[發明專利]用于減少MOSFET閃爍噪聲的模塊化方法

在審

• 申請號: 201410334148.9
• 申請日: 2014-07-15
• 公開（公告）號: CN104300963A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: A·艾什拉格伊;A·托馬西尼
• 申請（專利權）人: 美國亞德諾半導體公司
• 主分類號: H03K19/0944
• 分類號: H03K19/0944;H01L29/78
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 秦晨

技術領域

本申請總體上涉及到金屬-氧化物-半導體場效應晶體管(MOSFET)的閃爍噪聲，更具體地涉及使用模塊化方法減少高精度應用MOSFET噪聲。

背景技術

在高精度的模擬(或混合信號)的應用中，金屬-氧化物-半導體場效應晶體管(MOSFET)低閃爍噪聲(例如，1/f噪聲)是重要的設計要求之一。通常，閃爍噪聲歸因于通過在硅-二氧化硅(Si‐SiO₂)表面上的陷阱俘獲和去俘獲載流子。

傳統上，老一代的互補式金屬氧化物半導體(CMOS)技術，在0.25微米CMOS之前，運算放大器(簡稱op-amp)的輸入裝置使用p溝道MOSFET(PMOS)，其是一種掩埋溝道器件。對于這些類型的運算放大器，PMOS器件與n溝道MOSFET(表面溝道器件NMOS)相比，閃爍噪聲是低的，因為閃爍噪聲減少是通過使MOSFET的傳導遠離表面、具有掩埋溝道器件。當傳導不在表面，在掩埋溝道PMOS(BCPMOS)的載流子都較少受到捕獲和去誘捕影響。

隨著CMOS技術已經歷了尺度低于0.25微米節點的幾代發展，BCPMOS由表面溝道PMOS(簡稱SCPMOS)所取代，因為行業發展以適應數字化應用中的閃爍噪聲問題不是主要關注的問題。然而，對于高精度的模擬(或混合信號)的應用，引起SCPMOS器件的高閃爍噪聲仍然是個問題。

發明內容

本專利申請涉及一種用于減少一個或多個金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)的閃爍噪聲的方法，該方法包含將一個或多個表面溝道MOSFET轉換成一個或多個掩埋溝道MOSFET，或者提供一個或多個表面溝道MOSFET作為掩埋溝道MOSFET。相應地，通過這種方法適配另外的表面溝道MOSFET，而另外的表面溝道MOSFET被制作成掩埋溝道MOSFET。根據一個方面，本方法包含選擇或識別MOSFET作為這種適配的備選。例如，可以對一個或多個MOSFET選擇和/或實施一個選項以將另外的表面溝道MOSFET適配/轉換為掩埋溝道MOSFET。

優選地，該方法提供了用于將表面溝道MOSFET適配為掩埋溝道MOSFET的模塊化方法，而無需改變一個特定的工藝技術的MOSFET的物理設計。通常，轉換步驟可以應用于使用各種CMOS技術(此后模塊化方法)制成的表面溝道NMOS和/或PMOS器件。

在本申請的上下文中，“低閃爍噪聲”或“更低閃爍噪聲”涉及到在一個裝置中具有較低的閃爍噪聲，當與具有“高閃爍噪聲”或“更高的閃爍噪聲”的表面通道裝置相比較時。在某些實施例中，“低閃爍噪聲”或“更低閃爍噪聲”涉及這樣的器件中具有較低的閃爍噪聲，其具有固定器件面積，也即，柵極寬度W乘以柵極長度L(即該器件具有低的1/f噪聲，即使器件面積并沒有改變)。

在一些實施方案中，一個或多個表面溝道MOSFET被用在器件中的一個或多個運算放大器的輸入端。該MOSFET可被選擇用于轉換步驟，由于其設計要求在高精度的模擬(或混合信號)應用的輸入端具有低閃爍噪聲(1/f噪聲)。例如，運算放大器(其可以被放置在輸入端，由于其比之掩埋溝道PMOS的速度優勢，并且使用一系列工藝技術制作)的輸入端的表面溝道NMOS可以被轉換成掩掩埋溝道器件。在另一實例中，在運算放大器的輸入端的表面溝道PMOS(例如采用小于0.25微米工藝制作)可以被轉換成一個掩埋溝道器件來達到較低的閃爍噪聲。

在一些實施方案中，一個或多個表面溝道MOSFET被用在軌到軌運算放大器(運放)。這些MOSFET可以選擇，NMOS和/或PMOS(例如，在一個雙輸入軌對軌運算放大器)，當低閃爍噪聲對于軌對軌應用的大輸入擺幅是理想的時候。該方法對于0.25微米或更大的技術尤其具有優勢，其中雖然該PMOS是掩埋器件，在軌到軌應用中的表面溝道NMOS器件可以被轉換成掩埋器件以實現在基本上整個輸入擺幅范圍內的閃爍噪聲的降低。該方法對于使用小于0.25微米工藝的器件也具有優勢，其中在軌到軌應用中的兩個表面溝道PMOS和NMOS器件可以被轉換成掩埋器件，以實現在基本上整個輸入擺幅范圍內的閃爍噪聲的降低。