1.1高阻器材的界说
电子器材或资料按其等效电阻巨细可区分为：高阻器材、中阻器材、低阻器材。而上述三类器材的界说随器材或资料的使用意图和使用范畴的不同而不同。
本项研讨作业从噪声测验的视点来界说和区分上述三类器材。惯例噪声测验办法和测验仪器能够精确丈量等效阻值在50 -106欧之间的器材的噪声，咱们将阻值在该规模内的器材界说为中阻器材。咱们依据传统噪声测验原理，改善已有噪声测验技能和测验办法还能够持续丈量一些等效阻值在该规模之外的器材的噪声，这些器材被界说为低阻器材或高阻器材，其间等效阻值大致在1 -50欧之间的器材被界说为低阻器材，等效阻值大致在10 6 -10 10欧之间的器材被界说为高阻器材。
本研讨中高阻器材阻值规模的下限是10 6欧，这是由于：①依据国内外已有研讨经历，能够被惯例噪声测验办法和仪器精确丈量到噪声的器材的阻值均小于10 6欧②自己查阅过的一切文献中，能用传统电压测验办法丈量到噪声的器材的最高阻值为255K ，刚好处于本区分办法的中阻器材阻值规模上限邻近。③阻值在此边界以上的器材悉数选用了针对高阻器材的特别噪声测验办法。本研讨中高阻器材阻值规模的上限是10G，这是由于：关于最常见的大阻值电阻器、电容器、栅氧化层三类高阻器材或资料来说：①常用电容器的等效绝缘电阻从上百兆欧姆可延伸至上千兆欧姆。再比方，mos器材常用的二氧化硅栅氧化层的厚度从其时工艺极限1.2nm到2.5nm之间的等效电阻的大致规模在10 5 -10 10欧；有噪声研讨含义的高阻值电阻的阻值也大都在10 9以下。②选用本文规划的噪声测验办法能够精确丈量噪声的器材阻值在10 10欧以下。
1.2高阻样品噪声测验的需求
跟着科技的开展，电子器材标准不断缩小、寿数不断添加、功能不断进步。在这种布景下，比如高低温老化法，长期过载应力施加法等传统的可靠性剖析办法所需的时刻在不断添加，耗费的资源和本钱也在上升，因而常常难以满意科研和出产作业的需求。可是根据低频噪声测验技能的可靠性剖析手法以其相关于传统办法共同的优势体现出重要的研讨价值和使用含义。低频噪声测验技能具有耗时短，对器材无损害，对器材缺点灵敏的许多优势，被广泛用于可靠性表征、产品挑选、失效剖析，或被当作样品的功能目标。
现在高阻器材低频噪声测验的需求首要来源于针对mos栅氧化层、高阻值电阻器、电容器这三类器材的噪声测验。近年来国外已有研讨证明上述三类高阻器材的噪声同中低阻器材的噪声相同有重要的研讨价值。
国内对高阻器材噪声测验技能的需求也已开端呈现，体现在针对电容器和电阻器这两种器材的测验需求。西安某电阻浆料厂从前向咱们实验室提出测验阻值较高的电阻浆料低频噪声的要求，但受限于其时测验技能条件，咱们未能进行协作。咱们实验室接受的国内某研讨所的项目中也有经过电容的低频噪声来表征其可靠性的使用研讨。最近国内又有某MLCC电容出产商向咱们提出器材噪声测验要求。
1.3国内外高阻样品噪声测验技能的研讨及使用现状
现在国内外在高阻样品噪声测验方面现已做了探究作业，并针对不同的器材开宣布不同的测验技能，以满意高阻器材噪声测验使用的需求。
1.3.1使用于电容器的测验技能现状
现在针对电容的低频噪声测验技能首要采纳的是一种直接测验噪声的办法。这种办法让来自电容的漏电流噪声经过一个大阻值电阻，然后在大阻值电阻上发生一个电压动摇，以此将漏电流噪声信号转变为电压噪声信号，最终经过测验电压噪声信号来直接测验电容的漏电流噪声。
