[发明专利]提升存储器元件辐射加固程度的电路与方法

说明书

技术领域

本发明涉及提升存储器元件的辐射加固程度的技术，而该存储器元件包括，举例而言，正反器、闩锁器、时钟栅控(clock-gated)闩锁器等。

背景技术

半导体封装产生的α粒子以及环境中的中子均可能造成软件错误。软件错误常改变数据(例如存储节点上的状态)，但不会改变其实体电路结构。覆写数据会使电路会再次运作。其中，装置或系统上因软件错误而导致运作失败的错误率，即所谓的软件错误率(Soft Error Rate，SER)。SER通常以单位时间中的失效次数(failures in time，FIT)表示。用以量化FIT的单位也称为FIT，1单位FIT表示装置每运作十亿小时发生1次错误。逻辑SER随着技术规模发展而有逐渐增加的趋势。

辐射加固技术，是指利用辐射(例如中子或α粒子)增加存储器元件抵抗损坏或故障的能力的技术。举例而言，在正反器中，辐射加固技术可使正反器发生较少的状态改变。在先进半导体工艺技术中，包括SRAM及正反器在内的存储节点均易受辐射的单粒子翻转(single event upsets，SEUS)所影响。用以改善辐射加固程度的错误检测及修正(Error detection and correction，ECC)电路通常需要以繁杂而精确的方式实施，并且占用半导体芯片的大量面积。此外，部分修正电路需要复杂的回馈控制始得以实施(例如，通过回馈回路取代错误信息取代的电路)。

有多种回馈电路或冗余电路可用来修正辐射对存储节点所造成的效应，但其仍须在既有的电路或正反器中加入其他同样对辐射所致SER敏感的电路，或对既有的电路或正反器中的晶体管进行变更。

其他方法是在半导体结构中加入栅电容器，并借由增加临界电压(例如Qc)的方式提升其存储节点维持电荷注入的能力，以达到改善SER FIT的目的。然而，栅电容器同样对辐射敏感，此乃由于栅电容器具有与SER正相关的有源栅极区域所致。此外，由于栅电容器需要电源节点或接地节点，其无法同时应用于存储器元件(例如正反器)的输入端与输出端。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明提供一种电路，该电路包括一电容器，具有至少一导体层，该导体层包括彼此大体平行的多个条状物；所述多个条状物中的两相邻条状物形成一第一电容值；该两相邻条状物的一第一条状物形成一第一端，而两相邻条状物的一第二条状物形成一第二端；从该第一端与该第二端看进该电容器的电容值包括多个该第一电容值所合成的电容值；以及一存储器元件，具有一输入端及一输出端，该输入端耦接该第一端，而该输出端耦接该第二端；其中该电容器将电荷提供给该输入端与该输出端以改善该存储器元件的辐射加固程度。

本发明另提供一种方法，该方法包括：判定多个临界电荷；从所述多个临界电荷中判定多个对应电容值；依据一存储器元件的一软件错误率，判定一目标临界电荷；依据该目标临界电荷、所述多个临界电荷、以及所述多个电容值判定一目标电容值；以及依据该目标电容值形成一电容器，该电容器在一半导体结构的至少一导体层中具有在多个第一导体条。

本发明另提供一种方法，该方法包括沿着一第一方向，在一半导体结构中形成一第一组导体条；沿着一第二方向，在该半导体结构中形成一第二组导体条；形成一电容器，其具有该第一组导体条与该第二组导体条的电容值；以及将该电容器的一第一端耦接至一存储器元件的一输入端，并将该电容器的一第二端耦接至该存储器元件的一输出端，以降低该存储器元件的一软件错误率。

本发明可改善SER FIT率；可使正反器难以因辐射(例如，中子或α粒子)而翻转；可节省芯片空间；电容值可因应SER FIT率的需求而调整以满足特定用途；网状电容器可更为坚实耐用，举例而言，其辐射加固程度可获改善；可节省芯片面积；无需使用错误修正或回馈电路以修正电路中的错误。

附图说明

图1为本发明实施例中半导体装置结构的剖面图。

图2为本发明实施例的电容器的示意图。

图3为本发明实施例中图2电容器的剖面图。

图4为本发明实施例的不同沟道所构成的图像。

图5表示本发明正反器中的闩锁器。

图6为本发明实施例中形成电容器的流程图。

图7为本发明实施例中改善辐射加固程度并进而改善存储器元件SER的方法流程图。

其中，附图标记说明如下：

100～半导体装置结构；

110～基底层；

120～连线层；

130～介电材料；

M1～M2～MN～金属层；