[發(fā)明專利]具有自動(dòng)總電離劑量（TID）暴露停止作用的集成電路

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310236837.1
• 申請(qǐng)日: 2013-06-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103514955B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: R·C·鮑曼;J·M·小卡魯里
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 德克薩斯儀器股份有限公司
• 主分類號(hào): G11C16/22
• 分類號(hào): G11C16/22;G01T1/02
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11245
• 代理人: 趙蓉民

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及集成電路的領(lǐng)域，更具體地，涉及具有自動(dòng)總電離劑量（TID）照射/暴露停止的集成電路。

背景技術(shù)

繼續(xù)提高性能和縮放半導(dǎo)體裝置已經(jīng)一般導(dǎo)致超過(guò)宇宙應(yīng)用（例如其中經(jīng)歷更高輻射水平的衛(wèi)星）的最小需求的工作能力。然而，能夠在高輻射環(huán)境中工作的裝置可以受為衛(wèi)星運(yùn)轉(zhuǎn)建立的用法規(guī)章（例如武器國(guó)際交易規(guī)章（ITAR））的管制，盡管被設(shè)計(jì)用于其他用途。如果加固而抗輻照（抗輻照）的產(chǎn)品滿足ITAR規(guī)章中闡述的所有性能準(zhǔn)則，那么通常這些抗輻照加固產(chǎn)品被管制。一個(gè)ITAR準(zhǔn)則涉及總電離劑量（TID），其特征在于作為每單位質(zhì)量的沉積電離輻照能量的量度的累積吸收劑量，例如每公斤或每拉德焦耳數(shù)。在某些國(guó)家可能商業(yè)化的抗輻照裝置可以包含獲取出口許可證或昂貴的產(chǎn)品測(cè)試和排序，從而驗(yàn)證對(duì)于衛(wèi)星運(yùn)轉(zhuǎn)的不適合性，并且這種成本會(huì)抑制出口這些產(chǎn)品的能力。因此，期望改進(jìn)的集成電路設(shè)計(jì)和方法，用于確保為非衛(wèi)星用途設(shè)計(jì)的普通產(chǎn)品不符合每個(gè)ITAR規(guī)章的出口限制。

發(fā)明內(nèi)容

現(xiàn)在通過(guò)簡(jiǎn)要地表明本公開(kāi)內(nèi)容的性質(zhì)和實(shí)質(zhì)概述本公開(kāi)內(nèi)容的不同方面，以符合37CFR（聯(lián)邦管理法規(guī)）§1.73從而促進(jìn)對(duì)本公開(kāi)內(nèi)容的基本理解，其中這個(gè)概述不是本公開(kāi)內(nèi)容的擴(kuò)展概況，并且打算既不識(shí)別本公開(kāi)內(nèi)容的某些元素，也不描述本公開(kāi)內(nèi)容的范圍。相反，這個(gè)概述的主要目的是在后文中呈現(xiàn)更詳細(xì)說(shuō)明之前通過(guò)簡(jiǎn)化的形式呈現(xiàn)本公開(kāi)內(nèi)容的某些概念，理解的是，提出該概述不用于解釋或限制權(quán)利要求的保護(hù)范圍或意義。本公開(kāi)內(nèi)容的不同概念提供集成電路（IC）和方法，通過(guò)該集成電路和方法，當(dāng)承受指定量的總電離劑量（TID）時(shí)使得不用于衛(wèi)星用途的半導(dǎo)體裝置不起作用/無(wú)功能，因此確保其符合對(duì)應(yīng)的規(guī)章，例如ITAR。

公開(kāi)的集成電路的實(shí)施例包括具有一個(gè)或更多個(gè)感測(cè)晶體管的感測(cè)電路和控制器，控制器將（多于一個(gè)）感測(cè)晶體管從感測(cè)電路斷開(kāi)，并且在第一（暴露）模式中對(duì)其施加偏置（例如，“接通”），并且在第二模式對(duì)（多于一個(gè)）感測(cè)晶體管施加偏壓而斷開(kāi)，用于比較器電路進(jìn)行測(cè)量。去活電路接收比較器的輸出，并且響應(yīng)表明集成電路經(jīng)歷的總電離劑量（TID）滿足或超過(guò)閾值的比較器信號(hào)選擇性地禁用IC的用戶電路。

在某些實(shí)施例中，控制器在第一模式和第二模式之間周期性地交替，例如在調(diào)整到對(duì)應(yīng)可檢測(cè)的感測(cè)晶體管參數(shù)作為接收劑量的函數(shù)移位的速度的頻率。公開(kāi)的集成電路的某些實(shí)施例的優(yōu)勢(shì)是能夠促進(jìn)在暴露模式期間暴露于總電離劑量，其中（多于一個(gè)）感測(cè)晶體管被偏置到接通狀態(tài)，然后促進(jìn)感測(cè)晶體管泄露電流、閾值電壓（Vt）等在第二模式的測(cè)量。例如，在某些實(shí)施例中，NMOS感測(cè)晶體管在第一模式期間導(dǎo)通，其中控制器將正電源電壓施加于晶體管柵極，同時(shí)使晶體管源極和漏極接地，然后通過(guò)將正電源電壓施加于漏極同時(shí)將柵極接地以及連接源極和比較器電路的輸入而促進(jìn)在第二模式的后續(xù)測(cè)量。

在某些實(shí)施例中的感測(cè)電路包括沿著（多于一個(gè)）感測(cè)晶體管的源極或漏極的隔離結(jié)構(gòu)，并且控制器沿著隔離結(jié)構(gòu)的另一邊對(duì)阱施加偏置，用于感測(cè)阱和感測(cè)晶體管之間的泄露電流，以進(jìn)行TID檢測(cè)。而且，在某些實(shí)施例中，電極在所有或一部分感測(cè)隔離結(jié)構(gòu)的上方形成，并且在暴露模式期間控制器對(duì)電極施加偏置以增加來(lái)自TID源的電荷采集，和/或在測(cè)量模式期間對(duì)電極施加偏置以提高泄露電流的電平。

在某些實(shí)施例中，提供兩個(gè)或更多個(gè)感測(cè)晶體管，用于接收總電離劑量和用于比較器電路測(cè)量一個(gè)或更多個(gè)操作參數(shù)。而且，在某些實(shí)施例中，比較器基準(zhǔn)電路可以設(shè)計(jì)為對(duì)于TID是健壯/穩(wěn)定的和/或可以在第一（暴露）模式期間優(yōu)選地?cái)嚯姟＠纾谝籔MOS晶體管和第二PMOS晶體管可以用于比較器基準(zhǔn)，其中第一PMOS晶體管的源極或漏極通過(guò)傳輸柵極耦合比較器電路，從而使用PMOS晶體管的被感測(cè)參數(shù)作為基準(zhǔn)信號(hào)。PMOS晶體管由隔離結(jié)構(gòu)分離，例如淺溝槽隔離（STI）結(jié)構(gòu)、場(chǎng)氧化層、LOCOS結(jié)構(gòu)等等，并且控制器將偏置/偏壓施加于第二PMOS晶體管的源極或漏極，以允許比較器電路感測(cè)從第一PMOS晶體管到第二PMOS晶體管的泄露電流。其他實(shí)施例是可能的，其中在構(gòu)造基準(zhǔn)電路過(guò)程中使用環(huán)形布局，從而降低對(duì)TID暴露的靈敏性，而縱向布局被用于晶體管和感測(cè)電路的其他TID感測(cè)部件，并且在暴露模式期間優(yōu)選地給基準(zhǔn)電路斷電。