电感值测量方法技术

一种电感值测量方法，它是测量在半导体衬底上设置的电感器的电感值的电感值测量方法，其特征在于：　　　　包括：　　　　对其主电极与上述电感器的一端连接的控制晶体管的控制电极以恒定的周期施加电压，使电流脉冲流过上述电感器的步骤；　　　　借助于与上述电感器的另一端连接的第１测量系统，测量在上述电流脉冲的上升和下降期间流过的电流的步骤；以及　　　　借助于经电阻与上述控制晶体管的上述主电极连接的第２测量系统，测量在上述电流脉冲的上升和下降期间流过的电流的步骤，　　　　上述第１测量系统包括：　　　　测量在上述电流脉冲的上升期间流过的电流的第１测量线；以及　　　　测量在上述电流脉冲的下降期间流过的电流的第２测量线，　　　　上述第２测量系统包括：　　　　测量在上述电流脉冲的上升期间流过的电流的第３测量线；以及　　　　测量在上述电流脉冲的下降期间流过的电流的第４测量线，　　　　通过将流过上述电感器的电流分离成在上述电流脉冲的上升期间流过的电流和在下降期间流过的电流进行测量，来测量上述电感器的电感值。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在半导体器件中包含的电感值测量装置和测量方法，特别是涉及不仅能测量电感器的电感，而且还能测量寄生电阻和电感的寄生电容的测量装置和测量方法。现有技术在RF(射频)模拟器件或高速数字器件中使用了电压控制振荡器(VCO)和PLL(锁相环)。在RF模拟器件中，为产生通信用载波使用了VCO和PLL。另外，在高速数字器件中，为得到数据的同步，使用了VCO和PLL。VCO借助于电感器L和可变电容器C的LC振荡来产生波。由于谐振频率与 (LC)成反比，所以借助于可变电容器C可以将振荡频率设定成规定值。另外，为了锁定所设定的频率振荡状态，使用了PLL，但是，PLL是检测输入频率的变动并进行校正的电路，它根据校正信号调整VCO的振荡频率。作为在半导体器件中设置的电感元件之一，使用了螺旋式电感器。螺旋式电感器通过以在平面视图上其形状为螺旋状的方式在半导体衬底上设置金属布线而形成。这里，Q值是表示电感器的效率的指数。Q值被定义为电感器(或电容器)中存储的能量对1个振荡周期的能量损耗的比，这意味着Q值越大，效率越高。于是，对于振荡器，当以振荡波的振幅为纵轴，以时间轴为横轴作图时，Q值越大，跳动幅度越小。跳动意味着时间偏离，Q值越大，振荡波的时间偏离越小。另外，当以横轴表示频率，画出振荡波的频谱时，Q值越大，频谱的半宽度越小。即，Q值越大，意味着向规定的振荡频率收敛得越快。因此，Q值是决定VCO振荡性能的因子。这里返回到螺旋式电感器的话题。根据上述定义，1个振荡周期的能量损耗越大，Q值越小。而且，在螺旋式电感器的能量损耗因素中，有导体损耗、静电感应损耗、电磁感应损耗(涡电流)这3种因素。所谓导体损耗，系指由构成螺旋式电感器的金属布线的电阻引起的能量损耗。所谓静电感应损耗，系指电流经构成螺旋式电感器的金属布线和半导体衬底的寄生电容在衬底中流动，该电流的能量在衬底中的消耗所引起的能量损耗。另外，所谓电磁感应损耗(涡电流)，系指在螺旋式电感器工作时，电流在金属布线中流动，而产生由该电流随时间变化而引起的电磁感应，从而在半导体衬底中产生涡电流(eddycurrent)，涡电流的能量在衬底中消耗所引起的损耗。这样，螺旋式电感器的能量损耗的结构是复杂的，求出其电感值并不容易，不过迄今已提出了多种测量方法。例如，在专利文献1中公开了如下的方法通过对由结合了对螺旋式电感器的入射波和反射波的矩阵定义的散射参数(S参数)进行测量而得到反射系数，再通过制作Smith曲线图来求出螺旋式电感器的电感值和电阻值。另外，在专利文献2中，公开了在电感器上流过可变电流以测量电压，根据该电压值计算出电感值的方法。特开2000-28662号公报(第7栏～第9栏，图1) 特开2-300670号公报(第4栏～第6栏，第1图)现在存在为了在1GHz以上的高频频段进行测量，S参数易受测量环境的噪声的影响的问题。例如，与测量装置连接的探针接触半导体器件的连接焊区的压力、测量装置对器件施加的电压值的微小变化都对测量值产生大的影响。因此，存在如下问题由于探针对连接焊区的压力因测量人员而异，所以信号的反射发生变化，产生测量误差，以及测量装置达到稳定需要数小时的等待时间等。另外，由于在高频下进行测量，因静电感应、电磁感应形成的寄生元件成为妨碍提高电感值的测量精度的主要原因。
