Study of correlation in random telegraph signal noise

Abstract

This thesis presents an analysis method used to obtain a noise model that estimates low frequency noise (LFN) in metal-oxide-semiconductor (MOS) transistors. The analysis method provides a replicable and systematic procedure to extract the parameters for the model. This model includes factors for potential correlations among noise sources. The design and implementation of an automation process to perform noise measurements is also described. This allows for studying the effect of including factors for potential correlation in noise estimation. The correlation factors include the potential interaction between internal noise sources, and between the device under test (DUT) and the measurement circuit, in a low frequency (LF) bandwidth. The model and the parameter extraction procedure were validated by comparing simulation data with experimental measurements. The effect of the correlations was determined by comparing simulation results with and without correlation against experimental measurements. To support the results of this comparison an experimental correlation analysis was performed. The correlation analysis and the comparison results showed that the effect of correlations in the low frequency noise estimation is insignificant, and does not improve the noise estimation.

Esta tesis presenta un procedimiento de análisis utilizado para obtener un modelo que estima ruido de baja frecuencia (RBF) en transistores de metal-óxido-semiconductor (MOS). El método de análisis provee un procedimiento replicable y sistemático para extraer los parámetros del modelo. Este modelo incluye los posibles factores de correlación entre las fuentes de ruido. Además, se describe la implementación y el diseño de un procedimiento para realizar mediciones de ruido. Esto permite estudiar el efecto de incluir factores potenciales de correlación a la hora de hacer una estimación del ruido. Los factores de correlación incluyen la interacción entre las fuentes de ruido, y entre el dispositivo bajo prueba (DUT) y el circuito de medida; todas dentro del ancho de banda del RBF. El modelo y el procedimiento para extraer los parámetros se validó comparando datos de simulación con mediciones experimentales. El efecto de las correlaciones se determinó comparando resultados de simulación con y sin correlación con mediciones experimentales. Para apoyar los resultados de esta comparación se llevó a cabo un análisis de correlación experimental. El análisis de correlación y los resultados de la comparación mostraron que el efecto de las correlaciones en la estimación de ruido de baja frecuencia es insignificante y no mejora la estimación del ruido.