[发明专利]一种低频噪声测试装置及方法

说明书

本发明公开了一种低频噪声测试装置及方法，所述装置包括：待测器件模块，用于在给待测器件提供外部的偏置电压使其工作与设定状态后，将待测器件需关注的噪声信号引入；第一器件噪声测量通路，用于将所述待测器件模块输出的第一路小信号噪声放大和数字化采样以得到第一路数字噪声信号；第二器件噪声测量通路，用于将所述待测器件模块输出的第二路小信号噪声放大和数字化采样以得到第二路数字噪声信号；电源噪声提取通路，用于将供电电源的噪声提取出来并数字化以得到供电电源的数字噪声信号；频谱重建模块，用于根据三路获得的采样数据，计算输入信号的频率谱密度，以得到被测器件的低频噪声中关注的频率谱。

技术领域

本发明涉及低频噪声测试技术领域，特别是涉及一种低频噪声测试装置及方法。

背景技术

随着电子设备精密程度不断提升，对器件的稳定性提出了更高的要求。器件内部噪声成为了制约高精密设备的关键因素。器件内部载流子的涨落形成了器件的主要噪声。为此，开展器件噪声测试分析成为了衡量器件好坏的关键手段之一，同时，器件的低频噪声特性与器件的可靠性之间具有紧密的联系，可以成为器件可靠性的关键参数。

随着被测器件尺寸的不断缩小，器件的低频噪声测试值也不断下降，必须设计更好的低频噪声测试系统来实现。为了降低低频噪声测试系统自身的噪声系数，通常采用了稳压电池为系统供电，采用低噪声前置放大器作为系统的输入放大模块。传统的低频噪声放大模块采用了集成的模拟放大器芯片，但是由于器件集成度较高，导致模拟放大器芯片自身的噪声系数较高，从而大幅提升了测试系统的底噪，无法测量更低噪声系数的芯片。

如图1所示为现有技术提出的一种基于分立器件构建的低频噪声测试系统的系统架构图。该测试系统采用了带带宽限制的放大器结构，对通过放大器的信号进行滤波，消除高频段噪声对测试结果的影响，从而提高测试精度。

具体地，图1中，CV测试时，偏置从栅极偏置单元Gate SMU(电源及测量单元，Source and Measurement Unit)的电源经测量单元(电流表)和缓冲器连接至电感电容测试仪LCR Meter的偏置端bias，DUT栅极经栅极开关SW-G连接至电感电容测试仪LCR Meter的HV/HC端，源极经源极开关SW-S连接至电感电容测试仪LCR Meter的LC端，漏极经漏极开关SW-D连接至电感电容测试仪LCR Meter的LV端，栅极偏置单元和电感电容测试仪LCRMeter的控制端分别连接至上位机PC，PC输出经开关控制板DAQ board连接至各开关，改变电压得到CV扫描曲线；

DC测试时，栅极偏置单元Gate SMU(电源及测量单元，Source and MeasurementUnit)的电源经测量单元(电流表)和缓冲器连接至电感电容测试仪LCR Meter的偏置端bias，栅极偏置单元Gate SMU(电源及测量单元，Source and Measurement Unit)的电源经测量单元(电流表)和栅极开关SW-G连接至DUT的栅极，源极偏置单元Source SMU(电源及测量单元，Source and Measurement Unit)的电源经测量单元(电流表)和源极开关SW-S连接至DUT的源极，漏极偏置单元Drain SMU(电源及测量单元，Source and Measurement Unit)的电源经测量单元(电流表)和漏极开关SW-D连接至漏极，栅极、漏极、源极偏置单元和电感电容测试仪LCR Meter的控制端分别连接至上位机PC，PC输出经开关控制板DAQ board连接至各开关，改变电压得到DC直流扫描曲线；