技术实现思路
本专利技术是为了解决上述问题而进行的，提出了简易而精度高的电感值测量装置和测量方法。本专利技术第1方面所述的是测量在半导体衬底上设置的电感器的电感值的，它包括以恒定的周期对其主电极与上述电感器的一端连接的控制晶体管的控制电极施加电压，使电流脉冲流过上述电感器的步骤；借助于与上述电感器的另一端连接的第1测量系统，测量在上述电流脉冲的上升和下降期间流过的电流的步骤；以及借助于经电阻与上述控制晶体管的上述主电极连接的第2测量系统，测量在上述电流脉冲的上升和下降期间流过的电流的步骤，上述第1测量系统包括测量在上述电流脉冲的上升期间流过的电流的第1测量线；以及测量在上述电流脉冲的下降期间流过的电流的第2测量线，上述第2测量系统包括测量在上述电流脉冲的上升期间流过的电流的第3测量线；以及测量在上述电流脉冲的下降期间流过的电流的第4测量线，通过将流过上述电感器的电流分离成在上述电流脉冲的上升期间流过的电流和在下降期间流过的电流进行测量，来测量上述电感器的电感值。附图说明图1是说明本专利技术的电感值测量装置的开发经过的图。图2是说明本专利技术的电感值测量装置的开发经过的图。图3是示出本专利技术的电感值测量装置的结构的电路图。图4是说明本专利技术的电感值测量装置的工作的时序图。图5是示出为测量电感器的寄生电容所使用的脉冲信号的图。具体实施例方式本专利技术实施例的电感值测量装置的特征在于，使电流脉冲以恒定的周期经晶体管流到电感器，通过将流过该电感器的电流分离成在电流脉冲的上升期间和下降期间流过的电流来进行测量。<A.专利技术经过> 作为使电流流过电感器，对电感值进行测量的方法，专利技术者研究出图1所示的电感值测量装置90。如图1所示，电感值测量装置90具有如下结构将P沟道型MOS晶体管MP11的漏极与作为测量对象的电感器L11的一端连接，接入对MOS晶体管MP11的源极施加电压Vdd的电源PS，使电感器L11的另一端经电流测量器AM11与地GND连接。另外，将与在电感器L11与MOS晶体管MP11之间存在的寄生电阻R11有相等的电阻值的虚设电阻R12连接在MOS晶体管MP11的漏极与地GND之间，将电流测量器AM12连接在虚设电阻R12与地GND之间。另外，设MOS晶体管MP11、电阻R12和电感器L11的连接节点为节点N11。在这种结构的电感值测量装置90中，当对MOS晶体管MP11的栅极输入在电压Vdd与比电压Vdd低的电压Vss之间转变的恒定周期T的脉冲信号Gp时，在电感器L11中流过脉冲状的电流。在图2中示出了脉冲信号Gp的波形。另外，在P沟道型MOS晶体管MP11的场合，当电压Vss被施加至栅极时，成为开态。这里，使脉冲状的电流流过电感器L11，用电流测量器AM11测量流过电感器L11的电流I1，以及用电流测量器AM12测量流过虚设电阻R12的电流I2，通过取两者之差可以消除电阻分量。另一方面，在电感器L11的两端产生的电位差V可以用下面的式(1)表示。V=LdIdt···(1)]]>即，只是当存在电流随时间变化时，才产生电压V。还有，当电流I随时间增加时，电压V为正值，当电流I随时间减小时，电压V为负值。另外，当电流恒定时，电压V为0。这里，当设寄生电阻R11的电阻值和流过的电流分别为R11和I11虚设电阻R12的电阻值和流过的电流分别为R12和I12时，节点N11的节点方程可以用下面的式(2)表示。LdIdt+R11I11=R12I12···(2)]]>将上面式(2)左边的R11I11移项至右边，对两边在时间0～T的期间内进行积分，可得下面的式(3)。L∫0TdIdtdt=&本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：国清辰也，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：