一种基于2x-thru直通结构的二极管在片去嵌方法技术

本发明专利技术公开了一种基于2x

【技术实现步骤摘要】
一种基于2x
‑
thru直通结构的二极管在片去嵌方法


[0001]本专利技术涉及射频微波测量
，具体涉及一种砷化镓集成电路工艺下基于2x
‑
thru直通结构的二极管在片去嵌方法和计算机设备。

技术介绍

[0002]去嵌是将电参考面从测量参考平面转移到本征待测参考平面，从而消除夹具多余影响。对于无源元件或有源元件的测量，都需要一个专用的夹具来协助获取被测件的微波特性，在片测量中，来自焊盘金属互连和衬底造成的寄生元件极大地影响了实际待测件的微波性能。随着频率的升高，寄生变得异常复杂，为了消除待测件的寄生效应，获得待测件的本征参数，去嵌研究是必然趋势。
[0003]夹具去嵌的数学本质是通过测试夹具的ABCD矩阵或T矩阵的逆乘以Total(夹具+DUT+夹具)的ABCD矩阵或T矩阵计算得到待测器件(DUT)的ABCD矩阵或T矩阵。经典的校准和去嵌技术，如经典的直通—反射—线(TRL)、负载
‑
反射—匹配(LRM)、线—反射—线(LRL)、直通—反射—匹配(TRM)和短路—开路—负载
‑
直通(SOLT)，被广泛用于射频微波测量

