DE102018208456A1

DE102018208456A1 - Rückseiten-Gate-Einstellschaltungen

Info

Publication number: DE102018208456A1
Application number: DE102018208456.4A
Authority: DE
Inventors: Michael Otto; Jan Höntschel; Maximilian JÜTTNER
Original assignee: GlobalFoundries Inc
Current assignee: GlobalFoundries US Inc
Priority date: 2018-02-02
Filing date: 2018-05-29
Publication date: 2019-08-08
Anticipated expiration: 2038-05-30
Also published as: DE102018208456B4; US20190242939A1; TW201935915A; TWI740041B; CN110134978A; US10386406B1

Abstract

Die vorliegende Offenbarung betrifft generell Halblefterstrukturen und insbesondere Rückseiten-Gate-Einstellschaltungen und Verfahren zu deren Herstellung. Das Verfahren umfasst das Anlegen einer Spannung an ein Rückseiten-Gate eines Bauelements; und selektives Steuern der angelegten Spannung zur Deaktivierung mindestens einer Einfangstelle in einer isolierenden Schicht des Bauelements, um einen Rauschbeitrag aus der mindestens einen Einfangstelle zu reduzieren.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft generell Halbleiterstrukturen und insbesondere Rückseiten-Gate-Einstellschaltungen und Verfahren zur Herstellung.
HINTERGRUND
Bei zunehmender Größenreduzierung von Bauelementen treten gewisse Defekte auf, etwa zufälliges telegrafisches Rauschen (RTN). Beispielsweise ist RTN eine Art von durch Defekte hervorgerufenen Phänomenen, die elektronisches Rauschen miteinschließen, das dafür verantwortlich ist, Zuverlässigkeitsprobleme in Bauelementen mit Nano-Abmessungen hervorzurufen, etwa in Bildsignalprozessoren (ISP), dynamischen Speichern mit wahlfreiem Zugriff (DRAM), statischen Speichern mit wahlfreiem Zugriff (SRAM) und Flash-Speichern sowie auch anderen Bauelementen. Beispielsweise kann RTN das Leistungsvermögen eines ISP-Bauelements begrenzen, indem die erreichbare Bildqualität bei Bedingungen mit geringem Licht reduziert wird. Insbesondere kann RTN das Ausgangssignal von Pixel negativ beeinflussen, wodurch eine erreichbare Bildqualität beeinträchtigt wird. Auf diese Weise beeinflusst RTN die Ausbeute, Fehlerraten und Bildqualität sowie andere Bereiche.
ÜBERBLICK
In einem Aspekt der Offenbarung umfasst ein Verfahren: Anlegen einer Spannung an ein Rückseiten-Gate eines Bauelements; und selektives Steuern der angelegten Spannung, um mindestens eine Einfangstelle in einer isolierenden Schicht des Bauelements zu deaktivieren, um eine Rauschverteilung aus der mindestens einen Einfangstelle zu reduzieren.
In einem Aspekt der Offenbarung umfasst ein Verfahren: Ermitteln, ob ein Transistorpaar ein stabiles Ausgangssignal oder ein variierendes Ausgangssignal hat; Anlegen einer Spannung an ein Rückseiten-Gate des Transistorpaars, wenn es die stabile Ausgangsspannung hat; und selektives Steuern der angelegten Spannung auf Ein oder Aus, um Einfangstellen in dem Transistorpaar zu reduzieren, wenn das Transistorpaar das variierende Ausgangssignal hat.
In einem Aspekt der Offenbarung umfasst ein System zur Verbesserung des Rauschverhaltens eine CPU, einen computerlesbaren Speicher und ein computerlesbares Speichermedium; erste Programmbefehle zum Anlegen einer Spannung an ein Rückseiten-Gate eines Bauelements; und zweite Programmbefehle zur selektiven Steuerung der angelegten Spannung, um mindestens eine Einfangstelle in einer isolierenden Schicht des Bauelements zu deaktivieren, um eine Rauschverteilung aus der mindestens einen Einfangstelle zu reduzieren.
Figurenliste
Die vorliegende Offenbarung ist in der folgenden detaillierten Beschreibung mit Verweis auf die angegebenen mehreren Zeichnungen mittels nichtbeschränkender Beispiele anschaulicher Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Schaltung und entsprechender Herstellungsprozesse gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
2 zeigt, neben anderen Merkmalen, eine Komparatorschaltung und entsprechende Herstellungsprozesse gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
3 und 4 zeigen das Abschalten von zufälligem telegrafischen Rauschen (RTN) durch Einstellung des Rückseiten-Gates jedes Bauelements auf 3V, neben anderen Eigenschaften, gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
5 und 6 zeigen, neben anderen Eigenschaften, das Abschalten von RTN durch Einstellung eines Rückseiten-Gates jedes Bauelements auf 0V gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
7 zeigt, neben anderen Eigenschaften, eine variierende Ausgangsspannung für beide Ausgänge gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
8 zeigt eine anschauliche Infrastruktur zur Implementierung der selektiven Einstellung des Rückseiten-Gates gemäß Aspekten der Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft generell Halbleiterstrukturen und Insbesondere Rückseiten-Gate-Einstellschaltungen und Verfahren zur Verwendung und zur Herstellung. In Ausführungsformen ermöglichen die hierin beschriebenen Strukturen und Prozesse eine Reduzierung des Betrags an zufälligem telegrafischen Rauschen (RTN) in einem Bauelement durch selektive Steuerung von Bauteil-Einfangstellen, die mit Effekten im Inneren des Gate-Oxids in Zusammenhang stehen. Durch das Steuern der Aktivierung der Bauteil-Einfangstellen wird vorteilhafterweise der Betrag an vorherrschendem RTN reduziert, wodurch das Rauschverhalten des Bauelements verbessert wird.
Die Aktivierung von Einfangstellen hängt von Vorspannungsbedingungen ab, d.h. der Gate-Source-Spannung (V_GS ) und der Drain-Source-Spannung (Vos). Daher ist das RTN-Verhalten eines Bauelements, etwa eines Vollsubstrattransistors, nicht änderbar, wenn ein gewisser Drain-Source-Strom (I_DS ) in der Schaltung erforderlich ist. Jedoch sind die durch Steuerung des Kanals des Bauelements, beispielsweise von vollständig verarmten Silizium-auf-Isolator-(FDSOI)-Bauelementen, mittels Anlegen einer Spannung an das Rückseiten-Gate- (V_BG ) für einen vorgegebenen I_DS mehrere Kombinationen an V_GS und V_BG möglich. Aufgrund der unterschiedlichen Bedingungen des elektrischen Feldes jeder Kombination ist es ferner möglich, einige Einfangstellen zu aktivieren, d.h. zu öffnen, während andere Einfangstellen verschwinden, d.h. deaktiviert werden. Auf diese Weise kann jeder einzelne Transistor auf eine V_GS/V_BG-Kombination eingestellt werden, die das beste Rauschverhalten liefert, d.h. auf die V_Gs/V_BG-Kombination, die die größte Anzahl an aktivierten Einfangsstellen reduziert.
