一种毫米波器件在片测试结构的去嵌方法技术

本发明专利技术公开了一种毫米波器件在片测试结构的去嵌方法，包括如下步骤：S01：在硅衬底上形成待测器件及其对应的开路去嵌结构和短路去嵌结构；S02：对上述待测器件、开路去嵌结构和短路去嵌结构进行S参数测试；S03：应用电磁场仿真模型仿真一个平板电容，该平板电容用于模拟上述开路去嵌结构中产生的寄生电容；并得出该电容的附加电容值；S04：将上述测试所得开路去嵌结构的S参数转换为Y参数，去除开路去嵌结构中的附加电容，并进一步去嵌计算，得出待测器件本身的S参数。本发明专利技术公开的一种毫米波器件在片测试结构的去嵌方法，可以去除PAD结构和附带连线之间引起的在片测试结构的寄生效应，在射频微波毫米波应用中有较好的前景。

A de embedding method for millimeter wave device in chip test structure

The invention discloses a millimeter wave device on-chip test structure de-embedding method, which comprises the following steps: S01: forming the device to be tested on a silicon substrate, corresponding open-circuit de-embedding structure and short-circuit de-embedding structure; S02: testing the S parameters of the device to be tested, open-circuit de-embedding structure and short-circuit de-embedding structure; S03: applying electricity; The magnetic field simulation model simulates a planar capacitor, which is used to simulate the parasitic capacitance generated in the open-circuit de-embedded structure, and obtains the additional capacitance value of the capacitor. The S parameters of the device to be measured are calculated. The invention discloses a millimeter wave device de-embedding method in chip test structure, which can eliminate the parasitic effect in chip test structure caused by the PAD structure and the attached wiring, and has a good prospect in the application of radio frequency microwave and millimeter wave.

