Richard

高频S参数测试中的去嵌入 2008-06-05

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好长时间没有更新Blog了,看paper看得满脑子都是VBIC了,今天灌一篇,说一下测试和建模。

S参数测试中的去嵌入问题,以前觉得挺高深的,但是实际做过之后也不觉得有多困难了--当然,如果精度要求很高的话就另当别论了。在画版图的时候,除了器件之外一般还要有用于去嵌入的Open和Short图形,Open图形用来去除寄生电容的影响,Short图形用来去除寄生电感和电阻的影响。去嵌入的一般步骤如下:

(1)测量Open图形的Y参数[Yo]与Short图形的Y参数[Ys];

(2)用[Ys]减去[Yo],得到:[Yso]=[Ys]-[Yo];

(3)将[Yso]换为Z参数[Zso],得到互连线寄生电感和电阻;

(4)将器件S参数换为Y参数[Yd];

(5)用[Yd]减去[Yo],得到:[Ydo]=[Yd]-[Yo],去除了寄生电容;

(6)将[Ydo]换为Z参数[Zdo];

(7)用[Zdo]减去[Zso],得到:[Zdem]=[Zdo]-[Zso],去除了寄生电感和电阻;

(8)最后将[Zdem]换为S参数[Sdem],即为器件去嵌入之后的本征S参数。

测试在ICCAP和Probe Station平台上完成--注意测试参考平面的校准;处理可以在ADS中方便地完成。

另外,这段时间在葛霁师兄的指导下做了我们的Q10_RE10 HBT的建模工作。最大感触是:很多工作,只有动手去做,才能真正理解,靠paper是永远不能解决问题的。经过一系列繁琐的测试、去嵌入及数据处理工作之后,终于得到一套比较完整的VBIC模型参数。下图是我的S参数拟合曲线:




似乎误差还在可以接受的范围之内,反正也存在工艺稳定性的误差,所以也不必苟求严丝合缝。测试其实很快,关键是数据处理比较复杂:Flyback,Foward G-P,Reverse G-P,Cold-Capacitance,Forced-Vbe I-V,Forced-Ibe I-V,Active S-parameters等等,还要拟合和优化。不得不说的一点是:VBIC模型的初始参数对于拟合的收敛至关重要。

还有就是上周的Load-pull测试了。新的Load-pull非常棒,校准之后测试非常简单。我一个人花了半个下午加半个晚上的时间就完成了一个Wafer上器件的三频点抽测,得到一堆数据。从测试结果上看,我们的工艺一致性和稳定性还是不错的,但是在测试当中发现一个问题:

1. 4GHz: Zopt=44.6502+34.4645j;
2. 6GHz: Zopt=10.6537-14.1309j;
3. 8GHz: Zopt=101.3300+46.057j。

在频率6GHz的时候,Zopt表现为容性--而且同一Wafer上不同区域的很多器件都是这样,那么就是说我们的器件在6GHz表现出感性。以前从来没有见过这种性质,而且按照Cripps先生的理论分析,似乎也不会出现这种情况。考虑了很久,似乎有一个比较合理的解释:寄生,自谐振,但是无法证明。

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顺便说一下上周末参加的USTC北京校友大会。科大50年前在玉泉路成立,到现在,走过了一段不平凡的历史。那天我去做了志愿者,和很多传说中的人物亲密接触,见到了很多偶像--比如张亚勤,赵忠贤,黄吉虎等等。提起黄吉虎老师--传说中的一大名捕,他老人家真是风趣幽默,给我们讲述了当年钱学森先生给他们考试的事情--这个早有传说,但没想到是真事情:两道题,考了一整天,晕倒四名学生,并且开根号乘以十也来源于此事。科大人身上,有一种特质,我只能感受,但说不出来,也许可以叫做:不凡。

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上周的上海之行,和两个土人再聚首,唯有感叹时光如梭!