本发明专利技术公开了一种微波GaAs衬底在片S参数微带线TRL校准件，涉及微波/毫米波S参数测试技术领域。包括GaAs衬底层，所述GaAs衬底层下表面连接有金属层，其上表面设有直通标准件Thru、反射标准件Reflect和传输线标准件Line的图形结构，所述直通标准件Thru、反射标准件Reflect和传输线标准件Line的地压点分别通过贯穿GaAs衬底层的接地柱与所述金属层连接，所述GaAs衬底层设有与接地柱相适配的接地通孔。本发明专利技术采用与被测件相同的GaAs流片工艺制作。在微波单片电路管芯模型参数提取时使用该校准件，可使校准后的参考平面位于管芯根部，提高模型提取的准确度。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种微波GaAs衬底在片S参数微带线TRL校准件，涉及微波/毫米波S参数测试
。包括GaAs衬底层，所述GaAs衬底层下表面连接有金属层，其上表面设有直通标准件Thru、反射标准件Reflect和传输线标准件Line的图形结构，所述直通标准件Thru、反射标准件Reflect和传输线标准件Line的地压点分别通过贯穿GaAs衬底层的接地柱与所述金属层连接，所述GaAs衬底层设有与接地柱相适配的接地通孔。本专利技术采用与被测件相同的GaAs流片工艺制作。在微波单片电路管芯模型参数提取时使用该校准件，可使校准后的参考平面位于管芯根部，提高模型提取的准确度。【专利说明】微波GaAs衬底在片S参数微带线TRL校准件
本专利技术涉及微波/毫米波S参数测试
。
技术介绍
在片测试(直接对集成器件的裸芯片进行电气特性测试）技术是一种广泛应用于 MMIC和高速集成电路研究与生产的新型测试技术。常见的芯片测试参数包括直流参数（电 压、电流、电容等)和微波参数（S参数、功率、噪声等)。W微波S参数为例，所需测试仪器通 常为矢量网络分析仪，其仪器输入/输出端口形式通常为同轴和波导，无法直接与芯片进 行连接。在微波探针头专利技术之前，芯片的S参数测试都是封装后在测试夹具上进行，显然其 测量结果包含了封装的探针尖和探针头的说法，实现了对裸芯片的直接测量，为了进一步 提高成品率，降低芯片生产成本，特别是芯片表征和质量控制成本，必须实现对在片级S参 数的精确测量，而在片S参数的精确测量是建立在测量之前对矢量网络分析仪进行在片精 确校准基础上，因此业内对在片S参数校准件的研究给予了极大的关注。 由幅值和相位信息组成的S参数代表了特定阻抗和指定参考面下的微波网络中 入射波与反射波之间的关系。因此在片S参数校准件的作用就是在指定参考面(一般是被 测件直接连接测量系统的测量平面）和固定阻抗(一般是50 Q )下修正测量装置的系统误 差，达到提高测量精度的目的。 由于off wafer校准件针对的被测件种类相对较多，基本满足工业级测量精度 要求，所W当前商用的在片校准件都是选择off wafer校准件(如化scade公司生产的 101-190C校准件)。其特点是：校准阻抗50 Q，校准参考平面为探针头处，在工程测量中存 在的问题如下： 对于晶体管模型的建立，晶体管管芯模型的准确与否，直接决定了微波单片电路设计 仿真值与实际测试值的吻合程度。因此对于微波单片电路设计者来说，更加关也微波单片 电路中管芯模型参数的准确程度。有了准确无误的管芯模型，微波单片电路的设计者就可 W利用微波仿真软件对单片电路进行准确仿真，减少反复流片次数，节约成本。 为了实现在片S参数准确测量，在DUT两侧设计了探针压点和微带线，用于微波 探针到被测器件的连接过渡，探针压点的结构尺寸相对比较固定，但是微带线的长度则根 据产品性能、封装W及版图设计规则要求经常在一定范围内变化。为了获得DUT精确的S 参数测量结果，要求在片矢网校准参考面位于DUT的根部。但是通常off wafer校准件的 参考平面位于探针头部位，如果直接测量DUT，测量结果将是DUT和输入/输出两端探针 压点和微带线级联的微波网络S参数。解决的办法有两个途径；一个是去除微带线及探针 压点的S参数，另一个是移动测量参考平面到DUT的根部，具体的做法包括端口延伸（Port Extension)、去嵌入（De-embedding)与零直通T化校准。 端口延伸法假设微带线无损耗、具有与系统阻抗相同的特征阻抗(一般为50Q )、 并且其相位是线性的。如此一来，探针头部至DUT根部就只剩下电气长度特性，需要输入到 矢量网络分析仪中，W便将原先的参考平面加W延伸。