Die hierin beschriebenen Schaltungen und Prozesse ermöglichen eine Bestimmung einer geeigneten V_GS/V_BG-Kombination unter Anwendung einer Trainingssequenz nach dem Einschalten. Insbesondere ermitteln die hierin beschriebenen Schaltungen und Prozesse, welche Bauelemente verrauscht sind und welche Bauelemente es nicht sind, indem ermittelt wird, ob der ausgegebene I_DS für den Transistor stabil oder veränderlich ist. In Ausführungsformen werden Transistoren mit einem stabilen Ausgangssignal als nicht verrauscht betrachtet, während Transistoren mit einem variierenden bzw. veränderlichen Ausgangssignal als verrauscht erachtet werden. Während des Betriebs können ein Transistor/Transistoren (Bauelemente), die nicht verrauscht sind, ihre V_BG entsprechend einer Source-Versorgungsspannung (Vss) beibehalten, d.h. eine Rückseiten-Gate-Spannung eines Bauelements mit einem stabilen Ausgangssignal wird auf einer Spannung mit einem ersten Pegel gehalten; wohingegen für verrauschte Transistoren die V_BG von Vss auf eine Drain-Drain-Spannung (V_DD ) geschaltet werden kann, d.h. die Rückseiten-Gate-Spannung des Bauelements mit einem variierenden Ausganssignal wird auf eine Spannung mit einem zweiten Pegel geschaltet. In diesem Beispiel ist die Spannung mit dem ersten Pegel eine Source-Versorgungsspannung Vss und die Spannung mit dem zweiten Pegel ist eine Drain-Spannung V_DD , wobei die Rückseiten-Gate-Spannung V_BG der Spannung mit dem ersten Pegel oder der Spannung mit dem zweiten Pegel entspricht. Das Umschalten der V_BG von Vss auf V_DD führt zu einer Abnahme der Anzahl an aktiven Einfangstellen, wodurch RTN reduziert und das Verhalten von Bauelementen, etwa von Bildsignalprozessoren, verbessert wird. In weiteren Ausführungsformen kann jeder Transistor einen zugeordneten Speicher aufweisen, so dass die Einstellung von V_BG für eine Zeitdauer beibehalten wird, die von dem Benutzer gewünscht wird.
Daher können die hierin beschriebenen Schaltungen und Prozesse eine geeignete V_BG an den Transistor zum selektiven Einstellen bzw. Einregeln des Rückseiten-Gates des Transistors anlegen. Die selektive Einstellung steuert die Einfangstellenaktivierung, woraus eine RTN-Reduzierung resultiert. Durch diese selektive Einstellung kann das Rauschverhalten des Bauelements bis zu ungefähr 45% verbessert werden, wodurch eine neue Klasse an sehr empfindlichen Bildsignalprozessoren möglich ist. Des Weiteren können die hiermit bereitgestellten Schaltungen und Prozesse die selektive Einstellung implementieren, indem zwei Spannungspegel für V_BG verwendet werden, beispielsweise die Spannung mit dem ersten Pegel als Vss und die Spannung mit dem zweiten Pegel als V_DD . Auf diese Weise sind die hierin beschriebenen Schaltungen und Prozesse in relativ einfacher Weise zu integrieren, ohne dass ein Rückseitenvorspannungsgenerator erforderlich ist, da keine neue Spannung erzeugt werden muss, da die Spannung V_SS und V_DD bereits verfügbar sind.
1 zeigt eine anschauliche schematische Darstellung einer Schaltung 100 zur Verwendung gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung. In Ausführungsformen kann die Schaltung 100 in Verbindung mit einem Bildsensor, beispielsweise einem Kompaktbildsensor, verwendet werden. Während des Betriebs hat die Schaltung 100 eine Doppel-Abtast-Architektur zur Aufhebung von Bauteilschwankungen und einen Schaltungs-Offset in einem Bildsensor. In Ausführungsformen kann die Schaltung 100 eine Spalten-Linien-Doppel-CDS-Architektur sein, die eine digitale Doppel-Abtastung, d.h. digitale CDS und analoge CDS, in parallelen Spalten implementiert.
Wie in 1 gezeigt, weist die Schaltung 100 einen Bildsensor 110, eine Sensorverarbeitungsschaltung 120 und eine Zählerschaltung130, neben anderen Merkmalen, auf. In Ausführungsformen kann beispielsweise der Bildsensor 110 ein Bauelement in Feldform sein, beispielsweise ein komplementärer Metalloxid-Halbleiter-(CMOS)-Bildsensor. Der Bildsensor 110 erfasst diverse Pixel, beispielsweise 4T aktive Pixelsensor- (APS-)Pixel, die Löcher-Akkumulationsdioden (HADs) verwenden können. HADs machen es möglich, dass Bildsensoren, etwa der Bildsensor 110, ideale Eigenschaften bei geringem Dunkelstrom, ohne kTC-Rauschen und ohne Bildverzögerung neben anderen Vorteilen realisiert werden.
In Ausführungsformen beinhaltet der Bildsensor 110 eine Fotodiode 102 und Transistoren 105, 105', 105", 105"', 105"". Die Fotodiode 102 kann ein beliebiges geeignetes Bauelement sein, das Licht in elektrischen Strom umwandelt, d.h. in einen Fotostrom, um damit ein Pixel zu erzeugen. Auf diese Weise werden Elektronen erzeugt, wenn Licht in die Fotodiode 102 eintritt. In Ausführungsformen erfordert der Pixelbetrieb drei Steuersignale, beispielsweise φ_S , φ_T und φ_R , die durch Reihendecodierer gesteuert werden können. Insbesondere wird das Transfersignal φ_T an das Gate des Transfertransistors 105 angelegt, um in der Fotodiode 102, die mit einem Source des Transfertransistors 105 verbunden ist, gesammelte Elektronen in ein potenzialfreies Diffusionsgebiet zu überführen. Ein Rücksetztransistor 105' ist mit seinem Source fest mit dem Drain des Transfertransistors 105 verbunden, während eine Drain-Spannung V_DD fest mit dem Drain des Rücksetztransistors 105' verbunden ist. Um die Pixel zurückzusetzen, d.h. das Potenzial der Fotodiode 102 zurückzusetzen, wird das Rücksetzsteuersignal φ_R an das Gate des Transistors 105' angelegt, wodurch ein Rücksetzpegel für das Sensorausgangssignal aus dem Bildsensor 110 so hervorgerufen wird, dass es an einem vertikalen Pixelausgang erscheint.
Der Ansteuertransistor bzw. Treibertransistor 105" ist mit seinem Gate fest mit dem Drain des Transfertransistors 105 und dem Source des Rücksetztransistors 105' verbunden und erhält die Spannung V_DD an seinem Source-Gebiet. In Ausführungsformen ändert der Ansteuertransistor 105" eine Ausgangsspannung jedes Einheitspixels durch Änderung eines Stroms eines Source gemäß einer Änderung einer Elektrodenspannung des potenzialfreien Diffusionsgebiets. Das Drain des Ansteuertransistors 105" ist fest mit dem Auswahltransistor 105"' verbunden, der ein Sensorausgangssignal jedes Einheitspixels zu dem Source des Transistors 105"" ausgibt. Insbesondere wird das Sensorausgangssignal entsprechend einer Änderung der Spannung des potenzialfreien Diffusionsgebiets als ein analoges Signal in Reaktion auf das Auswahlsignal cps erzeugt, das an dem Gate des Auswahltransistors 105''' anliegt. Eine Vorspannung VBIAS wird an das Gate des Transistors 105'''' angelegt, um jegliche Schwellenspannung aus dem Sensorausgang zu übertreffen.
