一种用于监测工艺波动和提取开关管等效参数的芯片电路制造技术

本发明专利技术公开一种用于监测工艺波动和提取开关管等效参数的芯片电路，属于基本的电子电路的技术领域，微带线、MIM电容、开关管、开关管栅极电阻、开关管栅极馈电压点、输入输出压点采用半导体工艺集成在衬底上。利用开关管关断时的电容、寄生电感及电路中的微带电感构成第一个LC谐振频点；利用开关管导通时的导通电阻、寄生电感与电路中的MIM电容以及微带电感构成第二个LC谐振频点；通过拟合谐振曲线，提取开关管的等效参数。对本芯片电路进行在片测试，可以根据二端口网络参数测试曲线两个谐振频点的偏移直接监测工艺波动。频点的偏移直接监测工艺波动。频点的偏移直接监测工艺波动。

【技术实现步骤摘要】
一种用于监测工艺波动和提取开关管等效参数的芯片电路


[0001]本专利技术公开一种用于监测工艺波动和提取开关管等效参数的芯片电路，属于基本电子电路的


技术介绍

[0002]随着TR组件小型化、集成化的发展，功放芯片与开关集成设计成为趋势。TR组件收发切换需要用到开关的关断和导通两种状态。在功放芯片与开关集成设计中，准确获得开关的寄生参数是影响集成设计准确性的重要因素，开关的寄生参数包括：导通状态的等效电阻Ron、关断状态的等效电阻Roff、关断状态的等效电容Coff、漏极寄生电感Ld、源极寄生电感Ls。
[0003]现有的开关管单片微波集成电路（MMIC，Monolithic Microwave Integrated Circuit）在片测试参数提取技术，一般是在开关管的源极和漏极端各加一段微带线和地
‑
信号
‑
地（GSG，Ground
‑
Signal
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Ground）压点，给栅极供电后进行测试。该在片测试技术在提取参数时要对源极和漏极两端的微带线及GSG压点进行校准和参数剥离，然后通过建模技术从剥离得到的纯开关管参数中进行提取，校准和参数剥离时还需要制作校准件，增加了工作量，同时会引入误差。通过建模技术提取开关管参数的一种方法是将测试得到的开关管关断状态和导通状态的S参数代入电路仿真设计，然而对于功放与开关集成芯片而言，功放输出功率大，开关管往往工作在大信号状态下，开关管在大信号和小信号状态下的等效寄生参数是有差异的，利用小信号参数S参数提取功放与开关集成芯片的开关寄生参数会导致设计与芯片实际工作状态不一致，进而导致设计出现偏离。另一种提取开关管参数的建模技术是建立开关管的大信号模型，建立非线性问题的数学模型难度大，导致大信号模型的精确性不满足开关寄生参数提取要求，大信号模型的建模过程较复杂耗时且有时会出现仿真不收敛的问题，影响芯片设计的时效。
[0004]半导体工艺在制造过程中存在的工艺波动导致器件性能参数离散，影响了芯片之间的一致性。对于功放与开关集成芯片而言，有必要实时监测芯片的工艺波动以保证在片测试提取开关管寄生参数的准确性。
[0005]因此，本专利技术旨在设计一种结构简单的在片测试电路用于开关与功放集成芯片的开关管寄生参数提取。

