用旋转晶体管抑制单粒子瞬态的纳米CMOS版图加固方法技术

本发明专利技术公开了一种用旋转晶体管抑制单粒子瞬态的纳米CMOS版图加固方法，目的是抑制单粒子瞬态。技术方案是先断开版图中的多晶和金属连接；将PMOS晶体管绕质心顺时针旋转90度，将NMOS晶体管绕质心逆时针旋转90度；将PMOS和NMOS晶体管相互靠近，将N阱接触向PMOS晶体管移动直至N掺杂与PMOS晶体管有源区接触，将衬底接触向NMOS晶体管移动直至P掺杂与NMOS晶体管有源区接触；将PMOS晶体管有源区向N阱接触有源区延伸直至两者接触，将NMOS晶体管有源区向衬底接触有源区延伸直至两者接触；将断开的连接恢复。采用本发明专利技术可以增强同一逻辑门内部PMOS和NMOS晶体管之间的电荷共享，削弱PMOS晶体管受到粒子轰击时所引发的寄生双极放大效应，具有很好的抗单粒子瞬态加固效果。

Nano CMOS domain reinforcement method for suppressing single particle transient by rotating transistor

The invention discloses a method for reinforcing a nano CMOS domain with a rotating transistor to suppress single particle transients, with the aim of suppressing single particle transients. The technical scheme is to disconnect the polycrystalline and metal layout connection; the PMOS transistor 90 degrees clockwise around the centroid, the NMOS transistor is rotated 90 degrees counterclockwise around the center of mass; PMOS and NMOS transistors are close to each other, will N well contact to the PMOS mobile N and PMOS doped transistor until the transistor active region of contact. The mobile substrate contact until P doped with NMOS transistor active region to contact NMOS transistor; transistor active region PMOS to N well contact active region extends to the contact, the NMOS transistor active region to the substrate contact active region extends until the two contact will restore the connection open. The invention can enhance the charge between the internal logic gate NMOS transistor PMOS and PMOS transistors are shared, weakened by the parasitic bipolar amplification effect of particle bombardment, has good anti single particle transient effect.