Die Sensorverarbeitungsschaltung 120 umfasst einen Digital-Analog-Wandler (DAC) 122 und einen Komparator 125. In Ausführungsformen kann der DAC 122 ein Einzel-Steigungsrampengenerator-DAC, neben anderen Beispielen, sein. Der Komparator 125 kann ein Spaltenkomparator sein, der von dem Einzel-Steigungsrampengenerator-DAC 122 und dem Pixel- (Sensor) Ausgangssignal über den angeschlossenen Reihenkondensator C1 angesteuert ist. In weiteren Ausführungsformen kann der Komparator 125 ein Feld aus Komparatoren sein, beispielsweise 2K Komparatoren, wobei jeder Komparator in dem Feld ein kritisches Eingangstransistorpaar aufweist. Der schlechteste oder am meisten verrauschte Komparator in dem Feld aus Komparatoren bestimmt die Bildqualität der Sensorverarbeitungsschaltung 120 und diese wird mittels der hierin beschriebenen Strukturen und Prozesse verbessert.
Der Komparator 125 weist mehrere Eingänge zum Empfang von Signalen auf, die von dem Komparator 125 zu vergleichen sind. Insbesondere empfängt ein Eingang des Komparators 125 ein Signal aus dem DAC 122, während der andere Eingang des Komparators 125 das Sensorausgangssignal aus dem Auswahltransistor 105"' von dem Kondensator C1 empfängt. Auf diese Weise vergleicht der Komparator 125 das DAC-Signal aus dem DAC 122 und das Sensorausgangssignal aus dem Kondensator C1. Ferner sind der Eingang des Komparators 125, der das Sensorausgangssignal empfängt, und ein Ausgang des Komparators 125 über einen Transistor S1 verbunden, wodurch ein Offset bzw. ein Versatz des Komparators 125 und des Sensorausgangssignals eliminiert wird, was ein Rauschen hervorrufen kann, wenn das Steuersignal φ_AZ eingeschaltet ist.
Die Zählerschaltung 130 umfasst einen Fühlerverstärker 132 und einen Zähler 135. In Ausführungsformen kann der Zähler 135 ein asynchroner 12-Bit-Aufwärts/Abwärts-Zähler sein, der einen Spaltensignalspeicher 135', asynchrone Zähler 135", 135"" und eine Taktauswahleinheit 135'" aufweist. Der Spaltensignalspeicher 135' umfasst mehrere Eingänge, wobei ein Eingang das Ausgangssignal aus dem Komparator 125 empfängt und der andere Eingang ein Taktausgangssignal φ_PLL von einem Hochgeschwindigkeitstaktgeber, der nicht gezeigt ist, empfängt. Der Spaltensignalspeicher 135' weist mehrere Ausgänge auf, d.h. einen Ausgang D₀ und einen zweiten Ausgang, der dem asynchronen Zähler 135" zugleitet ist. Der asynchrone Zähler 135" weist mehrere Eingänge und mehrere Ausgänge auf, wobei ein Eingang das Ausgangssignal aus dem Spaltensignalspeicher 135' empfängt, und ein weiterer Eingang an einen Ausgang des asynchrone Zählers 135" geklemmt ist. Der andere Ausgang des asynchrone Zählers 135" gibt das Ausgangssignal D₁ aus.
Eine Taktsignalauswahleinheit 135''' weist mehrere Eingänge und einen Ausgang auf, wobei der Ausgang der Taktauswahleinheit 135''' einem Eingang des asynchrone Zählers 135'''' zugleitet ist. Die Eingänge der Taktauswahleinheit 135''' erhalten das Ausgangssignal D₁ und das andere Ausgangssignal aus dem asynchrone Zähler 135''. Ferner erhält ein weiterer Eingang der Taktauswahleinheit 135"' das Signal φ_UD. Auf diese Weise sind die asynchronen Zähler 135", 135"" auf eine abwärts zählende Zeitdauer durch das Signal φ_UD eingestellt, wobei der Signalpegel des Signals φ_UD an dem Sensorausgang von dem Auswahltransistor 105''' auftritt, wenn das Steuersignal φ_T das Transfer-Gate öffnet. Der asynchrone Zähler 135'''' weist mehrere Eingänge auf, wobei ein Eingang das Ausgangssignal aus der Taktauswahleinheit 135''' empfängt, während eine weiterer Eingang des asynchrone Zählers 135"" fest mit einem Ausgang des asynchrone Zählers 135'''' verbunden ist. Der andere Ausgang des asynchronen Zählers 135"" gibt das Signal D₂ aus.
In Ausführungsformen ist es nicht erforderlich, dass die asynchronen Zähler 135", 135"" durch den Taktgeber synchronisiert sind, der das Taktsignal φ_PLL ausgibt. Ferner wird eine Analog/Digital-(A/D)-Wandlung des Rücksetzsteuersignals φ_R ausgeführt, indem die Anzahl an digitalen Takt-φ_PLL-Zyklen gezählt wird, bis eine analoge Rampenspannung mit einer vertikalen Pixelausgangsspannung übereinstimmt. Auf diese Weise werden die asynchronen Zähler 135", 135"" des Zählers 135 auf eine aufwärts zählende Phase gesetzt und sie subtrahieren die Umwandlung des Rücksetzsteuersignals φ_R digital von dem Sensorsignal nach dem Ladungstransfer aus der Fotodiode 102, d.h. eine digitale korrelierte Doppelabtast-(CDS)-Stufe. Insbesondere wird die digitale CDS erhalten, indem das Aufwärts-/Abwärtszählen der asynchronen Zähler 135" unter Anwendung der Taktauswahleinheit 135'" geändert wird. Unter Anwendung einer dualen bzw. doppelten CDS wird das analoge Pixelsignal in ein korrigiertes digitales Ausgangssignal in den einzelnen Spalten parallel umgewandelt. Wenn die Doppel-CDS beendet ist, werden die digitalen Daten an den Spaltensignalspeicher 135' übertragen, der in jedem Zählerblock des Zählers 135 enthalten ist.
2 zeigt eine schematische Darstellung 200 eines Komparators, beispielsweise des Komparators 125. Der Komparator 125 ist so gestaltet, dass er mehrere Signale, beispielsweise ein Referenzsignal, und ein Signal, das für die Erfassung gewünscht ist, vergleicht. In Ausführungsformen enthalten die von dem Komparator 1125 verglichenen Signale das Signal aus dem DAC 122, der in 1 gezeigt ist, das als das Referenzsignal dient, und das Sensorausgangssignal aus dem Bildsensor 110, der in 1 gezeigt ist, d.h. des Auswahltransistors 105''', das das für die Erfassung bzw. für das Detektieren gewünschte Signal ist. In Ausführungsformen umfasst der Komparator 125 pFETs 205, Transistoren 210, die parallel geschalten sind, und ein Eingangstransistorpaar 220 mit den Eingangstransistoren 220', 220".
