集成电路以及密码生成方法_3

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)在通常的翅片式FET系统中可W为独立的。在公共字线(WL)与通道之间存在栅极 绝缘层。
[0107] <第^实施例;S栅极型〉
[0108] 图18为本发明的第S实施例的元件结构示意图,如图18所示,存在连接到公共栅 极上的多个翅片式FET。WL如图18所示般缠绕翅片从而使元件结构为S栅极。每一个翅片 式阳T可满足通道宽度(W)(也就是,DBL)在lOnm周围的条件,且通道长度(L)比lOnm大 得多。栅极绝缘层也围绕翅片层且被公共字线(WL)围绕。注意,字线在典型的翅片式FET 系统中可W为独立的。
[0109] <第四实施例;测量随机电报噪声〉
[0110] 图19为本发明一个实施例的Vt分布中的读取电压与较低Vt峰(W)W及较高Vt 峰炬L)之间的关系示意图。图11中的每一个感应放大器S/A读取如图11中所示的相应 半导体单元的阔值电压(Vt)。2N个半导体单元和2N个感应放大器S/A利用公共字线(WL) 成组,如图12、图18W及图19中所示,且也利用公共源线(SL)成组,如图11中所示。感 应到的在组中的半导体单元的阔值电压标记为Vt(1),Vt(2),…,Vt(2脚,其中每一个Vt(n) 对应于地址n,如图11中所示,其中n为从1到2N。此对应关系在图12中示出,且阔值电 压的分布被分成两个峰,也就是,较高Vt峰(黑色;BL)和较低Vt峰(白色;听,如图14中 所示。如果图11和图12中所示的地址被映射到2D区域上面,如图13中所示,而获得关于 随机渗杂波动的那么白黑棋盘状图案,如图16中所示。
[0111] 为了读取阔值电压,如图11、图17W及图18中所示,通过公共字线(WL)施加读 取电压。此读取电压可能高于较低Vt峰师)的较高尾部且低于较高Vt峰炬U的较低尾 部,如图19中所示。
[0112] 由于字线偏移电阻的波动,可能需要注意读取电压的波动,图20为本发明的第四 实施例的具有波动的读取电压、较低Vt峰(w)W及较高Vt峰炬u之间的关系示意图,如图 20中所示。然而,在本发明的示例性实施例中,字线为如图11、图17W及图18中所示的公 共字线(WL)。且偏移电阻非常小。
[0113] 更重要的感应问题是如下文所描述的随机电报噪声((random-telegraphnoise, 简称;RTN),图21为本发明一个实施例的引起RTN的原因的示意图,在图21中示意性地说 明所述随机电报噪声。如果存在界面浅陷阱(interhceshallowtrap),那么电子将被该 些陷阱反复捕获或从该些陷阱中发射出来。此捕获-去捕获现象迅速且随机地产生,且因 此感应到的阔值电压是波动的。在本发明的此示例性实施例中,波动幅度是可检测的(约 为200mV)但却比由在源极侧存在的离子造成的阔值电压偏移小得多。
[0114] 图22为本发明一个实施例的当电子由界面陷阱(interhcetrap)捕获时的能带 图。在图22中,电子被界面陷阱捕获。注意,此陷阱靠近界面但仍在氧化物中。与在通道 内部的源极边缘上的离子的影响相比,源极边缘周围的峰势垒的堆积减少。因此,此陷阱对 通过通道的电流传输的影响要小于如图10中所述的通道内部的源极侧上的离子对通过通 道的电流传输的影响。
[0115] 图23为本发明一个实施例的由于RTN而使半导体单元从W的峰过渡到W与化之 间的间隔窗的示意图,如图23中所示,半导体单元从W的峰过渡到峰W与峰化之间的间隔 窗是可能的,但因为由随机电报噪声(RTN)造成的Vt偏移的幅度较小而不能直接从W峰转 移到化峰。
[0116] 图24为本发明一个实施例的由于RTN而使半导体单元从W与化之间的间隔窗过 渡到W的峰的示意图,如图24中所示。由于随机电报噪声(RTN)半导体单元从W峰与化 峰之间的间隔窗过渡到峰W是可能的。该可被当作是图23的反向过程。
