N溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管；第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管PM0S1的柵極、第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管PM0S2的柵極、第五場(chǎng)效應(yīng)晶體管NM0S1的柵極相連作為輸入端IN，第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管PM0S1的漏極、第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管PM0S3的漏極、第五場(chǎng)效應(yīng)晶體管NM0S1的漏極相連作為輸出端0UT，第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管PM0S1的源極與第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管PM0S2的漏極相連，第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管PM0S2的源極與電源相連，第四場(chǎng)效應(yīng)晶體管PM0S4的柵極、第六場(chǎng)效應(yīng)晶體管NM0S2的柵極與第五場(chǎng)效應(yīng)晶體管NM0S1的柵極相連，第四場(chǎng)效應(yīng)晶體管PM0S4的漏極、第六場(chǎng)效應(yīng)晶體管NM0S2的漏極與第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管PM0S3的柵極相連，第四場(chǎng)效應(yīng)晶體管PM0S4的源極與電源相連，第五場(chǎng)效應(yīng)晶體管NM0S1的源極、第六場(chǎng)效應(yīng)晶體管NM0S2的源極、第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管PM0S3的源極都接地。
[0016]當(dāng)輸入端IN輸入信號(hào)為0(低電平)的時(shí)候，第一、第二和第四場(chǎng)效應(yīng)晶體管導(dǎo)通，而第五和第六場(chǎng)效應(yīng)晶體管則處于截止?fàn)顟B(tài)，于是有第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管也是處于截止?fàn)顟B(tài)，所以輸出端OUT輸出信號(hào)為1 (高電平)。當(dāng)輸入端IN輸入信號(hào)為1 (高電平)的時(shí)候，第一、第二和第四場(chǎng)效應(yīng)晶體管截止?fàn)顟B(tài)，而第五和第六場(chǎng)效應(yīng)晶體管則處于導(dǎo)通狀態(tài)，于是有第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管也是處于導(dǎo)通狀態(tài)，則輸出端OUT輸出信號(hào)為0 (低電平)。于是電路實(shí)現(xiàn)了反相器的功能。此外，此電路還具有抗P型單粒子效應(yīng)的功能，因?yàn)楫?dāng)輸入端IN輸入為1，輸出端OUT輸出為0的時(shí)候，第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管處于導(dǎo)通狀態(tài)，所以當(dāng)高能粒子轟擊第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極時(shí)會(huì)沿粒子注入軌跡產(chǎn)生電子空穴對(duì)，會(huì)對(duì)電路產(chǎn)生單粒子效應(yīng)，即可能提升輸出端OUT的電平，嚴(yán)重的會(huì)使輸出端OUT點(diǎn)壓變?yōu)楦唠娖?。而在此電路中由于存在第二?chǎng)效應(yīng)晶體管將第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極與電源隔離，減小了第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管被單粒子入射后產(chǎn)生的雙極放大效應(yīng)，其次第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管的導(dǎo)通會(huì)使輸出端OUT收集的空穴通過(guò)第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管傳輸?shù)降兀瑴p小電路的單粒子效應(yīng)。
[0017]如圖2所示。當(dāng)輸入電壓為1.2 V輸出電壓為0 V的時(shí)候，單粒子(線性傳輸能量為10 MeV-cm2/mg)入射敏感節(jié)點(diǎn)(PM01漏極)時(shí)，由于器件產(chǎn)生的單粒子效應(yīng)會(huì)引起輸出端產(chǎn)生電流脈沖，如圖為常規(guī)反相器和此發(fā)明的電路所產(chǎn)生的電流脈沖對(duì)比圖，很明顯可以看到此發(fā)明的電路所產(chǎn)生的電流脈沖要比常規(guī)反相器的電流脈沖要小，具有很好的抗單粒子效應(yīng)。
[0018]如圖3所示。當(dāng)輸入電壓為1.2 V輸出電壓為0 V的時(shí)候，單粒子(線性傳輸能量為10 MeV-cm2/mg)入射敏感節(jié)點(diǎn)(PM01漏極)時(shí)，由于器件產(chǎn)生的單粒子效應(yīng)會(huì)引起輸出端產(chǎn)生電流脈沖，如圖為常規(guī)反相器和此發(fā)明的電路所產(chǎn)生的電壓脈沖對(duì)比圖，如電流脈沖一樣，此發(fā)明的電壓脈沖也比常規(guī)反相器的電壓脈沖要小很多，說(shuō)明此發(fā)明具有很好的抗單粒子效應(yīng)。
[0019]如圖4所示。本發(fā)明應(yīng)用于五級(jí)反相器鏈中時(shí)，當(dāng)單粒子入射后反相器鏈終端所產(chǎn)生的電壓脈沖寬度，和常規(guī)的反相器應(yīng)用于五級(jí)反相器鏈中相比較時(shí)，此發(fā)明電路不僅大幅降低了電壓脈沖寬度，而且能夠屏蔽部分低線性能量傳輸值的單粒子所產(chǎn)生的電壓脈沖。
[0020]如圖5所示。對(duì)圖1電路中PM0S1、PM0S2、PM0S3經(jīng)行了版圖加固的版圖示意圖，即將PM0S1的漏極與PM0S3的漏極用一個(gè)極，PM0S1的源極與PM0S2的漏極共用一個(gè)極。
