一种新的晶圆级1/f噪声测量方法

　　低电流放大器KI 428-PROG在1/f噪声测量中具有重要的作用。KI 428-PROG是由内部电池供电的，这样，除了能用于放大DUT的电流噪声，它还能够提供DUT输出端的偏压。DUT的输出端直接与KI 428-PROG的输入端相连。KI 428-PROG能够以2.5mV的分辨率提供范围从-5V～5V的输出电压。因此，我们可以将DUT偏置在所需的电压上，防止其受到交流线路的噪声干扰。KI 428-PROG的增益可以在103～1011的范围内进行调整。由于KI 428-PROG配置了GPIB端口，因此ACS软件可以通过IEEE-488总线对其进行编程。428-PROG结合不同的偏压能够使器件工作在不同的区域。

　　KI 4200-SCP2与电流放大器的输出端相连。KI 4200-SCP2是一个带有嵌入式数字信号处理器的双通道数字存储示波器。因此在软件控制下，这种示波器能够监测、捕捉和分析输出信号。

　　c) 软件控制

　　ACS(自动特征分析套件)软件平台支持采用多种测试仪器的晶匣级、晶圆级和器件级半导体特征分析，支持基于半自动和全自动探针台的自动化参数测试。在安装在吉时利4200-SCS上之后，它通过GPIB接口控制4200-SCS或外部测量仪器。由于KI-428具有GPIB控制端口，因此可以实现自动化的噪声测量系统。

　　我们将所有的测试例程编码为一个测试模块。在ACS测试环境中可以复制该模块。通过设置不同条件下的一系列测试模块，ACS能够提供多种不同的测试模块。采用属于同一器件的模块，可以在器件级对它们进行测试。

　　4. 验证与讨论

　　为了验证上述测试架构，我们对各种偏压条件下不同尺寸的nMOS和pMOS器件进行了1/f噪声特征分析和评测，并与模拟结果进行了对比。图2给出了p型MOSFET漏极电流噪声的测量结果。左图给出了在ACS软件的控制下KI 4200-SCP2在20个均值测量周期上捕捉到的噪声电流信号。右图是对这些测得的数据进行快速傅立叶变换而得到的，该图清晰地表明漏极的电流噪声谱与频率之间存在1/f相关性。

　　图2. 对一个pMOS管测得的漏极电流噪声

　　如前所述，我们测量的目标是提取噪声参数AF和KF。为了提取AF和KF，需要测量不同偏压条件下的电流噪声。图3给出了不同偏压下一个pMOS管的测量结果。