[0004]经典的去嵌方法，例如TRL校准是通过使用零长度Thru,Reflect(Short,or Open)和Line标准来执行的，而LRM、LRL和TRM都是TRL程序的衍生物。TRL校准族有一定的限制，包括：1)Thru和Line标准件的特征阻抗和传播常数要求相同；2)宽带覆盖需要多种线路标准；3)假设Thru、Reflect和Line标准中的互连是相同的。不论去嵌设计的复杂程度，还是多标准件引入的误差，都会对高频段的去嵌精度产生很大影响。
[0005]申请号为202211098705.2的专利技术专利申请公开了一种砷化镓基集成电路工艺下的去嵌入方法，该方法是基于TRL去嵌技术，步骤如下：构建直通、反射和延长线校准件结构；获取待测件及校准件的S参数；求解引线及焊盘结构引入的八项误差；根据所求八项误差完成对待测件S参数的去嵌；其中引线及焊盘结构引入的八项误差由直通、反射、线校准件的S参数，通过散射参数级联、信号流分析和矩阵恒等的方法求出，并最终根据散射参数级联原理完成对待测件S参数的去嵌。该专利的缺点是：1)标准件过多，TRL校准需要满足延长线与直通的电长度相位差满足20
°
至160
°
，会导致宽频带去嵌会需要多条延长线，标准件数量将会大于4条，多标准件的引入的寄生影响与引入的测量误差都会对去嵌精度产生很大影响。2)此专利的直通件与延长线在超高频频段如30GHz以上，很难保证特征阻抗相同，也会影响去嵌精度。3)此专利仅利用EM仿真模型进行去嵌，如实际流片用实测S参数去嵌，去嵌精度存疑。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种基于2x
‑
thru直通结构的二极管在片去嵌方法，通过仅使用对称设计的零长度Thru标准，大大降低了夹具去嵌入的复杂性，但仍然保持去嵌入结果的准确性，解决了
技术介绍
中提出的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于2x
‑
thru直通结构的二极管在片去嵌方法，包括以下步骤：
[0008]S1、根据待测二极管的引线和焊盘结构，将位于所述待测二极管左右两侧的两个夹具直接相连，从而构建出2x
‑
thru直通校准件；
[0009]S2、在所述待测二极管的集成电路输入端和输出端上分别外接一个直流偏置器，并将两个所述直流偏置器分别与矢量网络分析仪的端口1和端口2连接，以便通过对所述直流偏置器设置不同的直流偏压，而给予所述待测二极管不同的偏置条件；
[0010]S3、利用所述矢量网络分析仪对所述待测二极管和所述2x
‑
thru直通校准件进行校准测量，从而获得所述待测二极管和所述2x
‑
thru直通校准件的S参数；
[0011]S4、将步骤S3中获得的所述2x
‑
thru直通校准件的S参数导入计算机去嵌程序中，求解得到引线和焊盘结构引入的左右两个夹具误差盒的八项误差；
[0012]S5、利用步骤S4中求得的八项误差以及步骤S3中获得的所述待测二极管的S参数，完成对待测二极管S参数的去嵌。
[0013]进一步的，每个所述夹具均包括设置在砷化镓基底上的第一接地过孔、第一接地焊盘、信号焊盘、微带线、第二接地焊盘和第二接地过孔，所述第一接地过孔和所述第二接地过孔以及所述第一接地焊盘和所述第二接地焊盘分别对称设置于所述信号焊盘的两侧，所述第一接地过孔和所述第二接地过孔分别用于将所述第一接地焊盘和所述第二接地焊盘与砷化镓基底下方的信号地连通，所述微带线为用于连接所述信号焊盘与待测二极管的引线，所述第一接地焊盘和所述第二接地焊盘与所述信号焊盘之间的中心距依据测量所用的射频探针中心距为基准进行设置，优选为150μm或250μm。
[0014]进一步的，2x
‑
thru直通校准件中的两个夹具对称设置在所述待测二极管的左右两侧，其中位于所述待测二极管左侧的为第一夹具，位于所述待测二极管右侧的为第二夹具；为实现对待测二极管S参数的精确去嵌，所述第一夹具和所述第二夹具需满足以下条件：
[0015][0016]其中，表达式(1)中为第一夹具的第二端口的参考阻抗，为第二夹具的第一端口的参考阻抗的复共轭；忽略复杂的共轭运算，根据所述2x
‑
thru直通校准件的信号流图，计算得到2x
‑
thru直通校准件的S参数与夹具误差盒的误差项的关系为：
[0017][0018][0019][0020][0021]其中，S
11
、S
22
、S
21
、S
12
为二端口网络的散射矩阵的4个S参数；
[0022]二端口网络S参数入射电压波与反射电压波的关系如表达式(6)所示，a1与a2分别为二端口网络端口1与端口2的入射电压波，b1与b2分别为二端口网络端口1与端口2的反射电压波；
[0023][0024]S
11
定义为端口2匹配时，端口1的反射系数：
[0025][0026]S
22
定义为端口1匹配时，端口2的反射系数：
[0027][0028]S
21
定义为端口2匹配时，端口1到端口2的正向传输系数：
[0029][0030]S
12
定义为端口1匹配时，端口2到端口1的反向传输系数：
[0031][0032]第一夹具误差盒的四个误差项分别为：将第一夹具误差盒的四个误差项代替第一夹具散射矩阵的四个S参数。其中表示第一夹具的S
11
，表示第一夹具的S
12
，表示第一夹具的S
21
，表示第一夹具的S
