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Bruit de fond et mesures - Aspects théoriques| Réf : R311 v1
Auteur(s) : Matteo VALENZA, Fabien PASCAL, Alain HOFFMANN
Date de publication : 10 déc. 2006 Relu et validé le 23 juil. 2018
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Nous présentons ici les mesures de bruit basse fréquence (BF) utilisées comme outil de caractérisation pour la microélectronique : composants passifs et actifs, discrets et intégrés. Le bruit basse fréquence traduit les fluctuations de courant ou de tension dans les composants. À partir de modèles physiques et électriques, les sources de bruit minimales (bruit blanc) et les sources de bruit en excès (bruit en 1/f, bruit de génération-recombinaison, bruit RTS) sont analysées en vue d’étudier leur influence sur le fonctionnement des composants et des systèmes associés. De plus, de par la sensibilité de ces mesures, l’amplitude et la localisation du bruit en excès sont utilisées comme « indicateur technologique ». Ainsi, l’influence de certaines étapes du process peuvent être caractérisées finement (métallisations, nettoyage d’interfaces...). À l’heure actuelle, du fait de la réduction de la taille des composants, l’influence du bruit BF sur les composants et sur les technologies associées est de plus en plus importante pour la conception des circuits intégrés notamment par sa prise en compte dans les simulateurs électriques (cf. paragraphe 3). Concernant les composants passifs discrets ou intégrés, l’analyse du bruit de fond ne demande généralement pas une analyse aussi poussée. La mesure du bruit en excès, dans ce cas, est plus souvent associée à la notion de tri et de fiabilité.
Expérimentalement, on mesure directement les fluctuations de tension, ou de courant, aux bornes d’un composant par l’intermédiaire d’un analyseur de spectres FFT. Ainsi, dans une gamme de fréquence comprise typiquement entre 1 Hz et 100 kHz (extensible jusqu’à 10 MHz), nous analysons la représentation spectrale de ces signaux via leur densité spectrale en tension ou en courant.
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MESURES ET TESTS ÉLECTRONIQUES
(1) - HOOGE (F.), KLEINPENNING (T.), VANDAMME (L.) - * - Repts. Progr. Phys., 44, p. 479 (1981).
(2) - VAN DER ZIEL (A.) - Noise in Solid-State Devices and Circuits - . John Wiley, New York (1986).
(3) - JARRIX (S.), DELSENY (C.), PASCAL (F.), LECOY (G.) - Noise correlation measurements in bipolar transistors Part 1 : Theoretical expressions and extracted current spectral densities - . J. Appl. Phys. 81(6), p. 2651-2657 (1997).
(4) - DELSENY (C.), PASCAL (F.), JARRIX (S.), LECOY (G.) - Noise correlation measurements in bipolar transistors Part 2 : Correlation between base and collector currents - . J. Appl. Phys., 81(6), p. 2658-2663 (1997).
(5) - PASCAL (F.), CHAY (C.), DEEN (M.J.), JARRIX (S.G.), DELSENY (C.), PÉNARIER (A.) - Comparison of low frequency noise in III-V and Si/SiGe HBTs - . IEE Proc. Circuits Devices Syst., 151, 2, p. 138-146 (2004).
(6)...
Transistor MOS et sa technologie de fabrication
(liste non exhaustive)
Synergie Concept, à Meylan http://www.synergie-concept.fr
HTDS, à Massy http://www.htds.fr
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