Ein Feld bzw. Array aus Transistoren 210 verbindet die pFETS 205 mit dem Eingangstransistorpaar 220. Es kann Es kann die Erzeugung von Rauschen, etwa von zufälligem telegrafischen Rauschen (RTN), aufgrund der Einfangstellenaktivierung in den Oxiden der Eingangstransistoren 220', 220" des Eingangstransistorpaars 220 auftreten. Dementsprechend ist das Eingangstransistorpaar 220 ein kritisches Bauelement, d.h. die Eingangstransistoren 220', 220" sind jeweils kritische Bauelemente. In Ausführungsformen können die Eingangstransistoren 220', 220" FDSOI-Bauelemente sein, die die Option zur Steuerung des Kanals mit einer Spannung an dem Rückseiten-Gate V_BG bieten. Dadurch können unterschiedliche Rückseiten-Gate-Vorspanntechniken für die Rückseiten-Gates der Eingangstransistoren 220', 220" angewendet werden, um eine Einfangstellendeaktivierung zu erreichen, d.h. das Verhindern, dass eine Einfangstelle ein Rauschen beiträgt, indem die V_BG auf unterschiedliche Spannungen, beispielsweise 3V bis 0V geschaltet wird, d.h. die Spannung wird eingeschaltet oder ausgeschaltet, um die Einfangsstellen in dem Eingangstransistorpaar 220 zu reduzieren, wenn das Eingangstransistorpaar 220 ein variierendes bzw. veränderliches Ausgangssignal hat. Insbesondere kann der Eingangstransistor 220' oder der Eingangstransistor 220" des Eingangstransistorpaars 220 ein Rauschen aus aktivierten Einfangstellen beitragen, die in ihren jeweiligen Gate-Oxids enthalten sind. Auf diese Weise kann der Eingangstransistor 220' oder der Eingangstransistor 220" des Eingangstransistorpaars 220 selektiv eingestellt werden, d.h. das Rückseiten-Gate des Eingangstransistors 220' oder des Eingangstransistors 220" kann selektiv so eingestellt werden, dass das Leistungsverhalten des Komparators 125 geändert wird. Wenn beispielsweise der Eingangstransistor 220' als stärker rauschend als der Eingangstransistor 220" erkannt wird, kann eine Rückseiten-Gate-Vorspannung, beispielsweise eine Vorwärts-Rückseitenvorspannung (FBB) an das Rückseiten-Gate des Eingangstransistors 220' angelegt werden, wodurch es möglich ist, das Rauschverhalten des Eingangstransistorpaars 220 zu verbessern. Dadurch bietet die selektive Einstellung des Rückseiten-Gates des stärker rauschenden Transistors aus dem Eingangstransistorpaar 220 eine verbesserte Rauschimmunität aufgrund der Deaktivierung der Einfangstellen, was die Deaktivierung der Einfangstellen innerhalb eines Gate-Oxids des Transistorpaars 220 umfasst. In anderen Ausführungsformen können die Rückseiten-Gates beider Eingangstransistoren 220', 220" selektiv geschaltet und zusammen eingestellt werden, um eine Schaltungsauslegung weiter zu verbessern und um einen Rauschvorteil zu erreichen, d.h. den Betrag an RTN-Rauschen weiter zu reduzieren.
In einigen Ausführungsformen sind einige Bauelemente nicht verrauscht, während andere Bauelemente im Hinblick auf das Vorhandensein von RTN in jedem einzelnen Eingangstransistor 220', 220" des Eingangstransistorpaars 220 verrauscht sein können. Daher berücksichtigen die hierin beschriebenen Schaltungen und Prozesse den verrauschten Transistor durch Anwendung einer Trainingssequenz nach dem Einschalten. Die Trainingssequenz beginnt durch Ermittlung, welcher Eingangstransistor 220', 220" des Eingangstransistorpaars 220 verrauscht und/oder stärker rauschend ist und welcher Eingangstransistor 220', 220" des Eingangstransistorpaars 220 dies nicht ist, wobei dies hinsichtlich eines Betrags an RTN erfolgt, der in jedem individuellen Eingangstransistor 220', 220" vorhanden ist. In Ausführungsformen kann die Trainingssequenz ein mehrfaches Auslesen ohne Pixelaktivierung sein. Daher beginnt die Trainingssequenz damit, dass ein Ausleseergebnis des I_DS für jeden Eingangstransistor 220', 220" ohne Pixelaktivierung erhalten wird. Wenn ein stabiles Ausgangssignal vorliegt, d.h. ein stabiles Ausgangssignal für I_DS , dann wird das Bauelement als gut erachtet, d.h. als nicht verrauscht. Wenn alternativ das Ausgangssignal variiert bzw. sich verändert, d.h. ein variierendes Ausgangssignals bezüglich I_DS , dann wird das Bauelement als schlecht, d.h. als verrauscht erachtet.
Nach dem Ermitteln, welcher Eingangstransistor 220', 220" verrauscht ist und welcher Eingangstransistor 220', 220" nicht verrauscht ist, wird jeder einzelne Eingangstransistor 220', 220" auf eine V_GS/V_BG-Kombination festgelegt oder auf dieser gehalten, die das beste Rauschverhalten bietet, d.h. eine V_GS/V_BG-Kombination, die die Anzahl an aktivierten Einfangstellen reduziert. Genauer gesagt, in Ausführungsformen wird, wenn das Eingangstransistorpaar 220 als gut erachtet wird, d.h. als nicht verrauscht erachtet wird, die V_BG , die an beide Eingangstransistoren 220', 220" angelegt ist, auf einer Source-Versorgungsspannung (V_SS ) gehalten. Beispiele von Werten für Vss schließen 0V, d.h. Masse oder ausgeschaltet, mit ein, wobei auch andere Beispiele möglich sind. Alternativ gilt für Bauelemente, die verrauscht sind, d.h., das Eingangstransistorpaar 220 erzeugt ein variierendes Ausgangssignal für I_DS , dass die Trainingssequenz eine geeignete V_BG an das Rückseiten-Gate des stärker rauschenden Eingangstransistors der beiden Eingangstransistoren 220', 220" des Eingangstransistorpaars 220 für eine selektive Einstellung anlegt. In Ausführungsformen schaltet die Trainingssequenz für den rauschenden und/oder stärker rauschenden Eingangstransistor 220' oder Eingangstransistor 220'' die V_BG von Vss auf eine Drain-Spannung (V_DD ) um. Demgemäß umfasst das Schalten der Rückseiten-Gate-Spannung das Schalten der Rückseiten-Gate-Spannung von Vss auf V_DD für mindestens einen Transistor der beiden Eingangstransistoren 220', 220" des Eingangstransistorpaars 220. In weiteren Ausführungsformen umfasst das Schalten der Rückseiten-Gate-Spannung ferner ein Schalten einer Rückseiten-Gate-Spannung eines verbleibenden Transistors der Eingangstransistoren 220', 220" des Eingangstransistorpaars 220 von der Source-Versorgungsspannung auf die Drain-Spannung Voo.
Zu Beispielen von V_DD gehören 3V, d.h. eingeschaltet, wobei auch andere Beispiele möglich sind. Auf diese Weise kann die Rückseiten-Gate-Spannung des stärker rauschenden Eingangstransistors der Eingangstransistoren 220', 220" auf VDD=3V oder VSS=0V geschaltet werden, d.h. die Spannung kann eingeschaltet oder ausgeschaltet werden, um Einfangstellen in dem Transistorpaar zu verringern, wenn es ein variierendes Ausgangssignal hat. Wenn beispielsweise der Eingangstransistor 220' oder der Eingangstransistor 220" verrauscht ist und Vss bei einem Wert von 0V liegt, würde das Schalten der Rückseiten-Gate-Spannung des stärker rauschenden Eingangstransistors der Eingangstransistoren 220', 220" auf V_DD gleich 3V anzeigen, dass die Rückseiten-Gate-Spannung eingeschaltet wird. Wenn beispielsweise der Eingangstransistor 220' oder der Eingangstransistor 220" verrauscht ist und auf Vss mit einem Wert von 3V eingestellt ist, würde das Schalten der Rückseiten-Gate-Spannung des stärker rauschenden Eingangstransistors der Eingangstransistoren 220', 220" auf V_DD von 0V andeuten, dass die Spannung von Ein auf Aus geschaltet wird. Auf diese Weise umfasst das Schalten der Spannung auf Ein oder auf Aus ein Ändern einer Rückseiten-Gate-Spannung, die an das Transistorpaar 220 angelegt ist, um die Einfangstellen zu deaktivieren. In weiteren Ausführungsformen ist miteingeschlossen, dass V_BG des stärker rauschenden Eingangstransistors der Eingangstransistoren 220', 220" auf eine Spannung geschaltet wird, die ein stabiles Ausgangssignal bietet. Beispielsweise könnte V_BG auf einen Wert von 0V, 1V, 2V und dergleichen eingestellt werden und auf ein V_DD geschaltet werden, da es eine stabile Ausgangsspannung für I_DS liefert.
