JPH088426A - Semiconductor device - Google Patents
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- JPH088426A JPH088426A JP6136844A JP13684494A JPH088426A JP H088426 A JPH088426 A JP H088426A JP 6136844 A JP6136844 A JP 6136844A JP 13684494 A JP13684494 A JP 13684494A JP H088426 A JPH088426 A JP H088426A
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- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】X線などの放射線照射に対して劣化が効果的に
防止できる半導体装置を提供する。
【構成】MOSトランジスタ11が動作を休止してVcc
電源が遮断される時、スイッチ15によりゲート端子1
4と電源17を接続し、スイッチ16によりドレイン端
子12とアース電位を接続してトランジスタ11のゲー
ト端子に正のDC電源を印加し、トランジスタのゲート
酸化膜電界を約3MV/cm以上とする。
【効果】動作を休止しているVcc電源遮断時にX線など
の放射線照射が発生しても、雑音トラップの生成を大幅
に抑制でき、同時に正の固定電荷(SiO3+)の生成が抑
制される。
(57) [Abstract] [Problem] To provide a semiconductor device capable of effectively preventing deterioration against irradiation of radiation such as X-rays. [Structure] The MOS transistor 11 stops operating and Vcc
When the power is cut off, the gate terminal 1 is activated by the switch 15.
4 and the power source 17 are connected, the drain terminal 12 is connected to the ground potential by the switch 16 and a positive DC power source is applied to the gate terminal of the transistor 11 to set the gate oxide film electric field of the transistor to about 3 MV / cm or more. [Effect] Even if radiation such as X-rays is generated when the Vcc power supply is stopped while the operation is stopped, the generation of noise traps can be significantly suppressed, and at the same time, the generation of positive fixed charges (SiO 3 +) is suppressed. It
Description
【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はMOSトランジスタおよ
び同集積回路を半導体基板内に有する半導体装置に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device having a MOS transistor and its integrated circuit in a semiconductor substrate.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、宇宙,原子炉などの放射線環境下
において半導体集積回路を使用する場合、放射線を継続
的に受けてデバイスが劣化して動作不良になる問題があ
った。特にMOSトランジスタでは、ゲート酸化膜中に
X線などの放射線が電子ホール対を生成し、そのホール
が酸化膜中にトラップ(E’センタ,SiO3・)と正の
固定電荷(SiO3+)を生成する。トラップは雑音の原
因となり、正の固定電荷はしきい値を大きく変動させ、
デバイスの正常動作を不可能とする。2. Description of the Related Art Conventionally, when a semiconductor integrated circuit is used in a radiation environment such as a space or a nuclear reactor, there has been a problem that the device is deteriorated due to continuous radiation and the device malfunctions. Particularly in a MOS transistor, radiation such as X-rays generates electron hole pairs in the gate oxide film, and the holes trap in the oxide film (E ′ center, SiO 3 ·) and a positive fixed charge (SiO 3 +). To generate. Traps cause noise, positive fixed charges cause the threshold to fluctuate greatly,
Disable normal operation of the device.
【0003】図2にはnチャネルMOSトランジスタに
X線を照射したときの雑音特性を示した。トランジスタ
のゲート長は1.25μm 、ゲート幅は15μm、ゲー
ト酸化膜厚は25nmであり、ドレイン構造は通常のシ
ングルドレイン構造である。測定雑音値は周波数75H
zの等価入力電圧雑音である。この結果から、X線照射
量を増すにつれて急速に雑音が増加することが明らかで
ある。この雑音増加は、ゲート酸化膜中の雑音トラップ
の増加を示している。このようにX線照射により雑音ト
ラップが生成し、大きな問題となっていた。FIG. 2 shows noise characteristics when an n-channel MOS transistor is irradiated with X-rays. The gate length of the transistor is 1.25 μm, the gate width is 15 μm, the gate oxide film thickness is 25 nm, and the drain structure is a normal single drain structure. Measurement noise value is frequency 75H
It is the equivalent input voltage noise of z. From this result, it is clear that the noise increases rapidly as the X-ray dose is increased. This increase in noise indicates an increase in noise traps in the gate oxide film. As described above, the noise trap is generated by the X-ray irradiation, which is a big problem.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、X線
などの放射線がMOSトランジスタやその集積回路に照
射されても、酸化膜中のトラップ生成が防止または大幅
に抑制できる半導体装置を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a semiconductor device capable of preventing or significantly suppressing trap generation in an oxide film even when radiation such as X-rays is applied to a MOS transistor or its integrated circuit. To do.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明はVcc電源遮断時、すなわち動作休止時に
あるMOSトランジスタのゲート端子、あるいはMOS
基本論理ゲートの入力端子にスイッチを介してDC電源
を接続して正のゲート電圧を印加し、雑音トラップの生
成を大幅に抑制するようにしたものである。すなわち、
正のゲート電圧の印加により、Vcc電源遮断時のゲート
酸化膜電界が約3MV/cm以上となるようにしたもので
ある。またこのゲート電圧印加時に、ドレイン端子およ
び基本論理ゲートの出力端子をいずれも接地電位に固定
したものである。In order to achieve the above object, the present invention provides a gate terminal of a MOS transistor or a MOS transistor which is in a power-off state of Vcc, that is, when the operation is stopped.