【技术实现步骤摘要】
用旋转晶体管抑制单粒子瞬态的纳米CMOS版图加固方法
本专利技术涉及纳米CMOS集成电路抑制单粒子瞬态(SET，Single-EventTransient)的版图加固技术，特别涉及用旋转晶体管抑制单粒子瞬态的纳米CMOS版图加固方法。
技术介绍
在宇宙空间中，存在着大量粒子(质子、电子、重离子等)。集成电路受到这些粒子的轰击后，会产生单粒子瞬态。单粒子瞬态对于集成电路的正常工作将产生极大的负面影响。例如，当单粒子瞬态脉冲传播至集成电路内部的存储节点时，有可能诱发单粒子翻转(SEU，Single-EventUpset)。粒子轰击集成电路的线性能量传递(LET，LinearEnergyTransfer)值越高，产生的单粒子瞬态脉冲宽度越大，对集成电路构成的威胁就越大。航空航天领域使用的集成电路都会受到单粒子瞬态的威胁，使集成电路工作不稳定，甚至产生致命的错误。L.W.Massengill等人在IEEETransactiononNuclearScience(IEEE核科学汇刊)上发表的“SingleEventTransientsinDigitalCMOS-AReview”(关于数字CMOS电路中单粒子瞬态的综述，2013年6月第60卷第3期，第1767-1790页)指出，单粒子瞬态现已成为软错误的一个主要来源。目前，纳米CMOS集成电路制造工艺已成为主流，因此在纳米CMOS工艺下开发集成电路抗单粒子瞬态加固技术尤为重要。单粒子瞬态脉冲宽度越大，越容易被后续时序单元锁存，进而产生软错误。一些抗单粒子瞬态加固技术就是从减小单粒子瞬态脉冲宽度入手。由PMOS晶体管和NMOS晶体管构成的逻辑门是集成电路的基本单元，因此抑制集成电路的单粒子瞬态可以从减小逻辑门中的单粒子瞬态脉冲宽度入手。抑制PMOS晶体管的寄生双极放大效应可以减小单粒子瞬态脉冲宽度。O.A.Amusan等人在IEEETransactiononNuclearScience(IEEE核科学汇刊)上发表的“DesignTechniquestoReduceSETPulseWidthsinDeep-SubmicronCombinationalLogic”(深亚微米组合逻辑电路中减小单粒子瞬态脉冲宽度的设计技术，2007年12月第54卷第6期，第2060-2064页)指出，将PMOS晶体管靠近N阱接触，可以有效抑制PMOS晶体管中的寄生双极放大效应，进而减小粒子轰击PMOS晶体管时产生的单粒子瞬态脉冲宽度。另外，纳米CMOS工艺下较为显著的电荷共享(ChargeSharing)效应也可以被用来减小单粒子瞬态脉冲宽度。J.R.Ahlbin等人在IEEETransactiononDeviceandMaterialReliability(IEEE器件和材料可靠性汇刊)上发表的“EffectofMultiple-TransistorChargeCollectiononSingle-EventTransientPulseWidths”(多晶体管电荷收集对单粒子瞬态脉冲宽度的影响，2011年9月第11卷第3期，第401-406页)指出，减小同一逻辑门内部PMOS晶体管和NMOS晶体管之间的间距，可以增强PMOS晶体管和NMOS晶体管之间的电荷共享，这有助于减小单粒子瞬态脉冲宽度。对于常规的逻辑门版图，若采用O.A.Amusan的方法，将PMOS晶体管靠近N阱接触，那么同一逻辑门内部PMOS晶体管与NMOS晶体管的间距将会变大，PMOS晶体管和NMOS晶体管之间的电荷共享将会减弱，这对于减小单粒子瞬态脉冲宽度不利；若采用J.R.Ahlbin的方法,减小PMOS晶体管和NMOS晶体管之间的间距，那么PMOS晶体管和N阱接触的间距将会变大，这将会增强寄生双极放大效应，对于减小单粒子瞬态脉冲宽度不利。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：针对上述现有单粒子瞬态加固方法的缺点，提出用旋转晶体管抑制单粒子瞬态的纳米CMOS版图加固方法。提出的方法可以克服上述现有技术的不足，并且具有较好的抗单粒子瞬态加固效果。本专利技术的技术方案是：第一步，断开集成电路版图中PMOS晶体管与NMOS晶体管之间的金属连接和多晶连接、PMOS晶体管与N阱接触之间的金属连接、NMOS晶体管与衬底接触之间的金属连接。第二步，将PMOS晶体管绕该PMOS晶体管的质心顺时针旋转90度，将NMOS晶体管绕该NMOS晶体管的质心逆时针旋转90度。第三步，将PMOS晶体管和NMOS晶体管相互靠近直至两者间距达到半导体代工厂提供的设计规则所允许的最小间距。第四步，将N阱接触向PMOS晶体管移动直至N掺杂与PMOS晶体管有源区接触，将衬底接触向NMOS晶体管移动直至P掺杂与NMOS晶体管有源区接触。