2-1 雜訊簡介
在不同的元件中，低頻雜訊與高頻雜訊皆扮演著重要的角色，半 導體材料如果不是在絕對零度的環境下，導體中的電子或電洞會受到 溫度而激發，產生隨機的擾動，在元件內發生的雜訊大概分為三種:
熱雜訊(thermal noise)、閃爍雜訊 1/f (flicker noise)和散射雜訊(shot noise)。熱雜訊在電阻性的材料中，會因熱擾動而造成元件內產生隨 機的速度擾動，像布朗運動(Brownian motion)的機制則是熱雜訊的來 源。1/f 或被稱為閃爍雜訊是在低頻下所特有的，主要是因為接面不 同所造成不規則的跳動。射雜訊則是出現在二極體電流內的脈衝起 伏，簡單的射雜訊就是指由隨機射出，在傳輸過程中，沒有相互作用 力的孤立載子所形成的電流脈衝起伏。[10]
2-2 低頻雜訊 (Low-Frequency Noise)
最廣為討論的雜訊源為閃爍雜訊(flicker noise)，因為其常量測出 如圖 11 中 1/f 的曲線所以又稱 flicker noise 為 1/f noise，而低頻雜訊 產生雜訊源的可能原因為氧化層或晶格中的缺陷捕捉(capture)或釋放 (emission)通道載子所形成的擾動，通常與材料缺陷或通道界面懸浮 鍵結有關。由於氧化層中的 trap 對通道載子捕捉及釋放的動作造成訊 號的干擾，以及載子被缺陷或通道界面的懸浮鍵結捕獲後，對於通道 中的載子引發庫侖散射效應，造成通道界面載子數目發生遷移擾動，
其兩種發生之現象皆會造成 drain 端電流的擾動且電阻會有忽高忽低 的變化，因此，對於氧化層之品質與可靠性探討，1/f noise 為一重 要的指標。
2-3 隨機電報信號雜訊 (Random Telegraph Noise)
圖 12 Nanowire FinFET 的多層次 RTN[13]
2-3.1 RTN 分析
2.非傳統的分析方式-
依不同結構有不同的分析公式
(1) Silicon Nanowire Transistor
以矽奈米線(silicon nanowire transistor)來說，圖 15 顯示的是沒有 受到雜訊影響的正常電流，一個獨立的缺陷是否為中性或是帶電性，
可經由電流的擾動行為來觀察與判斷，在圖 16 中，可看出是四個層 次的雜訊，所以可以得知有兩個獨立的 trap，除此之外還可以看到元 件 A 與元件 B 所量測到的雜訊頻率不一樣，元件 B 的雜訊頻率較大 稱其 trap 為 fast trap，而元件 A 的 trap 則為 slow trap。透過以下(4)~(6) 推導出來的公式，可以求出 trap 之 x 與 y 的位置，source 到 drain 的 方向為 yT而通道往 gate 的方向為 xT。圖 17 為計算出的結果位置圖，
顯示 fast trap 比 slow trap 更靠近 gate 附近。
圖 16 顯示出有兩個獨立的 trap[15]
(4)
(5)
(6)
(2) High-k dielectric MOSFET
在元件尺寸縮小後，傳統用來當閘極與通道間氧化層的 SiO2 已 經無法阻擋閘極的漏電流了，因此發展出 High K 材料的氧化層，高 介電係數的材質可以使電容值 COX增加，進而增加電流值 ID。為了精 確的分析 high-k dielectric device 中的 RTN，得先確定 trap 的位置是在 high-k layer 或在 interfacial layer (IL)。無論 trap 是在 high-k dielectric layer 或在 interfacial layer、電子穿隧是從通道還是從閘電極，都可以 利用下面圖 18 中的兩個表格來計算出 trap 的位置。