A DC power supply is connected to the input terminal of the basic logic gate via a switch to apply a positive gate voltage, thereby significantly suppressing the generation of noise traps. That is,
By applying a positive gate voltage, the electric field of the gate oxide film when the Vcc power supply is cut off is set to about 3 MV / cm or more. When the gate voltage is applied, both the drain terminal and the output terminal of the basic logic gate are fixed to the ground potential.
【0006】さらに本発明は、CMOSLSI チップをVcc電
源遮断時に電池バックアップにより情報を保持する部分
と、電池バックアップをしない部分に分け、電池バック
アップをしない部分に、Vcc電源遮断時に正のゲート電
圧を印加して、トランジスタのゲート酸化膜電界が約3
MV/cm以上となるようにしたものである。Further, according to the present invention, the CMOS LSI chip is divided into a portion that retains information by battery backup when Vcc power is cut off and a portion that does not perform battery backup, and a positive gate voltage is applied to the part that does not perform battery backup when Vcc power is cut off. Then, the electric field of the gate oxide film of the transistor is about 3
MV / cm or more.
【0007】[0007]
【作用】nチャネルMOSトランジスタではX線が照射
されると、ゲート酸化膜中に雑音トラップが生成される
ので、図2に示したように雑音が増加してしまう。この
トラップは正の固定電荷と対生成され、したがって雑音
が増すとともにMOSトランジスタのフラットバンド電
圧Vfbが低下(負方向への変動)する。このフラットバ
ンド電圧の変化は、アイイーイーイー トランザクショ
ンズ オン ニュークリア サイエンス(IEEE Trans.
Nuclear Science)の1975年,NS−22巻,215
1頁以下の論文に発表されているように、照射時のゲー
ト電圧を正方向に加えることにより強められることが従
来より明らかであった。この結果を図3に示すが、ゲー
ト電圧が大きくなってゲート酸化膜電界が約1.5 MV
/cmになるまでフラットバンド電圧は増加し続ける。こ
のように照射時にゲート酸化膜電界を加えると、電界を
加えない時に比べてフラットバンド電圧が変動し、デバ
イス劣化がより進んでしまうことが従来指摘されてき
た。When an n-channel MOS transistor is irradiated with X-rays, a noise trap is generated in the gate oxide film, so that noise increases as shown in FIG. This trap is paired with the positive fixed charge, and therefore the noise increases and the flat band voltage V fb of the MOS transistor decreases (changes in the negative direction). This flat band voltage change is due to the IEEE Trans. On Nuclear Science (IEEE Trans.
Nuclear Science) 1975, NS-22, 215.
As has been published in the papers on page 1 and below, it has been clear from the past that this can be strengthened by applying a positive gate voltage during irradiation. The results are shown in Fig. 3, where the gate voltage is increased and the gate oxide film electric field is about 1.5 MV.
The flat band voltage continues to increase until it becomes / cm. It has been conventionally pointed out that when a gate oxide film electric field is applied during irradiation as described above, the flat band voltage fluctuates compared to when an electric field is not applied, resulting in further deterioration of the device.