第五步，将PMOS晶体管有源区向N阱接触有源区延伸直至两者接触，将NMOS晶体管有源区向衬底接触有源区延伸直至两者接触。第六步，将第一步断开的集成电路版图中晶体管与晶体管之间的多晶连接和金属连接、晶体管与N阱接触之间的金属连接、晶体管与衬底接触之间的金属连接进行恢复。按以上方案设计的版图抑制单粒子瞬态效应的过程为：当粒子轰击NMOS晶体管时，由于PMOS晶体管和NMOS晶体管的间距很小(半导体代工厂提供的设计规则所允许的最小间距)，PMOS晶体管吸收了部分空穴，这部分空穴对NMOS晶体管吸收的电子可以起到一定的中和作用，因而有助于减小粒子轰击NMOS晶体管所产生的单粒子瞬态脉冲宽度。当粒子轰击PMOS晶体管时，由于NMOS晶体管距离PMOS晶体管很近，NMOS晶体管吸收了部分电子，这部分电子对PMOS晶体管吸收的空穴可以起到一定的中和作用，因而有助于减小粒子轰击PMOS晶体管所产生的单粒子瞬态脉冲宽度；此外，由于N阱接触与PMOS晶体管间距很小，PMOS晶体管附近的阱电势得以保持稳定，这有效地抑制了PMOS晶体管的寄生双极放大效应，从而也有助于减小粒子轰击PMOS晶体管所产生的单粒子瞬态脉冲宽度。采用本专利技术可以达到以下技术效果：可以增强同一逻辑门内部PMOS晶体管和NMOS晶体管之间的电荷共享，且会削弱PMOS晶体管受到粒子轰击时所引发的寄生双极放大效应，对粒子轰击PMOS晶体管和粒子轰击NMOS晶体管均具有抗单粒子瞬态加固效果。附图说明图1(a)为常规的非门版图，图1(b)为本专利提出的非门版图。图2(a)为常规的与非门版图，图2(b)为本专利提出的与非门版图。图3(a)为常规的或非门版图，图3(b)为本专利提出的或非门版图。图4为本专利技术总体流程图。图5为常规非门版图转变为本专利技术非门版图的流程示例图。具体实施方式CMOS集成电路的逻辑门种类多样，但它们都由PMOS晶体管和NMOS晶体管组成，本专利技术从原理上对所有CMOS集成电路逻辑门都有单粒子瞬态抑制效果。下面以CMOS集成电路中常见的三种逻辑门(非门、与非门、或非门)为例说明本专利技术的实施方法与单粒子瞬态抑制结果。图1中N阱、N掺杂、P掺杂、有源区、金属和多晶硅的图样对图2、图3和图5也适用。在图1、图2和图3中，NC为N阱接触，PT为PMOS晶体管，NT为NMOS晶体管，PC为衬底接触，A、A1和A2为输入，Z为输出。图1为常规的非门版图和本专利技术提出的非门版图的对照图，图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用旋转晶体管抑制单粒子瞬态的纳米CMOS版图加固方法，其特征在于包括以下步骤：第一步，断开集成电路版图中PMOS晶体管与NMOS晶体管之间的金属连接和多晶连接、PMOS晶体管与N阱接触之间的金属连接、NMOS晶体管与衬底接触之间的金属连接；第二步，将PMOS晶体管绕该PMOS晶体管的质心顺时针旋转90度，将NMOS晶体管绕该NMOS晶体管的质心逆时针旋转90度；第三步，将PMOS晶体管和NMOS晶体管相互靠近直至两者间距达到半导体代工厂提供的设计规则所允许的最小间距；第四步，将N阱接触向PMOS晶体管移动直至N掺杂与PMOS晶体管有源区接触，将衬底接触向NMOS晶体管移动直至P掺杂与NMOS晶体管有源区接触；第五步，将PMOS晶体管有源区向N阱接触有源区延伸直至两者接触，将NMOS晶体管有源区向衬底接触有源区延伸直至两者接触；第六步，将第一步断开的集成电路版图中晶体管与晶体管之间的多晶连接和金属连接、晶体管与N阱接触之间的金属连接、晶体管与衬底接触之间的金属连接进行恢复。

【技术特征摘要】
1.一种用旋转晶体管抑制单粒子瞬态的纳米CMOS版图加固方法，其特征在于包括以下步骤：第一步，断开集成电路版图中PMOS晶体管与NMOS晶体管之间的金属连接和多晶连接、PMOS晶体管与N阱接触之间的金属连接、NMOS晶体管与衬底接触之间的金属连接；第二步，将PMOS晶体管绕该PMOS晶体管的质心顺时针旋转90度，将NMOS晶体管绕该NMOS晶体管的质心逆时针旋转90度；第三步，将PMOS晶体管和NMOS晶体管相互靠近直至两者间距达到半导体代工...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈书明，吴振宇，梁斌，胡春媚，池雅庆，陈建军，黄鹏程，宋睿强，张健，刘蓉容，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科学技术大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43