On-wafer noise parameter measurement is very important for the transistor characterization and development, and for the design of low noise microwave circuits and systems. At present several microwave noise parameter test sets are available. To check the accuracy of the noise parameter test sets, users rely on a verification procedure to derive confidence in the measurements.
Noise standards are usually passive devices, so their noise parameters can be easily calculated from their measured S-parameter. And we can confirm the accuracy of the measurement system by comparing the measured noise parameters of noise standard and the calculated ones.
An on-wafer noise verification standard must satisfy following two conditions. At first, it must shows similar noise parameters and S-parameters of the active device under consideration. And the verification circuit is compact enough to be realized on-wafer.
But, presently available noise standards are rare and not adequate for on-wafer noise measurement. So in this thesis, we proposed a new, simple and repeatable noise standard after a systematic approach. It is a RC $\pi$-network with 3 resistors and 3 capacitors and it successfully provides similar noise parameters and S-parameters of the active devices under consideration from 1 to 3GHz. Some variations in RC values form process variation makes no problem. So the proposed noise standard is a good noise standard for low frequency(1~3GHz) on wafer measurement. And specially with the method used in this thesis we can make another noise standard for FETs with any size or any bias.
Noise parameter의 on-wafer 측정은 트랜지스터의 분석 및 개발 그리고 저잡음 MMIC 회로의 설계 등에 있어 매우 중요하다. On-wafer noise 측정을 위해서는 여러 가지 측정 장비들이 사용되고 있는데 이들의 정확성을 판단하기 위해서 noise standard가 사용되게 된다. Noise standard들은 대개 수동소자로서 측정된 S-parameter로부터 noise parameter들을 예측할 수 있으므로, 이 예측된 값과 실제로 noise parameter를 측정하여 얻은 값을 비교함으로써 측정 시스템의 정확성을 판단할 수 있다.
On-wafer noise standard로 사용되기 위해서는 우선 noise parameter와 S-parameter의 특성이 우리가 측정하려는 FET와 비슷하여야 하며 또한 wafer 상에 쉽게 구현될 수 있을 만큼 간단해야 한다.
하지만 on-wafer noise 측정의 검증을 위한 standard는 활용 가능한 종류들이 많지 않으며, 특성도 만족스럽지 못하다. 따라서 이 논문에서는 체계적인 접근 방법을 통하여 간단하면서도 누구라도 재현 가능한 on-wafer 측정용 noise standard들을 제안하였다.
본 논문에서 제안된 noise standard는 저항과 capacitor 각각 3개씩으로 구성된 RC $\pi$-network이다. 그리고 제안된 noise standard는 1~3GHz 영역에서 실제의 FET와 그 절대값과 주파수 동작이 비슷한 noise parameter와 S-parameter를 나타내며, 또, 공정에 따른 RC 값의 변화에도 크게 영향을 받지 않는다. 따라서, 제안된 noise standard는 현재까지의 noise standard들과는 달리 1~3GHz 대역의 on-wafer 측정에 가장 적합한 noise standard라고 할 수 있다. 특히, 체계적인 접근 방법으로 인해 여러가지 size, bias의 FET에 대해서도 적용될 수 있다는 장점을 가진다.