【0008】これに対して、照射時のゲート酸化膜電界
をより大きくして約6MV/cmまで増大して雑音変化を
測定したところ、電界が約3MV/cm以上では電界を加
えない時に比べて雑音増加を大幅に抑制できることが新
たに分かった。図4にその実験結果を示す。ここで測定
試料のnMOSトランジスタのゲート長は0.7 μm,ゲ
ート幅は15μm,ゲート酸化膜厚13.5nm であ
り、X線照射量は2×106radである。また測定した雑
音は等価入力電圧雑音のパワースペクトラム密度であ
り、測定周波数は75Hzである。この結果より、X線
照射による雑音トラップと正の固定電荷の生成が、電界
約3MV/cm以上では、電界を加えない時に比べて著し
く抑制できることが明らかである。On the other hand, when the electric field of the gate oxide film at the time of irradiation was increased to about 6 MV / cm and the noise change was measured, when the electric field was more than about 3 MV / cm, the electric field was higher than that when no electric field was applied. It was newly found that the noise increase can be significantly suppressed. The experimental results are shown in FIG. Here, the gate length of the nMOS transistor of the measurement sample is 0.7 μm, the gate width is 15 μm, the gate oxide film thickness is 13.5 nm, and the X-ray irradiation amount is 2 × 10 6 rad. The measured noise is the power spectrum density of the equivalent input voltage noise, and the measurement frequency is 75 Hz. From this result, it is clear that the noise trap and the generation of the positive fixed charges due to the X-ray irradiation can be remarkably suppressed at the electric field of about 3 MV / cm or more as compared with the case where the electric field is not applied.
【0009】この新たな実験結果に基づき、本発明では
正のゲート電圧の印加により、Vcc電源遮断時のゲート
酸化膜電界が約3MV/cm以上となるようにしており、
これにより酸化膜中のトラップ生成が従来よりも大幅に
抑制できた。電界約3MV/cm以上でトラップ生成が著
しく抑制できる機構は次のようである。Based on this new experimental result, in the present invention, by applying a positive gate voltage, the electric field of the gate oxide film when the Vcc power supply is cut off is about 3 MV / cm or more,
As a result, the generation of traps in the oxide film could be suppressed to a greater extent than before. The mechanism by which trap generation can be remarkably suppressed at an electric field of about 3 MV / cm or more is as follows.
【0010】酸化膜中での雑音トラップは、X線が励起
するホールが酸素空孔と反応して生成されるが、正のゲ
ート電圧の印加により2MV/cm以下の比較的低いゲー
ト酸化膜電界が加えられると、このホールが界面に引き
寄せられ、界面近くでは酸素空孔も多いのでトラップ生
成が増加する。一方、2MV/cm以上の高電界ではホー
ルが高速走行し、空孔との衝突断面積が縮小するために
トラップ生成が抑制され、約3MV/cm以上では電界を
加えない場合よりもトラップ生成が抑止できる。このよ
うな機構と作用により、本発明は酸化膜中のトラップ生
成を従来よりも大幅に低減できた。Noise traps in the oxide film are generated by the reaction of holes excited by X-rays with oxygen vacancies, but the application of a positive gate voltage causes a relatively low gate oxide film electric field of 2 MV / cm or less. When is added, this hole is attracted to the interface, and there are many oxygen vacancies near the interface, so trap generation increases. On the other hand, in a high electric field of 2 MV / cm or higher, holes travel at a high speed and the cross-sectional area of collision with holes is reduced, so that trap generation is suppressed. Can be deterred. Due to such a mechanism and action, the present invention can significantly reduce the generation of traps in the oxide film as compared with the prior art.
【0011】また本発明は、CMOSLSIチップをV
cc電源遮断時に電池バックアップを要する情報保持部分
と、電池バックアップを必要としない部分に分け、この
電池バックアップ不要部に対して、論理ゲートの入力端
子に正のゲート電圧を印加してゲート酸化膜中のトラッ
プ生成を抑制したものであり、これによりチップのメモ
リ情報を破壊することなく、従来よりも劣化耐性を大幅
に向上させることができた。Further, the present invention uses a CMOS LSI chip as a V
cc The information storage part that requires battery backup when the power is cut off and the part that does not require battery backup are divided into two parts, and a positive gate voltage is applied to the input terminal of the logic gate for this battery backup unnecessary part. This suppresses the generation of traps, and this makes it possible to significantly improve the deterioration resistance as compared with the prior art without destroying the memory information of the chip.
【0012】[0012]
【実施例】本発明の第一の実施例を図1により説明す
る。第一の実施例はnMOSトランジスタを基本デバイ
スとする。図1において、11はnMOSトランジスタ
であり、12はドレイン端子、13はソース端子、14
はゲート端子であり、15,16はスイッチ、17はD
Cゲート電圧電源である。ゲート端子14はスイッチ1
5を介してゲート電圧電源17に接続し、ドレイン端子
12はスイッチ16を介して接地電位に接続している。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The first embodiment uses an nMOS transistor as a basic device. In FIG. 1, 11 is an nMOS transistor, 12 is a drain terminal, 13 is a source terminal, and 14
Is a gate terminal, 15 and 16 are switches, and 17 is D
C gate voltage power supply. Gate terminal 14 is switch 1
The gate voltage power supply 17 is connected via 5 and the drain terminal 12 is connected to the ground potential via the switch 16.