[0021]如圖6所示。未加固版圖和加固版圖后的電路應(yīng)用于五級(jí)反相器鏈中時(shí)，當(dāng)單粒子入射后反相器鏈終端所產(chǎn)生的電壓脈沖寬度相比較，如圖所示，版圖加固對(duì)單粒子效應(yīng)能夠全部屏蔽，展現(xiàn)出對(duì)單粒子效應(yīng)加固的效果非常好。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種P溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管抗單粒子效應(yīng)加固電路，其特征在于:包括第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管、第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管、第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管、第四場(chǎng)效應(yīng)晶體管、第五場(chǎng)效應(yīng)晶體管、第六場(chǎng)效應(yīng)晶體管；第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極、第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極、第五場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極相連作為輸入端，第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極、第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極、第五場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極相連作為輸出端，第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極與第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極相連，第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極與電源相連，第四場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極、第六場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極與第五場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極相連，第四場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極、第六場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極與第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極相連，第四場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極與電源相連，第五場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極、第六場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極、第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極都接地。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的P溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管抗單粒子效應(yīng)加固電路，其特征在于:所述第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管、第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管、第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管、第四場(chǎng)效應(yīng)晶體管均為P溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管，第五場(chǎng)效應(yīng)晶體管、第六場(chǎng)效應(yīng)晶體管均為N溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種P溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管抗單粒子效應(yīng)加固電路，包括第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管、第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管、第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管、第四場(chǎng)效應(yīng)晶體管、第五場(chǎng)效應(yīng)晶體管、第六場(chǎng)效應(yīng)晶體管；第一、第二、第五場(chǎng)效應(yīng)晶體管各自的柵極分別相連，第一、第三、第五場(chǎng)效應(yīng)晶體管各自的漏極分別相連，第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極與第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極相連，第二、第四場(chǎng)效應(yīng)晶體管各自的源極分別與電源相連，第四、第五、第六場(chǎng)效應(yīng)晶體管各自的柵極分別相連，第四、第六場(chǎng)效應(yīng)晶體管各自的漏極與第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極相連，第五、第六、第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管各自的源極都接地。本發(fā)明不僅能夠完成普通反相器的邏輯功能，還具備優(yōu)異的抗輻照性能。
【IPC分類(lèi)】H03K19/094
【公開(kāi)號(hào)】CN105245221
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510792290
【發(fā)明人】唐明華, 陳毅華, 燕少安, 張萬(wàn)里
【申請(qǐng)人】湘潭大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年1月13日
【申請(qǐng)日】2015年11月18日