Das Umschalten von V_GB von V_SS auf V_DD führt zu einer selektiven Einstellung des Rückseiten-Gates des verrauschten Eingangstransistors 220' oder des Eingangstransistors 220" durch eine Vorspannung, wodurch der Betrag an RTN reduziert wird. Insbesondere deaktiviert die Vorspannung mindestens eine Einfangstelle der in dem Gate-Oxid des Eingangstransistorpaars 220 angeordneten Elnfangstellen, die für das RTN verantwortlich sind. Genauer gesagt, die Einfangstellen werden durch die Vorspannung deaktiviert. Selektive Deaktivierung der Einfangstellen reduziert den Betrag an vorhandenem RTN, wodurch das Rauschverhalten des gewissen Bauelements, beispielsweise beim Bildsignalprozessor, verbessert wird. Auf diese Weise kann das Rauschverhalten des Eingangstransistorpaars 220 um bis zu ungefähr 45% verbessert werden, indem ein Betrag an RTN reduziert wird, der erzeugt wird, wodurch eine neue Klasse an sehr empfindlichen Bildsignalprozessoren ermöglicht wird. Ferner sind durch die Verbesserung des Rauschverhaltens unter Anwendung von nur zwei Spannungspegeln für V_BG , d.h. die Spannung Vss als erster Pegel und die Spannung V_DD als zweiter Pegel, die hierin beschriebenen Schaltungen und Prozesse relativ einfach Integrierbar, wodurch die Notwendigkeit für weitere Schaltungen entfällt. Beispielsweise ist kein Rückseitenvorspannungsgenerator erforderlich, da keine neue Spannung erzeugt werden muss, um das Rückseiten-Gate des Eingangstransistors selektiv einzustellen, d.h., um das Rauschverhalten des Bauelements zu verbessern, da die Spannungen V_SS und V_DD bereits verfügbar sind.
In Ausführungsformen kann jeder der Eingangstransistoren 220', 220" einen dazugehörigen Speicher haben, so dass der Wert von V_BG bewahrt wird. Auf diese Weise besteht keine Notwendigkeit, die Eingangstransistoren 220', 220" ständig zu überwachen und es besteht auch keine Notwendigkeit für eine weitere selektive Einstellung. Wenn beispielsweise ein Rückseiten-Gate des stärker rauschenden Eingangstransistors von den Eingangstransistoren 220', 220" auf ein V_DD von 3V umgeschaltet wird, bleibt das Rückseiten-Gate des selektiv eingestellten Eingangstransistors der Eingangstransistoren 220', 220" bei 3V solange der Benutzer dies wünscht, beispielsweise Stunden, Tage, Wochen, Monate und dergleichen. Das Gleiche gilt auch für ein Rückseiten-Gate des Eingangstransistors der Eingangstransistoren 220', 220", das nicht umgeschaltet wird, wonach das Rückseiten-Gate auf Vss aufgrund des jeden der Eingangstransistoren 220', 220" des Eingangstransistorpaars 220 zugehörigen Speichers bleibt, solange dies der Benutzer wünscht. Nachdem V_BG in geeigneter Weise auf Vss oder V_DD eingestellt ist, werden die Pixel des Bildsensors, beispielsweise des Bildsensors 110, aktiviert. In Ausführungsformen können mehr als zwei Spannungspegel eingerichtet werden, d.h. mehr als Vss und V_DD . Die selektive Einstellung jedes der Eingangstransistoren 220', 220" kann durch die Trainingssequenz nach Bedarf wiederholt werden. In weiteren Ausführungsformen können die Rückseiten-Gates beide Eingangstransistoren 220', 220" zur Reduzierung des Betrags an RTN, der vorhanden ist, jeweils selektiv eingestellt werden.
3-7 zeigen die Ergebnisse der selektiven Einstellung des Rückseiten-Gates für Eingangstransistoren, beispielsweise die Eingangstransistoren 220', 220", von Komparatoren diverser Bauelemente. Insbesondere zeigen 3 und 4 Simulationsergebnisse 300, 400 für Bauelemente, in denen I_DS 310, 410 verrauscht sind, wenn die Trainingssequenz beginnt, indem ein Messwert für den I_DS für jeden Eingangstransistor ohne Pixelaktivierung erhalten wird, d.h. beim Einschalten. Wie in 3 und 4 gezeigt ist, sind die Ausgangssignale der I_DS 310, 410 variabel und daher werden die Bauelemente der 3 und 4 als verrauscht, d.h. schlecht, erachtet. Da die in 3 und 4 gezeigten Bauelemente verrauscht sind, wird das Rückseiten-Gate des verrauschten Eingangstransistors und/oder des stärker rauschenden Eingangstransistors des Komparators in dem Bauelement, beispielsweise die Eingangstransistoren 220', 220'' des Komparators 125, selektiv eingestellt, indem die V_BG von Vss auf V_DD umgeschaltet wird, um das Rauschverhalten zu verbessern. Insbesondere wird das Rückseiten-Gate von einem Eingangstransistor 220', 220" oder es werden beide Rückseiten-Gates der Eingangstransistoren 220', 220" von 0V auf 3V umgeschaltet, d.h. V_BG wird von Vss auf V_DD umgeschaltet. Auf diese Weise erhält das Bauelement ein verbessertes Rauschverhalten, wie durch die stabilen Ausgangssignale für I_DS 320, 420 im Vergleich zu den variierenden Ausgangssignalen für I_DS 310, 410 gezeigt ist, wenn die V_BG ursprünglich auf Vss festgelegt war.
5 und 6 zeigen die Simulationsergebnisse 500, 600 für Bauelemente, in denen die Ausgangssignale für I_DS 510, 610 beim Einschalten stabil sind, d.h., ohne Pixelaktivierung. Auf diese Weise sind die Bauelemente der 5 und 6 beim Einschalten nicht verrauscht und erfordern kein selektives Einstellen eines Rückseiten-Gates für die Eingangstransistoren in dem Komparator des Bauelements. Wenn ferner ein Rückseiten-Gate eines Eingangstransistors durch Umschalten der V_BG von Vss auf V_DD eingestellt wird, dann zeigen 5 und 6, dass die Ausgangssignale für I_DS 520, 620 nun variieren, wodurch angezeigt wird, dass die Bauelemente nun rauschen. Daher sollten die Rückseiten-Gates der Eingangstransistoren der Komparatoren für die Bauelemente in 5 und 6 nicht von Vss auf V_DD umgeschaltet werden. Wenn alternativ eines der Simulationsergebnisse 500, 600 zeigt, dass das Ausgangssignal für I_DS nicht stabil ist, d.h., dass mindestens einer der Eingangstransistoren in dem Komparator der Sensorverarbeitungsschaltung verrauscht ist, wodurch ein Rauschen des Bauelements hervorgerufen wird, dann können die hierin beschriebenen Strukturen und Prozesse weitere Eigenschaften implementieren, um das Rauschverhalten zu verbessern. Insbesondere kann das Rückseiten-Gate des stärker rauschenden Eingangstransistors des Eingangstransistorpaars in dem Komparator selektiv eingestellt werden, indem die V_BG von Vss auf V_DD umgeschaltet wird. Beispielsweise wird das Rückseiten-Gate jedes verrauschten Eingangstransistors von 0V auf 3V umgeschaltet, d.h. V_BG wird von Vss auf V_DD umgeschaltet.