【0013】本実施例では、トランジスタ11が動作し
ない時、すなわち、Vcc電源遮断時に、スイッチ15に
よりゲート端子14と電源17を接続し、スイッチ16
によりドレイン端子12とアース電位を接続してトラン
ジスタ11のゲート端子に正のDC電源を印加すること
にしたものである。そしてトランジスタのゲート酸化膜
電界を約3MV/cm以上としたものである。In this embodiment, when the transistor 11 does not operate, that is, when the Vcc power supply is cut off, the gate terminal 14 and the power supply 17 are connected by the switch 15 and the switch 16 is connected.
Thus, the drain terminal 12 is connected to the ground potential, and a positive DC power source is applied to the gate terminal of the transistor 11. The electric field of the gate oxide film of the transistor is set to about 3 MV / cm or more.
【0014】これによりトランジスタが動作を休止して
いるVcc電源遮断時にX線などの放射線が照射しても、
図3,図4にその作用を示したように、従来よりも雑音
トラップの生成を大幅に抑制できた。同時に正の固定電
荷(SiO3+)の生成も抑制された。このようにして従
来よりも高信頼度のMOS型半導体装置が実現できた。As a result, even if radiation such as X-rays is applied when the Vcc power supply is cut off while the transistor is not operating,
As shown in FIG. 3 and FIG. 4, the generation of noise traps can be significantly suppressed as compared with the conventional case. At the same time, generation of positive fixed charges (SiO 3 +) was also suppressed. In this way, a MOS type semiconductor device with higher reliability than in the past can be realized.
【0015】本発明の第二の実施例を図5により説明す
る。本実施例は第一の実施例におけるスイッチ15と1
6を相補型スイッチで実現したものである。図5におい
て、51はnMOSトランジスタであり、52はドレイ
ン端子、53はソース端子、54はゲート端子であり、
55,56,57,58は相補型スイッチ、59はDC
ゲート電圧電源である。ゲート端子54はスイッチ56
を介してゲート電圧電源59に接続し、ドレイン端子5
2はスイッチ58を介して接地電位に接続している。A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment is based on the switches 15 and 1 of the first embodiment.
6 is realized by a complementary switch. In FIG. 5, 51 is an nMOS transistor, 52 is a drain terminal, 53 is a source terminal, 54 is a gate terminal,
55, 56, 57, 58 are complementary switches, 59 is DC
It is a gate voltage power supply. The gate terminal 54 is a switch 56
Connected to the gate voltage power supply 59 via the drain terminal 5
2 is connected to the ground potential via the switch 58.
【0016】本実施例では、スイッチ57が開すなわち
オフになり、Vcc電源が遮断されトランジスタ51が動
作しない時、スイッチ56によりゲート端子54と電源
59を接続し、スイッチ58によりドレイン端子52と
アース電位を接続してトランジスタ51のゲート端子に
正のDC電源を印加することにしたものである。そして
トランジスタのゲート酸化膜電界を約3MV/cm以上と
したものである。In this embodiment, when the switch 57 is opened or turned off, the Vcc power supply is cut off and the transistor 51 does not operate, the switch 56 connects the gate terminal 54 and the power supply 59, and the switch 58 connects the drain terminal 52 and the ground. This is to connect a potential and apply a positive DC power supply to the gate terminal of the transistor 51. The electric field of the gate oxide film of the transistor is set to about 3 MV / cm or more.
【0017】なおスイッチ55,56,57,58の開
閉は次のようにして行う。すなわちスイッチを開くに
は、相補型スイッチを構成するnMOSトランジスタの
ゲート端子に、Vcc電源または別電源より論理値“1”
の正電圧を加え、相補型スイッチを構成するpMOSト
ランジスタのゲート端子に論理値“0”の0Vを加え
る。またスイッチを閉じるには、同pMOSトランジス
タにVcc電源または別電源より論理値“1”の正電圧を
加え、同nMOSトランジスタに電圧0Vを加える。The switches 55, 56, 57 and 58 are opened and closed as follows. That is, in order to open the switch, the logic value "1" is supplied from the Vcc power supply or another power supply to the gate terminal of the nMOS transistor forming the complementary switch.