22...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于2x
‑
thru直通结构的二极管在片去嵌方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、根据待测二极管的引线和焊盘结构，将位于所述待测二极管左右两侧的两个夹具直接相连，从而构建出2x
‑
thru直通校准件；S2、在所述待测二极管的集成电路输入端和输出端上分别外接一个直流偏置器，并将两个所述直流偏置器分别与矢量网络分析仪的端口1和端口2连接，以便通过对所述直流偏置器设置不同大小的直流偏压，所述待测二极管不同的偏置条件；S3、利用所述矢量网络分析仪对所述待测二极管和所述2x
‑
thru直通校准件进行校准测量，从而获得所述待测二极管和所述2x
‑
thru直通校准件的S参数；S4、将步骤S3中获得的所述2x
‑
thru直通校准件的S参数导入计算机去嵌程序中，求解得到引线和焊盘结构引入的左右两个夹具误差盒的八项误差；S5、利用步骤S4中求得的八项误差以及步骤S3中获得的所述待测二极管的S参数，完成对待测二极管S参数的去嵌。2.根据权利要求1所述的二极管在片去嵌方法，其特征在于，每个所述夹具均包括设置在砷化镓基底上的第一接地过孔、第一接地焊盘、信号焊盘、微带线、第二接地焊盘和第二接地过孔，所述第一接地过孔和所述第二接地过孔以及所述第一接地焊盘和所述第二接地焊盘分别对称设置于所述信号焊盘的两侧，所述第一接地过孔和所述第二接地过孔分别用于将所述第一接地焊盘和所述第二接地焊盘与砷化镓基底下方的信号地连通，所述微带线为用于连接所述信号焊盘与待测二极管的引线，所述第一接地焊盘和所述第二接地焊盘与所述信号焊盘之间的中心距依据测量所用的射频探针中心距为基准进行设置，优选为150或250μm。3.根据权利要求2所述的二极管在片去嵌方法，其特征在于，所述2x
‑
thru直通校准件中的两个夹具对称设置在所述待测二极管的左右两侧，其中位于所述待测二极管左侧的为第一夹具，位于所述待测二极管右侧的为第二夹具；为实现对待测二极管S参数的精确去嵌，所述第一夹具和所述第二夹具需满足以下条件：其中，表达式(1)中为第一夹具的第二端口的参考阻抗，为第二夹具的第一端口的参考阻抗的复共轭；忽略复杂的共轭运算，根据所述2x
‑
thru直通校准件的信号流图，计算得到2x
‑
thru直通校准件的S参数与夹具误差盒的误差项的关系为：thru直通校准件的S参数与夹具误差盒的误差项的关系为：thru直通校准件的S参数与夹具误差盒的误差项的关系为：
其中，S
11
、S
22
、S
21
、S
12
为二端口网络的散射矩阵的4个S参数；二端口网络S参数入射电压波与反射电压波的关系如表达式(6)所示，a1与a2分别为二端口网络端口1与端口2的入射电压波，b1与b2分别为二端口网络端口1与端口2的反射电压波；S
11
定义为端口2匹配时，端口1的反射系数：S
22
定义为端口1匹配时，端口2的反射系数：S
21
定义为端口2匹配时，端口1到端口2的正向传输系数：S
12
定义为端口1匹配时，端口2到端口1的反向传输系数：定义为端口1匹配时，端口2到端口1的反向传输系数：分别为第一夹具误差盒的四个误差项；分别为第二夹具误差盒的四个误差项；表达式(2)
‑
(5)中，在假设和相等以及和相等且理想的情况下，和是相同的。4.根据权利要求3所述的二极管在片去嵌方法，其特征在于，所述直流偏置器包括与第一夹具相连的第一直流偏置器和与第二夹具相连的第二直流偏置器，所述第一直流偏置器的射频输入端接入矢量网络分析仪的端口1，所述第一直流偏置器的射频输出端接入射频探针，所述第一直流偏置器的DC偏置端接入直流电压源；所述第二直流偏置器的射频输入端接入射频探针，所述第二直流偏置器的射频输出端接入矢量网络分析仪的端口2，所述第二直流偏置器的DC偏置端接入接地端。5.根据权利要求3所述的二极管在片去嵌方法，其特征在于，所述步骤S3中，对所述2x
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thru直通校准件和所述待测二极管的S参数进行测量时，需要探针台与矢量网络分析仪先行完成0
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40GHz的在片校准，再进行在片测量，并保存实测2x
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thru直通校准件与待测二极管的S参数。6.根据权利要求3所述的二极管在片去嵌方法，其特征在于，所述步骤S4中，所述夹具
误差盒的八项误差的求解步骤具体为：S4.1、从所述2x
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thru直通校准件的S参数里提取变量S
21
与S
11
；S4.2、先对变量S
21
进行直流插值得到零频...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚三锋，郭志清，
申请(专利权)人：湖南芯引向科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：