7 zeigt Ausführungsformen, in denen die Simulationsergebnisse 700 an beiden Ausgängen instabil und/oder variierend sind, d.h. beim Einschalten und nach dem Umschalten der Rückseiten-Gate-Spannung. Insbesondere ist das I_DS -Ausgangssignal 710 beim Einschalten verrauscht, d.h., V_BG liegt auf Vss, die gleich 0V ist. Das heißt, beide Eingangstransistoren des Eingangstransistorpaars sind jeweils verrauscht. Ferner ist das I_DS -Ausgangssignal 720 nach dem Umschalten von V_BG von Vss auf V_DD für jeden Eingangstransistor weiterhin verrauscht. Somit ist das Eingangstransistorpaar verrauscht sowohl für die Festlegung von V_BG auf Vss als auch für die Festlegung von V_BG auf V_DD . In dieser Ausführungsform kann ein Benutzer auswählen, auf welche Rückseiten-Gate-Spannung jeder Eingangstransistor festzulegen ist, d.h. V_SS oder V_DD , je nachdem was von dem Benutzer gewünscht ist.
Wie der Fachmann erkennen kann, können Aspekte der vorliegenden Offenbarung als ein System, ein Verfahren oder ein Computerprogrammprodukt umgesetzt werden. Daher können Aspekte der vorliegenden Offenbarung die Form einer vollständig in Hardware ausgeführten Ausführungsform, einer vollständig in Software ausgeführten Ausführungsform (einschließlich von Firmware, beständiger Software, Micro-Code und dergleichen) oder in Form einer Ausführungsform mit Software- und Hardware annehmen. Ferner kann ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung die Form eines Computerprogrammprodukts annehmen, das in einem mehreren computerlesbaren Speichermedien mit einem darin enthaltenen computerlesbaren Programmcode umgesetzt wird.
Das bzw. die computerlesbaren Speichermedium bzw. Medien, die darin computerlesbare Programmbefehle haben, bewirken, dass ein oder mehrere Rechenprozessoren Aspekte der vorliegenden Offenbarung ausführen. Das computerlesbare Speichermedium kann Befehle halten und speichern, so dass diese von einer Befehlsausführungseinrichtung benutzt werden können. Das computerlesbare Speichermedium kann beispielsweise, ohne darauf beschränkt zu sein, eine elektronische Speichereinrichtung, eine magnetische Speichereinrichtung, eine optische Speichereinrichtung, eine elektromagnetische Speichereinrichtung, eine Halbleiterspeichereinrichtung oder eine beliebige geeignete Kombination der vorhergehenden Komponenten sein.
Eine nicht vollständige Liste speziellerer Beispiele des computerlesbaren Speichermediums umfasst die folgenden nicht-flüchtigen Signale: eine tragbare Computerdiskette, eine Festplatte, einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM), einen Nur-Lese-Speicher (ROM), einen löschbar programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EPROM oder Flash-Speicher), einen statischen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (SRAM), einen tragbaren Kompaktdisketten-Nur-Lese-Speicher (CD-ROM), eine digitale Vielseitigkeitsdiskette (DVD), einen Speicherstift, eine Diskette und eine beliebige geeignete Kombination der vorhergehenden Komponenten. Das computerlesbare Speichermedium ist nicht als flüchtige Signale an sich zu betrachten. Stattdessen ist das computerlesbare Speichermedium ein physikalisches Medium oder eine Einrichtung, die die Daten speichert. Die computerlesbaren Programmbefehle können ebenfalls in einen Computer zur Ausführung der Befehle eingeladen werden, wie in 8 gezeigt ist.
8 zeigt eine Computerinfrastruktur 800 zum Implementieren der Schritte gemäß Aspekten der Offenbarung. Zu diesem Zweck kann die Infrastruktur 800 die Analyse und die selektive Anwendung des Beibehaltens der V_BG auf Vss oder die selektive Einstellung des Rückseiten-Gates jedes Eingangstransistors durch Umschalten der V_BG auf V_DD implementieren. Die Infrastruktur 800 umfasst einen Server 805 oder ein anderes Rechensystem, das die hierin beschriebenen Prozesse ausführen kann. Insbesondere umfasst der Server 805 eine Recheneinrichtung 810. Die Recheneinrichtung 810 kann in einer Netzwerkinfrastruktur liegen oder in einer Recheneinrichtung eines externen Dienstanbieters (die alle in 8 generell repräsentiert sind).
Die Recheneinrichtung 810 umfasst einen Prozessor 815 (beispielsweise CPU), einen Speicher 825, eine I/O-Schnittstelle 840 und einen Bus 820. Der Speicher 825 kann einen lokalen Speicher, der während der eigentlichen Ausführung von Programmcode verwendet wird, einen Massenspeicher und Cache-Speicher aufweisen, die temporären Speicherplatz für zumindest einigen Programmcode bereitstellen, um die Häufigkeit zu reduzieren, mit der der Code während der Ausführung aus dem Massenspeicher abgerufen wird. Ferner umfasst die Recheneinrichtung einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM), einen Nur-Lese-Speicher (ROM) und ein Betriebssystem (O/S).
Die Recheneinrichtung 810 steht mit einer externen I/O-Einrichtung/Resource 845 und einem Speichersystem 850 in Verbindung. Beispielsweise kann die I/O-Einrichtung/Resource 845 eine beliebige Einrichtung umfassen, die eine Person in die Lage versetzt, mit der Computereinrichtung 810 (beispielsweise Benutzerschnittstelle) zu interagieren, oder kann eine beliebige Einrichtung aufweisen, die die Recheneinrichtung 810 in die Lage versetzt, mit einer oder mehreren Recheneinrichtungen unter Verwendung einer beliebigen Art von Kommunikationsverbindung zu kommunizieren. Die externe I/O-Einrichtung/Resource 845 kann beispielsweise ein Handgerät, PDA, ein tragbares Gerät, eine Tastatur und dergleichen sein.
Im Allgemeinen führt der Prozessor 815 Computerprogrammcode aus (beispielsweise den Programmsteuercode 530), der in dem Speicher 825 und/oder dem Speichersystem 850 gespeichert sein kann. Gemäß Aspekten der Erfindung steuert die Programmsteuerung 830 ein Trainingssequenzwerkzeug 835, das ermittelt, welche Bauelemente rauschen und welche Bauelemente nicht rauschen beim Einschalten ohne Pixelaktivierung, und das ferner selektiv das Rückseiten-Gate von rauschenden Eingangstransistoren in den Komparatoren von Bauelementen zur Verbesserung des Rauschverhaltens selektiv einstellt. Das Trainingssequenzwerkzeug 835 kann als ein oder mehrere Programmcodes in der Programmsteuerung 830 implementiert werden, die in dem Speicher 825 als separate oder kombinierte Module gespeichert sind. Ferner kann das Trainingssequenzwerkzeug 835 als separate spezielle Prozessoren oder als ein einziger oder mehrere Prozessoren implementiert werden, um die Funktion dieses Werkzeugs bereitzustellen. Während der Ausführung des Computerprogrammcodes kann der Prozessor 815 Daten aus dem Speicher 825, dem Speichersystem 850 und/oder der I/O-Schnittstelle 840 auslesen und/oder in diese schreiben. Der Programmcode führt die Prozesse der Erfindung aus. Der Bus 820 stellt eine Kommunikationsverbindung zwischen den jeweiligen Komponenten in der Recheneinrichtung 810 her.