Of the logical value "0" is applied to the gate terminal of the pMOS transistor forming the complementary switch. To close the switch, a positive voltage of logical value "1" is applied to the pMOS transistor from the Vcc power supply or another power supply, and a voltage of 0V is applied to the nMOS transistor.
【0018】以上により第一の実施例と同様の対放射線
効果が実現できた。As described above, the radiation effect similar to that of the first embodiment can be realized.
【0019】本発明の第三の実施例を図6により説明す
る。本実施例は本発明により構成した基本CMOS回路
を示す。図中61はnMOSトランジスタ、62はpM
OSトランジスタであり、n,p両MOSトランジスタ
は63,64,65,66をVcc電源端子、Vss接地
端子、ゲート入力端子、および出力端子としてCMOSイン
バータを構成する。また671,672,681,68
2,691,692は相補型スイッチであり、600は
DCゲート電圧電源を表し、601,602はいずれも
CMOSインバータであり、入力につらなるインバータ
列を代表する。入力端子65はスイッチ672を介して
DC電源600に接続し、出力端子66はスイッチ69
2を介して接地電位に接続しており、Vcc電源端子63
もスイッチ682を介して接地電位に接続している。A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment shows a basic CMOS circuit constructed according to the present invention. In the figure, 61 is an nMOS transistor and 62 is a pM.
The n- and p-type MOS transistors are OS transistors and constitute a CMOS inverter with 63, 64, 65 and 66 as Vcc power supply terminal, Vss ground terminal, gate input terminal and output terminal. Also 671,672,681,68
2, 691 and 692 are complementary switches, 600 is a DC gate voltage power source, and 601 and 602 are CMOS inverters, which represent an inverter string connected to the input. The input terminal 65 is connected to the DC power source 600 via the switch 672, and the output terminal 66 is connected to the switch 69.
It is connected to the ground potential via 2 and Vcc power supply terminal 63
Is also connected to ground potential via switch 682.
【0020】本実施例ではCMOSインバータが動作し
ない時、すなわち、スイッチ681がオフとなりVcc電
源が遮断される時に、入力端子65をDC電源600に
接続し、Vcc電源端子63と出力端子66を接地電位に
接続して、n,p両MOSトランジスタのゲートに正の
DC電源を印加することにしたものである。そして両M
OSトランジスタのゲート酸化膜電界を約3MV/cm以
上としたものである。なお各スイッチの開閉とスイッチ
への電圧供給の方法は、第二の実施例と同様である。In this embodiment, when the CMOS inverter does not operate, that is, when the switch 681 is turned off and the Vcc power supply is cut off, the input terminal 65 is connected to the DC power supply 600 and the Vcc power supply terminal 63 and the output terminal 66 are grounded. By connecting to the potential, a positive DC power source is applied to the gates of both the n and p MOS transistors. And both M
The electric field of the gate oxide film of the OS transistor is about 3 MV / cm or more. The method of opening / closing each switch and supplying the voltage to the switch is the same as that of the second embodiment.
【0021】以上によりCMOSインバータが動作を休
止しているVcc電源遮断時に、X線などの放射線が照射
しても、両MOSのゲート酸化膜には約3MV/cm以上
の電界が加わっているので、図4に示すように従来より
も雑音トラップの生成を大幅に抑制できた。図4にはn
MOSトランジスタの実験結果を示したが、pMOSト
ランジスタにおいても正のゲート電圧を加え約3MV/
cm以上の電界をゲート酸化膜に加えることで、nMOS
と同様の雑音増加の抑止が現れた。このようにして本発
明により、従来よりも雑音トラップおよび正の固定電荷
(SiO3+)の生成を大幅に抑えることのできる高信頼
度のCMOS回路およびこれを含む半導体装置が実現で
きた。As described above, when Vcc power supply is cut off while the CMOS inverter is not operating, even if radiation such as X-rays is applied, an electric field of about 3 MV / cm or more is applied to the gate oxide films of both MOSs. As shown in FIG. 4, the generation of noise traps can be significantly suppressed as compared with the conventional case. N in FIG.
The experimental results of the MOS transistor are shown, but in the pMOS transistor as well, a positive gate voltage is applied to about 3 MV /
By applying an electric field of cm or more to the gate oxide film,
The same suppression of noise increase appeared. As described above, according to the present invention, it is possible to realize a highly reliable CMOS circuit and a semiconductor device including the same, in which noise traps and generation of positive fixed charges (SiO 3 +) can be significantly suppressed as compared with the related art.
