一種新的晶圓級1/f噪聲測量方法

　　低電流放大器KI 428-PROG在1/f噪聲測量中具有重要的作用。KI 428-PROG是由內部電池供電的，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(xiàn)路的噪聲干擾。KI 428-PROG的增益可以在103～1011的范圍內進(jìn)行調整。由于KI 428-PROG配置了GPIB端口，因此ACS軟件可以通過(guò)IEEE-488總線(xiàn)對其進(jìn)行編程。428-PROG結合不同的偏壓能夠使器件工作在不同的區域。

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

　　c) 軟件控制

　　ACS(自動(dòng)特征分析套件)軟件平臺支持采用多種測試儀器的晶匣級、晶圓級和器件級半導體特征分析，支持基于半自動(dòng)和全自動(dòng)探針臺的自動(dòng)化參數測試。在安裝在吉時(shí)利4200-SCS上之后，它通過(guò)GPIB接口控制4200-SCS或外部測量?jì)x器。由于KI-428具有GPIB控制端口，因此可以實(shí)現自動(dòng)化的噪聲測量系統。

　　我們將所有的測試例程編碼為一個(gè)測試模塊。在A(yíng)CS測試環(huán)境中可以復制該模塊。通過(guò)設置不同條件下的一系列測試模塊，ACS能夠提供多種不同的測試模塊。采用屬于同一器件的模塊，可以在器件級對它們進(jìn)行測試。

　　4. 驗證與討論

　　為了驗證上述測試架構，我們對各種偏壓條件下不同尺寸的nMOS和pMOS器件進(jìn)行了1/f噪聲特征分析和評測，并與模擬結果進(jìn)行了對比。圖2給出了p型MOSFET漏極電流噪聲的測量結果。左圖給出了在A(yíng)CS軟件的控制下KI 4200-SCP2在20個(gè)均值測量周期上捕捉到的噪聲電流信號。右圖是對這些測得的數據進(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. 對一個(gè)pMOS管測得的漏極電流噪聲

　　如前所述，我們測量的目標是提取噪聲參數AF和KF。為了提取AF和KF，需要測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管的測量結果。