[0117] 图25为本发明一个实施例的由于RTN而使半导体单元从化的峰过渡到W与化 之间的间隔窗的示意图,如图25中所示。半导体单元从峰化过渡到峰W与峰化之间的间 隔窗是可能的,但因为由随机电报噪声(RTN)造成的Vt偏移的幅度较小而不能直接从峰BL 转移到峰W。
[0118] 图26为本发明一个实施例的由于RTN而使半导体单元从W与化之间的间隔窗过 渡到化的峰的示意图,如图26中所示。由于随机电报噪声(RTN)半导体单元从峰W与峰 化之间的间隔窗过渡到峰化是可能的。该可被当作是图25的反向过程。
[0119] RTN的另一个重要特征是Vt反复地发生变化,图27为本发明一个实施例的由于 RTN而使Vt从在W中的电压改变成低于读取电压的在间隔窗中的电压并朝向W回复的示意 图;图28为本发明一个实施例的Vt从在W中的电压改变成高于读取电压的在间隔窗中的 电压并朝向W回复的示意图,如图27和28中所示。图27说明Vt从峰W内部的电压改变成 低于读取电压的间隔窗中的电压并朝向峰W返回的情况。应注意,返回值的幅度一般与第 一个Vt改变的幅度不同。图28说明Vt从峰W内部的电压改变成高于读取电压的间隔窗中 的电压并朝向峰W返回的情况。应注意,返回值的幅度一般与第一个Vt改变的幅度不同。
[0120] 此外,图29为本发明一个实施例的Vt从在W内部朝向间隔窗改变的若干种情况 的示意图,Vt偏移的幅度一般彼此之间不同,图30为本发明一个实施例的Vt从在间隔窗内 部改变至W的若干种情况的示意图,图31为本发明一个实施例的Vt从在化内部朝向间隔 窗改变的若干种情况的示意图;图32为本发明一个实施例的Vt从在间隔窗内部改变至化 的若干种情况的示意图。在上述附图(图29至图32)中,Vt偏移的幅度一般彼此之间不同 且由RTN导致的Vt偏移大于由公共字线(WL)的较低薄层电阻造成的读取偏压的波动。
[0121] 因此,由随机电报噪声造成的Vt波动得到了缓解。在本发明中,用于去除随机电报 噪声(RTN)的影响的基本构想是通过对阔值电压进行反复读取。因为归因于RTN的Vt偏 移在每一次感应中会发生改变,如图27和图28所示,所W反复感应可去除RTN的影响。此 反复感应的步骤可在所有的半导体单元晶体管中执行。
[0122] 图33为本发明的一个实施例的半导体单元晶体管(比特)的迭代感应的流程示 意图。首先,选定待感应的半导体单元晶体管。随后,给定连续感应的迭代的数目(脚,其中 N-般超过10。也给定读取电压和参考电流(Ir)。读取电压可能高于峰W的右边尾部值且 低于峰化的左边尾部值,如图27到图32中所示。参考电流一般可通过考虑技术节点(也 就是,通道长度(L))而判定。迭代计数(i,jW及k)在初始条件下都设为零。接着,所示 的半导体单元晶体管(比特)的漏极电流(Id)被感应到,且第一个迭代计数(i)增加一, 也就是,i=i+1。随后,将漏极电流(Id)与参考电流(Ir)做比较。如果Id的绝对值大于 Ir的绝对值,那么第二个迭代计数(j)增加一。否则,第S个迭代计数化)增加一。随后, 将第一迭代计数(i)与连续感应的迭代的数目(脚做比较。如果KN,进程返回到漏极电流 的感应,且第一迭代计数(i)再次增加一。否则,将第二迭代计数(j)与第=迭代计数化) 做比较。如果j〉k,那么感应到的半导体单元的阔值电压属于图14、图19、图20,W及图23 到图32中所示的峰W(白色)。否则,感应到的半导体单元的阔值电压属于图14、图19、图 20,化及图23到图32中所示的峰化(黑色)。此后,选定另一个半导体单元晶体管,且接着 对在选择待感应的半导体单元晶体管的第一个步骤之后的上述步骤进行重复,直到全部的 半导体单元晶体管(比特)都根据上述步骤进行迭代感应为止。
[0123] <第五实施例;RGB板的扩展〉