【0022】本発明の第四の実施例を図7により説明す
る。本実施例は本発明によるCMOSLSIチップの試作例で
ある。図中、71はCMOSLSIチップ、72はVcc電源、
73はVcc電源遮断時のバックアップ用の電池、74は
DCゲート電圧電源である。75はチップ内のパワー制
御ユニット、76はデマルチプレクサ、77はチップが
演算,記憶などの主動作を休止してVcc電源が遮断され
る時、電池バックアップを行うLSI部分、78は同V
cc電源遮断時に、電池バックアップを行わないLSI部
分である。79は78と74を接続するスイッチであ
る。A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment is a prototype of a CMOS LSI chip according to the present invention. In the figure, 71 is a CMOS LSI chip, 72 is a Vcc power supply,
Reference numeral 73 is a backup battery when the Vcc power supply is cut off, and 74 is a DC gate voltage power supply. Reference numeral 75 is a power control unit in the chip, 76 is a demultiplexer, 77 is an LSI portion that performs battery backup when the Vcc power supply is cut off when the chip suspends main operations such as calculation and storage, and 78 is the same V
cc This is the LSI part that does not back up the battery when the power is cut off. A switch 79 connects 78 and 74.
【0023】本実施例のチップではパワー制御ユニット
75からの制御信号をデマルチプレクサ76に与え、こ
のデマルチプレクサによりチップ各部のVccを制御す
る。すなわち、Vcc電源72より直接電源供給するか、
電池73から電源供給するか、または全く電源供給しな
いかである。これによりチップの消費電力管理が効率良
く行える。また、チップをVcc電源遮断時に電池バック
アップを要する情報保持部分77と、電池バックアップ
を必要としない部分78に分け、この電池バックアップ
不要部にスイッチ79を介してDCゲート電圧電源VGG
74を接続した。これによりチップが演算,記憶などの
主動作を休止してVcc電源が遮断される時、スイッチ7
9により78と74を接続して、78を構成する論理ゲ
ートの入力端子に正のゲート電圧を印加することができ
た。そして論理ゲートの構成トランジスタのゲート酸化
膜電界を約3MV/cm以上とした。なお本実施例ではパ
ワー制御ユニット75とデマルチプレクサ76は、チッ
プが演算,記憶などの主動作を休止する場合にもVcc電
源72より電源電圧の供給を受けるものとした。In the chip of this embodiment, a control signal from the power control unit 75 is applied to the demultiplexer 76, and this demultiplexer controls Vcc of each part of the chip. That is, whether power is directly supplied from the Vcc power source 72,
Power is supplied from the battery 73 or not supplied at all. This allows efficient management of chip power consumption. In addition, the chip is divided into an information holding portion 77 that requires battery backup when Vcc power is cut off and a portion 78 that does not require battery backup, and a DC gate voltage power supply VGG is connected to this battery backup unnecessary portion through a switch 79.
74 was connected. As a result, when the chip suspends main operations such as calculation and storage and the Vcc power supply is cut off, the switch 7
It was possible to connect 78 and 74 by means of 9 and to apply a positive gate voltage to the input terminal of the logic gate constituting 78. The electric field of the gate oxide film of the transistor constituting the logic gate is set to about 3 MV / cm or more. In the present embodiment, the power control unit 75 and the demultiplexer 76 are supplied with the power supply voltage from the Vcc power supply 72 even when the chip suspends main operations such as calculation and storage.
【0024】また本実施例におけるスイッチ開閉の方法
は、前述の第二,第三の実施例に述べた方法と同様であ
り、スイッチへの電圧供給もVcc電源または別電源より
供給する。本実施例における電圧供給の一例を次に述べ
る。本例ではVcc電源遮断前には、スイッチへの電圧供
給はVcc電源72により行い、Vcc電源遮断後はバック
アップ電池73により行った。これらの切り替え、およ
び相補型スイッチ開閉のためのn,p両MOSトランジ
スタのゲート電圧レベルの切り替えは、パワー制御ユニ
ット75からの制御信号をデマルチプレクサ76に与え
てこのデマルチプレクサにより行った。The method of opening and closing the switch in this embodiment is the same as the method described in the second and third embodiments, and the voltage is supplied to the switch from the Vcc power supply or another power supply. An example of voltage supply in this embodiment will be described below. In this example, the voltage is supplied to the switch by the Vcc power supply 72 before the Vcc power supply is cut off, and by the backup battery 73 after the Vcc power supply is cut off. The switching and the switching of the gate voltage levels of both the n and p MOS transistors for opening and closing the complementary switches are performed by the demultiplexer by giving a control signal from the power control unit 75 to the demultiplexer 76.