【技术实现步骤摘要】
一种毫米波器件在片测试结构的去嵌方法
本专利技术涉及半导体集成电路领域，具体涉及一种毫米波器件在片测试结构的去嵌方法。
技术介绍
随着硅基集成电路工艺的快速发展，晶体管特征尺寸下降到100纳米以下，特征频率达到100吉赫兹以上，基于CMOS技术的集成电路已经可以应用于微波与毫米波电路领域。为了提高集成电路的设计速度，加快产品上市时间，在采用CMOS工艺设计射频微波集成电路时需要精确的器件模型来保证电路仿真与测试结果的一致性，这就需要为电路设计提供精确的射频微波器件模型，当在晶圆上直接测量微波器件的散射S参数时，由于芯片上的集成器件尺寸非常小，必须通过在器件上附加金属连线与测试金属衬垫(PAD)，和GSG微波探针在测试时连接，从而可以测量被测器件的微波特性。这样的测试结构通常由PAD、附带连线和被测器件组成，PAD将探针与被测器件连接，附带连线将被测器件与PAD相连接，PAD给测试带来寄生电容，附带连线则带来寄生电阻和寄生电感，因此，在对半导体器件进行特性表征之前必须从测试的S参数中剥离PAD与附带连线的影响，称为去嵌过程。现有技术中常用的去嵌方法去开路短路去嵌法，其具体步骤为：步骤1：如附图2所示，在硅衬底上形成待测器件，并在与待测器件同一硅衬底上分别形成待测器件相对应的开路去嵌结构和短路去嵌结构，如附图3、4所示；待测器件、开路去嵌结构和短路去嵌结构均含有PAD和附带连线；步骤2：对上述待测器件、开路去嵌结构和短路去嵌结构进行S参数测试，得到待测器件的S参数Smea、开路去嵌结构的S参数Sopen和短路去嵌结构的S参数Sshort；步骤3：将上述待测器件、开路去嵌结构和短路去嵌结构的S参数转换为Y参数，分别得到待测器件的Y参数Ymea、开路去嵌结构的Y参数Yopen和短路去嵌结构的Y参数Yshort；基于上述Y参数，计算Ymea-open＝Ymea-Yopen；将得到的Ymea-open转换为对应的Z参数，得到Zmea-open；如此一来，便去除了待测器件两端口之间并联的寄生。步骤4：计算Yshort-open＝Yshort-Yopen；将上述得到的Yshort-open转换为对应的Z参数，得到Zshort-open，得到的是短路去嵌结构去除两端口间并联寄生电阻后的Z参数，通过将Zmea-open和Zshort-open相减得到待测器件本身的精确Z参数：Zdevice＝Zmea-open-Zshort-open，这样一来，去除了待测器件两端口之间的串联寄生。将待测器件本身的精确Z参数转换回S参数，即可得待测器件本身的精确S参数。但是，现有的开路短路去嵌法中开路去嵌结构只是简单移除了待测器件，保留了PAD和附带连线，随着应用频段的越来越高，附带连线间因为断路而产生的电容越来越难以被忽略，如附图5所示。所以现有的开路短路去嵌算法中Sopen实际上不只是开路去嵌结构的s参数，还附带有额外的寄生电容Cj。随着应用频段的提高，若还继续按照传统的去嵌方法进行计算，由于计生电容产生的误差会使得最终计算结果远远差异于待测器件本身的S参数。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术所要解决的技术问题为提供一种毫米波器件在片测试结构的去嵌方法，可以去除探针PAD结构和附带连线之间引起的在片测试结构的寄生效应，在射频微波毫米波应用中有较好的前景。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种毫米波器件在片测试结构的去嵌方法，包括如下步骤：S01：在硅衬底上形成待测器件，并在同一衬底上同时形成待测器件相对应的开路去嵌结构和短路去嵌结构；所述待测器件、开路去嵌结构和短路去嵌结构均含有附带连线和在片测试PAD；S02：对上述待测器件、开路去嵌结构和短路去嵌结构进行S参数测试，得到待测器件的S参数Smea、开路去嵌结构的S参数Sopen和短路去嵌结构的S参数Sshort；S03：应用电磁场仿真模型仿真一个平板电容，该平板电容用于模拟上述开路去嵌结构中去除待测器件之后所述附带连线之间产生的电容；利用与所述待测器件相同材质和制备工艺的无源器件对上述电磁场仿真模型所处的环境进行训练，得出与所处环境相关的仿真参数，利用校准后的含有仿真参数的电磁场仿真模型仿真该平板电容，得出该平板电容的Y参数YCj及其附加电容值Cj；S04：将步骤S02中测试所得的S参数转换为Y参数，分别得到待测器件的Y参数Ymea、开路去嵌结构的Y参数Yopen和短路去嵌结构的Y参数Yshort，计算出待测器件本身的S参数，具体计算过程为：S041：计算开路去嵌结构去除寄生电容之后的Y参数：Y’open＝Yopen-YCj；S042：基于上述Y参数，计算Y’mea-open＝Ymea-Y’open；S043：基于上述Y参数，计算Y’short-open＝Yshort-Y’open；S044：将上述得到的Y’mea-open和Y’short-open转换为对应的Z参数，得到Z’mea-open和Z’short-open，；S045：通过将Z’mea-open和Z’short-open相减得到待测器件本身的精确Z参数：Z’device＝Z’mea-open-Z’short-open，将待测器件本身的精确Z参数转换回S参数，即可得待测器件本身的精确S参数。进一步地，所述步骤S03中对电磁场仿真模型所处的环境进行训练的具体过程为：S031：在硅衬底上制备与所述待测器件具有相同材质和制备工艺的无源器件，并在与器件同一硅衬底上分别形成该无源器件相对应的开路结构和短路结构；S032：对上述无源器件、开路结构和短路结构进行S参数测试，得到无源器件的S参数S”mea、开路结构的S参数S”open和短路结构的S参数S”short，按照开路短路去嵌法得出无源器件在低频下的精准S参数；S033：采用上述无源器件的尺寸以及对应的精准S参数对电磁场仿真模型所处的环境进行训练，得出准确的与环境相关的仿真参数。进一步地，所述步骤S032中按照开路短路去嵌法得出无源器件在低频下的精准S参数的具体步骤为：S0321：将上述测试所得的无源器件、开路结构和短路结构的S参数转换为Y参数，分别得到无源器件的Y参数Y”mea、开路结构的Y参数Y”open和短路结构的Y参数Y”short；S0322：基于上述Y参数，计算Y”mea-open＝Y”mea-Y”open；计算Y”short-open＝Y”short-Y”open；S0323：将上述得到的Y”mea-open和Y”short-open转换为对应的Z参数，得到Z”mea-open和Z”short-open，通过将Z”mea-open和Z”short-open相减得到无源器件本身的精确Z参数：Z”device＝Z”mea-open-Z”short-open，将无源器件本身的精确Z参数转换回S参数，即可得无源器件本身的精确S参数。进一步地，采用所述无源器件的多种器件尺寸，并分别重复步骤S031-S032，通过不同尺寸的多个无源器件以及相对应的精确S参数来校验仿真参数。进一步地，所述无源器件为传输线器件或螺旋电感器件。进一步地，所述与环境相关的仿真参数包括所述在片测试PAD、无源器件和附件连线的电导率、无源器件周边介质、无源器件与衬底之间介质的介电常数和损耗本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种毫米波器件在片测试结构的去嵌方法，其特征在于，包括如下步骤：S01：在硅衬底上形成待测器件，并在同一衬底上同时形成待测器件相对应的开路去嵌结构和短路去嵌结构；所述待测器件、开路去嵌结构和短路去嵌结构均含有附带连线和在片测试PAD；S02：对上述待测器件、开路去嵌结构和短路去嵌结构进行S参数测试，得到待测器件的S参数Smea、开路去嵌结构的S参数Sopen和短路去嵌结构的S参数Sshort；S03：应用电磁场仿真模型仿真一个平板电容，该平板电容用于模拟上述开路去嵌结构中所述附带连线之间产生的电容；利用与所述待测器件相同材质和制备工艺的无源器件对上述电磁场仿真模型所处的环境进行训练，得出与所处环境相关的仿真参数，利用校准后的含有仿真参数的电磁场仿真模型仿真该平板电容，得出该平板电容的Y参数YCj及其附加电容值Cj；S04：将步骤S02中测试所得的S参数转换为Y参数，分别得到待测器件的Y参数Ymea、开路去嵌结构的Y参数Yopen和短路去嵌结构的Y参数Yshort，计算出待测器件本身的S参数，具体计算过程为：S041：计算开路去嵌结构去除寄生电容之后的Y参数：Y’open＝Yopen‑YCj；S042：基于上述Y参数，计算Y’mea‑open＝Ymea‑Y’open；S043：基于上述Y参数，计算Y’short‑open＝Yshort‑Y’open；S044：将上述得到的Y’mea‑open和Y’short‑open转换为对应的Z参数，得到Z’mea‑open和Z’short‑open，；S045：通过将Z’mea‑open和Z’short‑open相减得到待测器件本身的精确Z参数：Z’device＝Z’mea‑open‑Z’short‑open，将待测器件本身的精确Z参数转换回S参数，得到待测器件本身的精确S参数。...