[0124] 如上文所描述,在源极边缘的正离子也可改变阔值电压(Vt),如图15中所示,同 时Vt偏移的方向变得与由在源极边缘的负离子导致的Vt偏移相反。图34为本发明的第五 实施例的在半导体单元经受负离子和正离子的随机渗杂之后的半导体单元的Vt分布的示 意图。至于图35-图38为本发明一个实施例的正离子或负离子在衬底的表面上远离源极边 缘的示意图,其中栅极具有栅极电压VG。图39和图40为本发明一个实施例的正离子和负 离子也彼此抵消的两种情况的示意图。图41为本发明的另一个实施例的示出的Vt分布的 2D映射表的RGB棋盘状图案的示意图。在下文的披露中,Vt分布中的较高Vt峰(归因于在 源极边缘的负离子)被重新指定为藍色炬),在先前的实施例中所述较高Vt峰为峰BL(黑 色)。Vt分布中的较低Vt峰(归因于在源极边缘的正离子)被重新指定为红色(时,且在 先前的实施例中为峰W(白色)的另一个峰被重新指定为绿色佑),如图34中所示。峰R具 有归因于在源极侧的2个或更多的正离子的在左边的尾部。峰B具有归因于在源极侧的2 个或更多的负离子的在右边的尾部。峰G由其它情况形成,包括如图35、图36、图37W及 图38中所示的正离子或负离子远离在衬底的表面上的源极边缘的情况、如图22中所示具 有RTN的情况,W及如图39和图40中所示如果正离子和负离子存在于衬底的表面上的源 极边缘上,那么它们会彼此抵消的情况。使用如图12和图13中所示的相同映射方法,会获 得如图41中所示的RGB棋盘状图案。RGB棋盘状图案在棋盘状图案上具有比白黑棋盘状图 案更大的波动。该意味着就是使在添加另一种渗杂工艺时,RGB棋盘状图案也可能是优选 的。
[0125] <第六实施例;RGB型的随机电报噪声的测量〉
[0126] 图42为本发明的第六实施例的Vt分布峰R、GW及B与两个读取电压(1)和(2) 之间的关系示意图,如图42中所示。为了区分R和G,施加第一读取电压(1)。应注意,读 取电压(1)在峰R与峰G之间的间隔窗中。如图42中所示,为了区分G和B,施加第二读取 电压(2)。应注意,第二读取电压似在峰G与峰B之间的间隔窗中。如果通过第一读取电 压(1)的第一感应和通过第二读取电压似的第二感应分别返回"R"和"G",那么将此半导 体单元标记为"R"。如果通过第一读取电压(1)的第一感应和通过第二读取电压(2)的第 二感应分别返回"G"和"G",那么将此半导体单元标记为"G"。如果通过第一读取电压(1) 的第一感应和通过第二读取电压(2)的第二感应分别返回"G"和"B",那么将此半导体单元 标记为"B"。
[0127] 图43和图44为本发明的第六实施例的用于去除RTN的方法的流程示意图,区分R 和G的步骤在图43中说明。首先,选定待感应的半导体单元晶体管(比特)。随后,给定连 续感应的迭代的数目(脚。也给定第一读取电压(1)和参考电流(Ir)。第一读取电压(1) 可能高于峰R的右边尾部且低于峰G的左边尾部,如图40中所示。参考电流一般可通过技 术节点(也就是,通道长度(L))而判定。迭代计数(i,jW及k)在初始条件下都设为零。 接着,漏极电流(Id)被感应到,且第一个迭代计数(i)增加一,也就是,i=i+1。随后,将 漏极电流(Id)与参考电流(Ir)做比较。如果Id的绝对值大于Ir的绝对值,那么第二迭 代计数(j)增加一。否则,第S迭代计数化)增加一。随后,将第一迭代计数(i)与N做比 较。如果KN,那么进程返回到感应漏极电流的步骤,且第一迭代计数(i)再次增加一。否 贝1J,将第二迭代计数(j)与第S迭代计数化)做比较。如果j〉k,那么感应到的半导体单元 的阔值电压属于红色峰(时,如图38和图42中所示。否则,感应到的半导体单元的阔值电 压属于图38和图42中所示的绿色峰佑)。
[0128] 随后的区分G和B的步骤在图44中说明。首先,选定待感应的半导体单元晶体管 (比特)。之后给定连续感应的迭代的数目(脚,也给定读取电
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