[发明专利]半导体器件的控制

说明书

本申请涉及半导体器件、特别是MOS器件的控制，以便降低RTS/闪烁噪声。一种电路(100)包括第一MOS器件(103、104)和偏压控制器(107)。所述电路能够至少以第一电路状态(P_RO)和第二电路状态(P_RST)操作，在所述第一电路状态下，所述第一MOS器件活动以促成第一信号(Sout)，在所述第二电路状态下，所述第一MOS器件不促成所述第一信号。所述偏压控制器能够操作来控制在所述第一MOS器件的一个或多个端子处的电压以在所述第二电路状态的实例期间施加预偏压(V_PB1、V_PB2)。所述预偏压被施加来设置所述第一MOS器件内的电荷载流子陷阱的占用状态，以在所述第一电路状态下的后续操作期间限制噪声。在实施方案中，所述偏压控制器被配置为使得所述预偏压的至少一个参数是基于一个或多个操作条件在使用中选择性地可变的。

本公开的代表性实施方案的领域涉及与半导体器件的控制、特别是诸如晶体管的MOS器件的控制和/或操作相关或有关的方法、设备和/或实现方式。

诸如MOS晶体管的半导体器件被用于各种应用中。这种器件的一个已知问题是因半导体材料中的陷阱而产生的随机电报信号(RTS)噪声。晶体错位或类似的缺陷(例如在层界面处或因体缺陷)可能会在MOS器件的半导体材料(例如栅极电介质)中形成陷阱。这种陷阱可俘获电荷载流子，即，电子或空穴，这些电荷载流子然后可自发地释放。捕获或释放电荷载流子会改变栅极电荷，这将影响下面的沟道的阈值电压或导电率。因此，超时捕获和释放电荷载流子可向MOS器件的输出中引入噪声分量。术语RTS噪声一般用来指代来自各个陷阱捕获或释放电荷载流子的噪声贡献。术语闪烁噪声有时用来指代陷阱的体效应，例如，实际上是半导体器件中的所有陷阱的效应的总和。

对于具有越小栅极面积和/或以越小半导体工艺节点几何形状制造的MOS晶体管，RTS噪声的影响一般越大。对于具有越小栅极面积的MOS器件，被俘获的电荷的效应一般将成比例地越大。而且，使用较小的工艺节点尺寸进行制造可导致比具有更大的特征大小的制造工艺更大的应力，这可意味着缺陷更是问题。

常规地，具有相对小的工艺节点大小的半导体制造工艺主要用于实现用于纯数字处理的电路，其中数字处理的性质可能在很大程度上不受RTS噪声影响。然而，越来越多地，可能期望使用具有这种相对小的工艺节点大小的MOS晶体管来实现至少一些模拟或混合信号电路。

本公开的实施方案涉及至少缓解RTS噪声和/或闪烁噪声的问题中的一些的半导体器件及其操作。

根据本公开的一方面，提供了一种电路，所述电路包括第一MOS器件和偏压控制器，其中：

所述电路被配置为能够以第一电路状态和第二电路状态操作，在所述第一电路状态下，所述第一MOS器件活动以促成第一信号，在所述第二电路状态下，所述第一MOS器件不促成所述第一信号；

所述偏压控制器被配置为能够操作来控制在所述第一MOS器件的一个或多个端子处的电压以在所述第二电路状态的实例期间向所述第一MOS器件施加预偏压，其中所述预偏压被施加来设置所述第一MOS器件内的电荷载流子陷阱的占用状态，以在所述第一电路状态的后续操作期间限制来自所述第一MOS器件的噪声；并且

所述偏压控制器被配置为使得所述预偏压的至少一个参数是基于一个或多个操作条件在使用中选择性地可变的。

在一些示例中，所述一个或多个操作条件可包括影响所述第一MOS器件内的所述电荷载流子陷阱的电荷载流子俘获的动力学的操作条件。在一些示例中，所述一个或多个操作条件中的一者可包括温度。所述偏压控制器可被配置为从温度传感器接收温度的指示。

在一些示例中，所述一个或多个操作条件可包括监测的噪声的指示。在一些示例中，所述监测的噪声的指示可从得自所述第一信号的反馈信号确定。在一些示例中，所述监测的噪声的指示可从得自包括至少一个测试MOS器件的测试模块的一个或多个测试信号确定。