一種新的晶圓級(jí)1/f噪聲測(cè)量方法

　　低電流放大器KI 428-PROG在1/f噪聲測(cè)量中具有重要的作用。KI 428-PROG是由內(nèi)部電池供電的，這樣，除了能用于放大DUT的電流噪聲，它還能夠提供DUT輸出端的偏壓。DUT的輸出端直接與KI 428-PROG的輸入端相連。KI 428-PROG能夠以2.5mV的分辨率提供范圍從-5V～5V的輸出電壓。因此，我們可以將DUT偏置在所需的電壓上，防止其受到交流線路的噪聲干擾。KI 428-PROG的增益可以在103～1011的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整。由于KI 428-PROG配置了GPIB端口，因此ACS軟件可以通過IEEE-488總線對(duì)其進(jìn)行編程。428-PROG結(jié)合不同的偏壓能夠使器件工作在不同的區(qū)域。

　　KI 4200-SCP2與電流放大器的輸出端相連。KI 4200-SCP2是一個(gè)帶有嵌入式數(shù)字信號(hào)處理器的雙通道數(shù)字存儲(chǔ)示波器。因此在軟件控制下，這種示波器能夠監(jiān)測(cè)、捕捉和分析輸出信號(hào)。

　　c) 軟件控制

　　ACS(自動(dòng)特征分析套件)軟件平臺(tái)支持采用多種測(cè)試儀器的晶匣級(jí)、晶圓級(jí)和器件級(jí)半導(dǎo)體特征分析，支持基于半自動(dòng)和全自動(dòng)探針臺(tái)的自動(dòng)化參數(shù)測(cè)試。在安裝在吉時(shí)利4200-SCS上之后，它通過GPIB接口控制4200-SCS或外部測(cè)量?jī)x器。由于KI-428具有GPIB控制端口，因此可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的噪聲測(cè)量系統(tǒng)。

　　我們將所有的測(cè)試?yán)叹幋a為一個(gè)測(cè)試模塊。在ACS測(cè)試環(huán)境中可以復(fù)制該模塊。通過設(shè)置不同條件下的一系列測(cè)試模塊，ACS能夠提供多種不同的測(cè)試模塊。采用屬于同一器件的模塊，可以在器件級(jí)對(duì)它們進(jìn)行測(cè)試。

　　4. 驗(yàn)證與討論

　　為了驗(yàn)證上述測(cè)試架構(gòu)，我們對(duì)各種偏壓條件下不同尺寸的nMOS和pMOS器件進(jìn)行了1/f噪聲特征分析和評(píng)測(cè)，并與模擬結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。圖2給出了p型MOSFET漏極電流噪聲的測(cè)量結(jié)果。左圖給出了在ACS軟件的控制下KI 4200-SCP2在20個(gè)均值測(cè)量周期上捕捉到的噪聲電流信號(hào)。右圖是對(duì)這些測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傅立葉變換而得到的，該圖清晰地表明漏極的電流噪聲譜與頻率之間存在1/f相關(guān)性。

　　圖2. 對(duì)一個(gè)pMOS管測(cè)得的漏極電流噪聲

　　如前所述，我們測(cè)量的目標(biāo)是提取噪聲參數(shù)AF和KF。為了提取AF和KF，需要測(cè)量不同偏壓條件下的電流噪聲。圖3給出了不同偏壓下一個(gè)pMOS管的測(cè)量結(jié)果。