电容的噪声测验技能使用现状如下：已有研讨发现关于一些常用的电容器（钽电解电容，铝电解电容），漏电流噪声能够用作反映器材质量的功能目标，由于研讨中发现电容的噪声量级与质量成反比 。在另一个电容噪声与寿数的联系的研讨中，研讨者测验了一批铝电解电容在2Hz频点上的噪声功率谱密度，发现该数据与电容的寿数有直接联系，并以这个数据为根底从数学上推导出了一套器材质量挑选办法 。还有研讨比较了被施加反向电应力前后的电容的噪声，发现了电容的噪声在器材遭到反向电应力后起伏添加，阐明噪声对反向应力所构成的介质损害十分灵敏，能够用来挑选出功能较好的器材。另一份研讨 将噪声使用于电容失效机理的剖析。
1.3.2使用于大阻值电阻器的测验技能现状
针对大阻值电阻器的低频噪声测验技能是一种电压噪声测验技能。该测验技能的特点是一次丈量两个样品的总电压噪声，并且能确保进入扩大器的信号中的直流重量不会使扩大器饱满。
大阻值电阻的噪声测验技能使用现状如下：现在国外在航天范畴中发现热辐射仪分辨率会遭到仪器内部大阻值偏置电阻噪声的约束，并以此为布景，提出了特别的测验技能，丈量了超大阻值电阻的低频噪声，并将这种噪声测验办法测到的噪声作为功能目标对电阻进行挑选。该研讨一起将噪声量级巨细作为功能是否进步的规范，提出了一种下降噪声的电路衔接办法，进步了体系的分辨率，使大阻值电阻噪声测验技能完成了有价值的使用。
1.3.3使用于MOS类器材的测验技能现状
针对MOS的噪声测验技能遍及选用了用电放逐大器测流过样品的电流噪声的办法。一套完善的低噪声电放逐大体系的扩大倍数一般很大，能够将弱小的电流噪声信号充沛扩大，因而该技能被用来测验噪声极端弱小的MOS类器材的栅漏电流噪声。
MOS类器材的噪声测验技能使用现状如下：近年来已有低频噪声研讨首要会集在各种资料的MOS栅氧化层的可靠性研讨上。研讨发现MOS类器材的噪声在表征器材可靠性和剖析器材失效机理上有重要的研讨价值，首要体现在三方面：榜首，使用于器材失效机理剖析。有研讨标明栅氧化层在击穿前会发生一系列的爆裂噪声，这些噪声脉冲的频率与击穿的发生时刻有必定联系。研讨者们在爆裂噪声的脉冲频率到达必定临界条件时，及时的消除电应力使器材免于被击穿，以此来更有用的调查挨近击穿时器材功能的改动，然后能够更详尽的研讨导致击穿的原因，进行失效机理研讨。第二，作为功能目标来表征可靠性。跟着器材标准的缩小，现在已呈现了许多不同品种的高K栅介质。可是这些栅介质的漏电流噪声巨细各不相同，有研讨测验了不同栅资料的低频噪声，以噪声量级作为目标，寻觅低噪声的资料来改善工艺。第三，使用于可靠性表征。器材标准缩小后，MOS电容中各种隧穿电流（FN隧穿，直接隧穿，由电应力导致的氧化层圈套隧穿）噪声对体系影响越来越显着。有研讨者[2]研讨了各种隧穿电流噪声与CMOS超大规模集成电路可靠性之间的联系。
第二章低频噪声测验技能理论
本章首要论述了低频噪声的物理根底、测验技能的要求和完成计划。
2.1噪声的物理理论
2.1.1低频噪声的界说
当给器材（如电阻器、电容器）两头施加直流偏压V时，器材内部电荷会发生定向移动构成电流，可是该电流的瞬时值却是随机涨落的，因而测验器材两头电压时实践测得的是直流电压V（或电流I）和随机涨落导致的沟通电压Vn（或电流In）两种成分的叠加。
这种涨落是由器材内载流子的随机涨落和器材中的缺点对载流子的随机抓获、开释以及晶界势垒对载流子的散射等多种原因导致的。咱们将这种电流的随机涨落称为噪声。如图2.1所示，将样品R接入电路时，不只有直流源V的效果，电路中还会发生低频噪声，一般将其等效为电路中的一个沟通信号源V n。