Das Trainingssequenzwerkzeug 835 wird verwendet, um das Rauschverhalten eines Bauelements, beispielsweise eines Bildsignalprozessors, zu verbessern. In Ausführungsformen wird das Trainingssequenzwerkzeug 835 beim Einschalten implementiert, d.h. ohne Pixelaktivierung. Insbesondere führt das Trainingssequenzwerkzeug 835 eine Trainingssequenz aus, die beginnt, indem ermittelt wird, welcher Eingangstransistor des Eingangstransistorpaars in dem Komparator rauscht und/oder stärker rauscht, und welcher Eingangstransistor dies nicht tut, wobei dies im Hinblick auf einen Betrag an vorhandenem RTN In jedem einzelnen Eingangstransistor des Eingangstransistorpaars erfolgt. In Ausführungsformen kann die Trainingssequenz ein mehrmaliges Auslesen ohne Pixelaktivierung sein. Auf diese Weise beginnt die Trainingssequenz des Trainingssequenzwerkzeugs 835, indem ein Messwert des I_DS für jeden Eingangstransistor ohne Pixelaktivierung gewonnen wird. Wenn es ein stabiles Ausgangssignal gibt, d.h. eine stabile Ausgabe von I_DS , dann wird das Bauelement als gut erachtet, d.h. als relativ rauscharm. Wenn alternativ das Ausgangssignal variiert, d.h. eine variierende Ausgabe von I_DS , wird mindestens einer der Eingangstransistoren als schlecht erachtet, d.h. als verrauscht.
In Ausführungsformen verhindert zur Ermöglichung des anfänglichen I_DS -Messwerts das Trainingssequenzwerkzeug 835 eine Pixelaktivierung, indem ein Lichteinfall auf die Fotodiode 102 des Bildsensors 110 verhindert wird. Auf diese Weise kann eine Messung des Komparators 125 in der Sensorverarbeitungsschaltung 120 durch die Trainingssequenz des Trainingssequenzwerkzeugs 835 ohne Pixelaktivierung ausgeführt werden. Genauer gesagt, die Trainingssequenz liest jeden einzelnen Eingangstransistor 220', 220" des Eingangstransistorpaars 220 in dem Komparator 125 aus, um zu ermitteln, ob mindestens einer der Eingangstransistoren 220', 220" rauscht und/oder stärker rauscht. Auf diese Weise ermittelt die Trainingssequenz des Trainingssequenzwerkzeugs 835, welcher Eingangstransistor 220', 220", falls überhaupt, erfordert, dass das Rückseiten-Gate selektiv durch das Trainingssequenzwerkzeug 835 zur Verbesserung des Rauschverhaltens eingestellt wird.
Nach der Ermittlung, welcher Eingangstransistor 220', 220" rauscht und/oder stärker rauscht und welcher Transistor das nicht tut, wird jeder Eingangstransistor der Eingangstransistoren 220', 220" durch die Trainingssequenz des Trainingssequenzwerkzeugs 835 auf eine V_GS/VB_G-Kombination festgelegt oder bei einer entsprechenden gehalten, die das beste Rauschverhalten ergibt, d.h., eine V_GS/V_BG-Kombination, die die Anzahl aktivierter Einfangstellen in jedem Eingangstransistor der Eingangstransistoren 220', 220" reduziert. In Ausführungsformen hält das Trainingssequenzwerkzeug 835 die V_BG eines guten (nicht rauschenden) Eingangstransistors der Eingangstransistoren 220', 220" auf Vss. Alternativ legt für den Eingangstransistor der Eingangstransistoren 220', 220", der rauscht, das Trainingssequenzwerkzeug 835 eine geeignete V_BG an das Rückseiten-Gate des berauschten Eingangstransistors der Eingangstransistoren 220', 220" zur selektiven Einstellung an. Auf diese Weise schaltet das Trainingssequenzwerkzeug 835 die V_BG von Vss auf V_DD für jeden verrauschten Eingangstransistor der Eingangstransistoren 220', 220" um.
Die Umschaltung von V_BG von Vss auf V_DD führt zu einer selektiven Einstellung des Rückseiten-Gates des rauschenden Eingangstransistors der Eingangstransistoren 220', 220" mittels einer Vorspannung, wodurch der Betrag an RTN reduziert wird. Insbesondere deaktiviert die Vorspannung mindestens eine Einfangstelle der Einfangstellen, die in dem Gate-Oxid des Eingangstransistors der Eingangstransistoren 220', 220" angeordnet ist, der als rauschend ermittelt wird und für das RTN verantwortlich ist. Auf diese Weise führt die Deaktivierung der mindestens einen Einfangstelle zu einer Verbesserung eines Rauschverhaltens des Bauelements, d.h., des Eingangstransistorpaars 220, indem der Betrag an erzeugtem RTN reduziert wird. Insbesondere reduziert die selektive Deaktivierung der Einfangstellen den Betrag an vorhandenem RTN, wodurch ein Rauschverhalten der Eingangstransistoren 220', 220" verbessert wird, indem die aktiven Einfangstellen deaktiviert werden. Auf diese Weise kann das Rauschverhalten des Eingangstransistorpaars 220 bis zu ungefähr 45% mittels des Trainingssequenzwerkzeugs 835 verbessert werden. Ferner bietet das Trainingssequenzwerkzeug 835 den Vorteil, dass zwei Pegel für V_BG verwendet werden, d.h., die Spannung Vss als dem ersten Pegel und die Spannung V_DD als dem zweiten Pegel. Auf diese Weise wird kein Rückseitenvorspannungsgenerator benötigt, da keine neuen Spannungen erzeugt werden müssen, um das Rückseiten-Gate der Eingangstransistoren 220', 220" einzustellen, da die Spannungen V_SS und V_DD bereits verfügbar sind. In weiteren Ausführungsformen können die Rückseiten-Gates beider Eingangstransistoren 220', 220" selektiv eingestellt werden.
Durch selektives Einstellen des Rückseiten-Gates eines rauschenden Eingangstransistors der Eingangstransistoren 220', 220" des Eingangstransistorpaars 220 sollte das Bauelement, beispielsweise ein Bildsignalprozessor, ein verbessertes Rauschverhalten haben. In Ausführungsformen kann nach dem selektiven Einstellen des verrauschten Eingangstransistorpaars 220 die Trainingssequenz des Trainingssequenzwerkzeugs 835 einen Auslesevorgang implementieren, um zu verifizieren, dass das Rauschverhalten des Bauelements verbessert ist, d.h., dass die I_DS -Ausgabe des Bauelements stabil ist. Auf diese Weise wird das Rauschverhalten des Bauelements vor der Pixelaktivierung verifiziert, d.h., vor dem Eintreten von Licht in die Fotodiode 102.
Obwohl die hiermit beschriebenen Systeme und Verfahren in Bezug auf anschauliche Verfahren und/oder Computerprogrammprodukte erfolgt sind, ist zu beachten, dass andere Implementierungen ebenfalls durch die vorliegende Offenbarung, wie sie hierin beschrieben ist, miteingeschlossen sind. Beispielsweise ergeben sich andere Bauelemente, Systeme, Geräte und/oder Computerprogrammprodukte aus den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung für den Fachmann, wenn er die Zeichnungen und die detaillierte Beschreibung studiert. Es ist beabsichtigt, dass alle derartigen zusätzlichen anderen Bauelemente, Systeme, Geräte, Prozesse und/oder Computerprogrammprodukte im Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung miteingeschlossen sind.