【0025】以上によりチップのメモリ情報を破壊する
ことなく、前述の実施例と同様にして、78部における
ゲート酸化膜中でのトラップ生成が大幅に抑制できた。
このようにして従来よりもはるかに高信頼度のCMOSLSI
チップが実現できた。As described above, the generation of traps in the gate oxide film at the 78th portion could be greatly suppressed in the same manner as in the above-described embodiment without destroying the memory information of the chip.
In this way, CMOS LSI with much higher reliability than before
The chip was realized.
【0026】[0026]
【発明の効果】本発明によれば、X線などの放射線が照
射されても、生成されるホールが高速に走行して酸素空
孔との衝突断面積が縮小するので、雑音トラップの生成
が従来よりも大幅に低減できた。同時にゲート酸化膜中
における正の固定電荷の生成も従来よりずっと低減でき
る。According to the present invention, even if radiation such as X-rays is irradiated, the generated holes travel at high speed and the cross-sectional area of collision with oxygen vacancies is reduced, so that noise traps are not generated. It was possible to reduce significantly compared to the past. At the same time, the generation of positive fixed charges in the gate oxide film can be reduced much more than before.
【図1】本発明の第一の実施例を示す回路図。FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of the present invention.
【図2】従来のnMOSトランジスタにおけるX線照射
による雑音増加を示す特性図。FIG. 2 is a characteristic diagram showing noise increase due to X-ray irradiation in a conventional nMOS transistor.
【図3】X線照射によるフラットバンド電圧変化のゲー
ト電圧依存性を示す特性図。FIG. 3 is a characteristic diagram showing gate voltage dependence of flat band voltage change due to X-ray irradiation.
【図4】X線照射による雑音増加のゲート酸化膜電界依
存性、および本発明の効果を示す特性図。FIG. 4 is a characteristic diagram showing the gate oxide film electric field dependency of noise increase due to X-ray irradiation, and the effect of the present invention.
【図5】本発明の第二の実施例を示す回路図。FIG. 5 is a circuit diagram showing a second embodiment of the present invention.
【図6】本発明の第三の実施例を示す回路図。FIG. 6 is a circuit diagram showing a third embodiment of the present invention.
【図7】本発明の第四の実施例を示す回路図。FIG. 7 is a circuit diagram showing a fourth embodiment of the present invention.
11…nMOSトランジスタ、12…ドレイン端子、1
3…ソース端子、14…ゲート端子、15,16…スイ
ッチ、17…DCゲート電圧電源。11 ... nMOS transistor, 12 ... Drain terminal, 1
3 ... Source terminal, 14 ... Gate terminal, 15, 16 ... Switch, 17 ... DC gate voltage power supply.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // H05K 10/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display location // H05K 10/00
Claims (4)
のスイッチを介して電気的に接続して電源電圧を供給す
る第一の直流電源と、ゲート端子に第二のスイッチを介
して電気的に接続した第二の直流電源とを含み、前記第
一のスイッチが開くか前記第一の直流電源の供給電圧が
実質的に0となる時に、前記第二のスイッチを閉じるこ
とにより正のゲート電圧を前記ゲート端子に印加してゲ
ート酸化膜電界を3MV/cm以上とすることを特徴とす
る半導体装置。1. A first DC power supply for electrically connecting to a drain terminal of a MOS transistor through a first switch to supply a power supply voltage, and a gate terminal for electrically connecting through a second switch. A second direct current power supply, and when the first switch is opened or the supply voltage of the first direct current power supply is substantially zero, the second switch is closed to provide a positive gate voltage. A semiconductor device, wherein a gate oxide film electric field is set to 3 MV / cm or more by being applied to the gate terminal.