【技术特征摘要】
1.一种毫米波器件在片测试结构的去嵌方法，其特征在于，包括如下步骤：S01：在硅衬底上形成待测器件，并在同一衬底上同时形成待测器件相对应的开路去嵌结构和短路去嵌结构；所述待测器件、开路去嵌结构和短路去嵌结构均含有附带连线和在片测试PAD；S02：对上述待测器件、开路去嵌结构和短路去嵌结构进行S参数测试，得到待测器件的S参数Smea、开路去嵌结构的S参数Sopen和短路去嵌结构的S参数Sshort；S03：应用电磁场仿真模型仿真一个平板电容，该平板电容用于模拟上述开路去嵌结构中所述附带连线之间产生的电容；利用与所述待测器件相同材质和制备工艺的无源器件对上述电磁场仿真模型所处的环境进行训练，得出与所处环境相关的仿真参数，利用校准后的含有仿真参数的电磁场仿真模型仿真该平板电容，得出该平板电容的Y参数YCj及其附加电容值Cj；S04：将步骤S02中测试所得的S参数转换为Y参数，分别得到待测器件的Y参数Ymea、开路去嵌结构的Y参数Yopen和短路去嵌结构的Y参数Yshort，计算出待测器件本身的S参数，具体计算过程为：S041：计算开路去嵌结构去除寄生电容之后的Y参数：Y’open＝Yopen-YCj；S042：基于上述Y参数，计算Y’mea-open＝Ymea-Y’open；S043：基于上述Y参数，计算Y’short-open＝Yshort-Y’open；S044：将上述得到的Y’mea-open和Y’short-open转换为对应的Z参数，得到Z’mea-open和Z’short-open，；S045：通过将Z’mea-open和Z’short-open相减得到待测器件本身的精确Z参数：Z’device＝Z’mea-open-Z’short-open，将待测器件本身的精确Z参数转换回S参数，得到待测器件本身的精确S参数。2.根据权利要求1所述的一种毫米波器件在片测试结构的去嵌方法，其特征在于，所述步骤S03中对电磁场仿真模型所处的环境进行训练的具体过程为：S031：在硅衬底上制备与所述待测器件具有相同材质和制备工艺的无源器件，并在与器件同一硅衬底上分别形成该无源器件相对应的开路结构和短路结构；S032：对上述无源器件、开路结构和短路结构进行S参数测试，得到无源器件的S参数S”mea、开路结构的S参数S”open和短路结构的S参数S”short，按照开路短路去嵌法得出无源器件在低频下的精准S参数；S033：...

【专利技术属性】
技术研发人员：王全，刘林林，冯悦怡，
申请(专利权)人：上海集成电路研发中心有限公司，成都微光集电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31