Die Schaltungen der vorliegenden Offenbarung können in einer Reihe von Möglichkeiten unter Anwendung einer Anzahl unterschiedlicher Hilfsmittel hergestellt werden. Im Allgemeinen jedoch werden die Prozesse und Werkzeuge verwendet, die Schaltungen mit Abmessungen im Maßstab von Mikrometer und Nanometer bilden. Die Prozesse, d.h., die zur Herstellung der Struktur der vorliegenden Offenbarung eingesetzt werden, sind aus der Technik der integrierten Schaltungen (IC) entnommen. Beispielsweise werden die Schaltungen auf Scheiben hergestellt und werden in Schichten aus Material realisiert, die durch Fotolithografie Prozesse auf einer Scheibe strukturiert werden. Insbesondere werden bei der Herstellung der Strukturen drei grundlegende Herstellungsblöcke eingesetzt: (i) Abscheiden dünner Schichten aus Material auf einem Substrat, (ii) Aufbringen einer strukturierten Maske über den Schichten durch fotolithografische Abbildung, und (iii) Ätzen der Schichten selektiv zu der Maske.
Das bzw. die Verfahren, wie sie zuvor beschrieben sind, werden bei der Herstellung integrierter Schaltungschips eingesetzt. Die resultierenden integrierten Schaltungschips können vom Hersteller in Scheibenform als Rohmaterial bereitgestellt werden (d.h., als eine einzige Scheibe, die mehrere Chips ohne Gehäuse aufweist), als ein reiner Chip oder in Kombination mit einem Gehäuse. In dem zuletzt genannten Fall wird der Chip in einem einzigen Chipgehäuse (etwa einem Kunststoffträger, mit Anschlüssen, die an einer Hauptplatine oder einem anderen Träger höherer Ebene befestigt sind) oder in einem Mehrfachchip-Gehäuse (etwa einem Keramikträger, der Oberflächenverbindungen und/oder vergrabene Verbindungen aufweist) montiert. In jedem Fall wird der Chip dann mit anderen Chips, diskreten Schaltungselementen und/oder anderen Signalverarbeitungsbauelementen als Teil (a) eines Zwischenprodukts, etwa einer Hauptplatine, oder (b) als ein Endprodukt zusammengefasst. Das Endprodukt kann ein beliebiges Produkt sein, das integrierte Schaltungschips umfasst im Bereich von Spielzeugen oder anderen Anwendungen mit geringem Anspruch bis zu fortschrittlichen Computerprodukten mit einer Anzeige, einer Tastatur oder einer anderen Eingabeeinrichtung, und einem zentralen Prozessor.
Die Beschreibungen der diversen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind zum Zwecke der Darstellung angegeben, sollen aber nicht erschöpfend oder auf die offenbarten Ausführungsformen begrenzt sein. Es ergeben sich viele Modifizierungen und Varianten für den Fachmann, ohne von dem Schutzbereich und dem Grundgedanken der beschriebenen Ausführungsformen abzuweichen. Die hierin verwendete Terminologie wurde ausgewählt, um die Prinzipien der Ausführungsformen, die praktische Anwendung oder technische Verbesserungen gegenüber Techniken zu erläutern, die auf dem Markt anzutreffen sind, oder um andere Fachleute in die Lage zu versetzen, die hierin offenbarten Ausführungsformen zu verstehen.

Claims

Beansprucht ist:
Ein Verfahren mit: Anlegen einer Spannung an ein Rückseiten-Gate eines Bauelements; und selektives Steuern der angelegten Spannung zur Deaktivierung mindestens einer Einfangstelle In einer isolierenden Schicht des Bauelements zur Reduzierung eines Rauschanteils aus der mindestens einen Einfangstelle.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bauelement ein Transistor ist.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Anlegen der Spannung an das Rückseiten-Gate des Bauelements Anlegen einer Source-Versorgungsspannung umfasst.
Das Verfahren nach Anspruch 3, wobei selektives Steuern der angelegten Spannung umfasst: Umschalten von der Source-Versorgungsspannung auf eine Drain-Spannung (VDD) mindestens eines Transistors eines Transistorpaars des Bauelements.
Das Verfahren nach Anspruch 4, das ferner umfasst: Umschalten einer Spannung eines verbleibenden Transistors des Transistorpaars von der Source-Versorgungsspannung auf die Drain-Spannung VDD.
Das Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Source-Versorgungsspannung ein Wert von 0 Volt ist.
Das Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Drain-Spannung ein Wert von 3 Volt ist.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei die an das Rückseiten-Gate des Bauelements angelegte Spannung eine Spannung mit erstem Pegel oder eine Spannung mit zweitem Pegel ist.
Das Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Spannung mit erstem Pegel eine Source-Versorgungsspannung und die Spannung mit zweitem Pegel eine Drain-Spannung ist.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei die isolierende Schicht ein Gate-Oxid des Bauelements ist.
Das Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Deaktivieren der mindestens einen Einfangstelle ein Rauschverhalten des Bauelements durch Reduzierung eines Betrags an zufälligem telegrafischen Rauschen, das erzeugt wird, verbessert.
Ein Verfahren mit: Ermitteln, ob ein Transistorpaar ein stabiles Ausgangssignal oder ein variierendes Ausgangssignal hat; Anlegen einer Spannung an ein Rückseiten-Gate des Transistorpaars, wenn es das stabile Ausgangssignal hat; und selektives Steuern der angelegten Spannung auf Ein oder auf Aus zur Reduzierung von Einfangstellen in dem Transistorpaar, wenn das Transistorpaar das variierende Ausgangssignal hat.
Das Verfahren nach Anspruch 12, wobei das selektive Steuern der angelegten Spannung auf Ein oder auf Aus umfasst: Ändern einer Rückseiten-Gate-Spannung, die dem Transistorpaar zugeleitet ist, um die Einfangstellen zu deaktivieren.
Das Verfahren nach Anspruch 13, wobei selektives Steuern der angelegten Spannung auf Ein oder auf Aus umfasst: Umschalten von einer Source-Versorgungsspannung auf eine Drain-Spannung.
Das Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Reduzieren der Einfangstellen ein Rauschverhalten des Transistorpaars durch Reduzierung eines Betrags an zufälligem telegrafischen Rauschen, das erzeugt wird, verbessert.
Das Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Reduzieren der Einfangstellen umfasst: Deaktivieren der Einfangstellen in einem Gate-Oxid des Transistorpaars.
Das Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Anlegen der Spannung an das Rückseiten-Gate des Transistorpaars umfasst: Beibehalten der Spannung auf einer Source-Versorgungsspannung.
Das Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Anlegen der Spannung an das Rückseiten-Gate des Transistorpaars umfasst: Halten der Spannung auf 0V.
Ein System zur Verbesserung des Rauschverhaltens, mit: einer CPU, einem computerlesbaren Speicher und einem computerlesbaren Speichermedium; ersten Programmbefehlen zum Anlegen einer Spannung an ein Rückseiten-Gate eines Bauelements; und zweiten Programmbefehlen zur selektiven Steuerung der angelegten Spannung zur Deaktivierung mindestens einer Einfangstelle in einer isolierenden Schicht des Bauelements zur Reduzierung des Rauschbeitrags aus der mindestens einen Einfangstelle.
Das System nach Anspruch 19, wobei das selektive Steuern der angelegten Spannung umfasst: Umschalten der angelegten Spannung von einer Source-Versorgungsspannung auf eine Drain-Spannung.