pMOSトランジスタのソース端子に第一のスイッチを
介して電気的に接続して電源電圧を供給する第一の直流
電源と、上記pMOSトランジスタのゲート入力端子に
第二のスイッチを介して電気的に接続した第二の直流電
源とを含み、前記第一のスイッチが開くか第一の直流電
源の供給電圧が実質的に0となる時に、前記第二のスイ
ッチを閉じることにより正のゲート電圧をゲート入力端
子に印加して、前記CMOSインバータ回路を構成する
nチャネルトランジスタとpチャネルトランジスタのゲ
ート酸化膜電界を3MV/cm以上とすることを特徴とす
る半導体装置。2. A first DC power supply for electrically supplying a power supply voltage by electrically connecting to a source terminal of a pMOS transistor serving as a power supply terminal of a CMOS inverter circuit through a first switch, and a gate input of the pMOS transistor. A second direct current power source electrically connected to the terminal via a second switch, and when the first switch is opened or the supply voltage of the first direct current power source becomes substantially zero, A positive gate voltage is applied to the gate input terminal by closing the second switch so that the gate oxide film electric field of the n-channel transistor and the p-channel transistor forming the CMOS inverter circuit becomes 3 MV / cm or more. Semiconductor device.
なるCMOS論理ゲートの電源端子に第一のスイッチを
介して電気的に接続して電源電圧を供給する第一の直流
電源と、上記nMOSおよびpMOSトランジスタのゲ
ート入力端子に第二のスイッチを介して電気的に接続し
た第二の直流電源とを具備し、前記第一のスイッチが開
く第一の直流電源の供給電圧が実質的に0となる時に、
前記第二のスイッチを閉じることにより正のゲート電圧
をゲート入力端子に印加して、前記CMOS論理ゲート
を構成するnチャネルトランジスタとpチャネルトラン
ジスタのゲート酸化膜電界を3MV/cm以上とすること
を特徴とする半導体装置。3. A first DC power supply for electrically connecting to a power supply terminal of a CMOS logic gate composed of nMOS and pMOS transistors via a first switch to supply a power supply voltage, and gates of the nMOS and pMOS transistors. A second DC power source electrically connected to the input terminal via a second switch, and when the supply voltage of the first DC power source opened by the first switch becomes substantially 0,
By closing the second switch, a positive gate voltage is applied to the gate input terminal so that the gate oxide film electric field of the n-channel transistor and the p-channel transistor forming the CMOS logic gate becomes 3 MV / cm or more. Characteristic semiconductor device.
の直流電源およびその代替電源としての電池と、第二の
直流電源とを含み、前記CMOSLSI チップは、前記第一の
直流電源が電気的に遮断されるか前記第一の直流電源の
供給電圧が実質的に0となる時に前記電池により電源電
圧を供給されて論理情報を保持し続ける第一のLSI部
分と、前記電池からの電源電圧も供給されない第二のL
SI部分を含み、前記第一の直流電源が前記CMOSLSI チ
ップと電気的に遮断されるか前記第一の直流電源の供給
電圧が実質的に0となる期間に、前記第二のLSI部分
のゲート入力端子に前記第二の直流電源より正のゲート
電圧を印加して、前記第二のLSI部分を構成するnチ
ャネルトランジスタとpチャネルトランジスタのゲート
酸化膜電界を3MV/cm以上とすることを特徴とする半
導体装置。4. A first direct-current power supply for supplying a power supply voltage of a CMOS LSI chip and a battery as an alternative power supply to the first direct-current power supply; and a second direct-current power supply. And a power supply voltage from the battery, which is supplied with the power supply voltage from the battery when the supply voltage of the first DC power supply becomes substantially 0 Second L not supplied
The gate of the second LSI part including the SI part is electrically cut off from the CMOS LSI chip or the supply voltage of the first DC power supply is substantially 0 A positive gate voltage is applied to the input terminal from the second DC power supply, and the gate oxide film electric field of the n-channel transistor and the p-channel transistor forming the second LSI portion is set to 3 MV / cm or more. Semiconductor device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6136844A JPH088426A (en) | 1994-06-20 | 1994-06-20 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6136844A JPH088426A (en) | 1994-06-20 | 1994-06-20 | Semiconductor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH088426A true JPH088426A (en) | 1996-01-12 |
Family
ID=15184830
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6136844A Pending JPH088426A (en) | 1994-06-20 | 1994-06-20 | Semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH088426A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8901562B2 (en) | 2011-01-12 | 2014-12-02 | Sony Corporation | Radiation imaging device, radiation imaging display system, and transistor |
-
1994
- 1994-06-20 JP JP6136844A patent/JPH088426A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8901562B2 (en) | 2011-01-12 | 2014-12-02 | Sony Corporation | Radiation imaging device, radiation imaging display system, and transistor |
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