但是实际的微带线都具有损耗，并且 特征阻抗与系统阻抗也不会是理想的50 Q，因此，此方法成立的条件不宜满足。 去嵌入法是通过逆矩阵的运算，将多余微带线部分的特性加W去除。但是运用此 方法要保证微带线部分的网络参数精确已知，因此必须首先测试或者通过仿真得到探针头 至DUT的根部之间微带线的S参数，该是非常困难的。 零直通TRL校准方法可W将校准端面直接校准到直通线中央，具有操作简单、精 度高的优点。但是该方法要求校准件的衬底材料与被测件相同，具有相同的探针压点与传 输线结构形式，并且直通线的长度与探针压点至被测件根部的传输线长度相等，W保证校 准时与测试时探针压点与微带过渡时网络参数一致。 对于实验室级别的精密测量和计量而言，要求考虑校准件与被测件之间的差异 幼口衬底材料，空间几何尺寸，探针尖与传输线的过渡等)对最终测量结果的影响。特别是关 注当前微波毫米波频段GaAs衬底微波单片电路的精密测量。 目前化scade公司和NIST的使用共面波导结构制作的标准样片，由于衬底和传输 线结构不同，使用目前现有的校准件校准后无法实现对微带线结构被测件的精确测量。其 现有的校准件为通用校准件，可W将参考平面校准至探针头，校准后测量得到的数据为输 入输出两探针头之间部分的S参数，目前绝大多数微波单片产品测试都是采用测量该样的 S参数；但是，对于微波晶体管管芯模型参数提取时，不希望校准后测量得到的S参数中包 含探针压点及其附近微带传输线的影响，只希望得到晶体管纯管芯的S参数。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于微波GaAs衬底在片S参数微带线T化 校准件的校准方法。 为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是；一种基于微波GaAs衬底在片 S参数微带线T化校准件，包括GaAs衬底层，所述GaAs衬底层下表面连接有金属层，其上表 面设有直通标准件化ru、反射标准件Reflect和传输线标准件Line的图形结构，所述直通 标准件化ru、反射标准件Reflect和传输线标准件Line的地压点分别通过贯穿GaAs衬底 层的接地柱与所述金属层连接，所述GaAs衬底层设有与接地柱相适配的接地通孔。 进一步地，所述直通标准件化ru和传输线标准件Line的特征阻抗为50 Q，校准时 的校准频率范围为2GHz?26. 5GHz。 进一步地，所述GaAs衬底层的相对介电常数为12. 9,厚度为100 ym，所述金属层 的厚度为15 ym，其材质为金。 进一步地，所述直通标准件化ru的长度为196 y m，校准时直通标准件化ru的长度 值定义为0 y m ;所述反射标准件Ref lect采用开路实现，校准时延迟补偿定义值为化S ;所 述传输线标准件Line至少有一条。 进一步地，所述传输线标准件Line有5条，分别为415ym、576ym、1173ym、 3129 y m和4596 y m，校准时相对直通标准件化ru对各传输线标准件Line的长度进行定 义，定义值分别为 219 y m、380 y m、977 y m、2933 y m 和 4400 y m。 进一步地，所述地压点的大小为120ymX120ym，并设有45。倒角，所述接地柱 直径为40 y m。 进一步地，所述直通标准件化ru、反射标准件Ref lect和传输线标准件Lin本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于微波GaAs衬底在片S参数微带线TRL校准件，其特征在于：包括GaAs衬底层（2），所述GaAs衬底层（2）下表面连接有金属层（1），其上表面设有直通标准件Thru（3）、反射标准件Reflect（4）和传输线标准件Line（5）的图形结构，所述直通标准件Thru（3）、反射标准件Reflect（4）和传输线标准件Line（5）的地压点（6）分别通过贯穿GaAs衬底层（2）的接地柱（7）与所述金属层（1）连接，所述GaAs衬底层（2）设有与接地柱（7）相适配的接地通孔。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘晨，梁法国，吴爱华，孙静，孙晓颖，栾鹏，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十三研究所，
类型：发明
国别省市：河北;13
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