技术实现思路

[0006]本专利技术的专利技术目的是针对上述
技术介绍
的不足，提供一种用于监测工艺波动和提取开关管等效参数的芯片电路，解决现有开关管在片测试参数提取技术不能满足开关与功放集成芯片检测的准确性和时效性的技术问题，实现实时监测工艺波动并准确提取集成芯片上开关管寄生参数的专利技术目的。
[0007]本专利技术为实现上述专利技术目的采用如下技术方案：一种用于监测工艺波动和提取开关管等效参数的芯片电路，具体的说，是一种基于半导体工艺将微带线、开关管及其附属栅
极电阻和栅极加电压点、MIM电容集成到一块衬底上，利用开关管关断时的电容、寄生电感及电路中的微带电感构成第一个LC谐振频点，利用开关管导通时的导通电阻、寄生电感与电路中的MIM电容以及微带电感构成第二个LC谐振频点。建立等效电路模型，通过对谐振曲线的拟合，提取开关管的等效参数。对该芯片电路进行在片测试，可以根据测试得到的二端口网络参数曲线的两个谐振频点的偏移实现对工艺波动的直接监测，用于反馈和指导提高工艺平台的稳定性和一致性。
[0008]一种用于监测工艺波动和提取开关管等效参数的芯片电路，包括：第一至第五微带线、MIM电容、第一开关管、第二开关管、第一开关管栅极电阻、第二开关管栅极电阻、第一开关管栅极馈电压点、第二开关管栅极馈电压点、输入键合压点、输出键合压点均采用半导体工艺集成在衬底上。第一微带线的一端为输入键合压点，第二微带线的一端与第一微带线的另一端连接，第三微带线的一端与所述第一微带线的另一端连接，第四微带线的一端与第三微带线的另一端连接，第五微带线的一端与第三微带线的另一端连接，第五微带线的另一端为输出键合压点，第一开关管的漏极与所述第二微带线的另一端连接，第一开关管的栅极接第一开关管栅极电阻的一端，第一开关管的源极接地，第一开关管栅极电阻的另一端为第一开关管栅极馈电压点，MIM电容的一极接所述第四微带线的另一端， 第二开关管的漏极接MIM电容的另一极，第二开关管的栅极接第二开关管栅极电阻的一端，第二开关管的源极接地，第二开关管栅极电阻的另一端为第二开关管栅极馈电压点。
[0009]进一步地，一种用于监测工艺波动和提取开关管等效参数的芯片电路中，衬底包括但不限于砷化镓、碳化硅、硅等。
[0010]进一步地，一种用于监测工艺波动和提取开关管等效参数的芯片电路中，开关管关断时的电容、漏极寄生电感、源极寄生电感Ls第二微带线等效电感构成第一个LC谐振频点；开关管导通时的导通电阻、漏极寄生电感、源极寄生电感Ls与MIM电容以及第四微带线等效电感构成第二个LC谐振频点。通过对仿真或测试的谐振频率曲线进行拟合，提取开关管的等效参数：导通电阻关断电阻、关断电容、漏极寄生电感、源极寄生电感。
[0011]进一步地，一种用于监测工艺波动和提取开关管等效参数的芯片电路中，两个开关管芯尺寸结构相同，源极寄生电感的感值相同、源极寄生电阻的阻值相同、漏极寄生电感的感值相同、漏极寄生电阻的阻值相同。
[0012]进一步地，一种用于监测工艺波动和提取开关管等效参数的芯片电路中，第一、三、五微带线的宽度为50欧姆特征阻抗的宽度，第二、四微带线的宽度为15 um ~40um。
[0013]进一步地，一种用于监测工艺波动和提取开关管等效参数的芯片电路中，MIM电容的容值为0.5 pF
ꢀ‑
5pF。
[0014]进一步地，一种用于监测工艺波动和提取开关管等效参数的芯片电路中，测试芯片电路的S21曲线，监测S21曲线上两个谐振频点的偏移情况，在观测到低频谐振点或高频谐振点偏移时，得到工艺发生波动的监测结果，实现对工艺波动的直接监测。
[0015]本专利技术采用上述技术方案，具有以下有益效果：（1）本专利技术的芯片电路通过在开关管关断等效电路和导通等效电阻的基础上构建两个谐振频率点，并通过对谐振曲线的拟合提取开关管关断和导通时的等效寄生参数，将非线性的参数提取问题转化为线性问题，且拟合谐振曲线既可以表征开关管大信号状态又可以表征开关管小信号状态，也解决了大信号模型有时会出现的不收敛问题，避免微带线
校准和参数剥离引入的误差，提高开关管等效参数提取的准确性。
[0016]（2）本专利技术通过直接测量芯片电路的二端口网络参数就可以直观反映工艺波动情况，加强工艺稳定性，保证提取的开关管参数的准确性不受工艺波动影响。
附图说明
[0017]图1（a）为本专利技术用于监测工艺波动和提取开关管等效参数的芯片电路的原理图，图1（b）为图1（a）的等效电路，图1（c）为图1（b）的简化拟合电路。
[0018]图2为本专利技术用于监测工艺波动和提取开关管等效参数的芯片电路的实物图。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于监测工艺波动和提取开关管等效参数的芯片电路，其特征在于，包括：第一微带线，其一端为输入键合压点；第二微带线，其一端与所述第一微带线的另一端连接；第三微带线，其一端与所述第一微带线的另一端连接；第四微带线，其一端与所述第三微带线的另一端连接；第五微带线，其一端与所述第三微带线的另一端连接，其另一端为输出键合压点；第一开关管，其漏极与所述第二微带线的另一端连接，其栅极接第一开关管栅极电阻的一端，其源极接地，所述第一开关管栅极电阻的另一端为第一开关管栅极馈电压点；MIM电容，其一极接所述第四微带线的另一端；及，第二开关管，其漏极接所述MIM电容的另一极，其栅极接第二开关管栅极电阻的一端，其源极接地，所述第二开关管栅极电阻的另一端为第二开关管栅极馈电压点。2.根据权利要求1所述一种用于监测工艺波动和提取开关管等效参数的芯片电路，其特征在于，所述第一至第五微带线、第一开关管、第二开关管、第一开关管栅极电阻、第二开关管栅极电阻、MIM电容、输入键合压点、输出键合压点、第一开关管栅极馈电压点、第二开关管栅极馈电压点均采用半导体工艺集成在衬底上。3.根据权利要求2所述一种用于监测工艺波动和提取开关管等效参数的芯片电路，其特征在于，所述衬底为砷化镓衬底或碳化硅衬底或硅衬底。4.根据权利要求1所述一种用于监测工艺波动和提取开关管等效参数的芯片电路，其特征在于，所述第一开关管和第二开关管的尺寸结构相同，源极寄生电感的感值相同，源极寄生电阻的阻值相同，漏极寄生电感...

【专利技术属性】
技术研发人员：金辉，陶洪琪，王磊，余旭明，杨常林，陈峰，刘伶，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十五研究所，
类型：发明
国别省市：