三端口射頻器件的測試結構及測試方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種三端口射頻器件的測試結構，測試結構一、二和三，三個測試結構中的被測試器件相同，依次有一個端口串聯(lián)電阻、其它兩個端口接G-S-G測試端口；針對測試結構一、二和三中串聯(lián)的電阻，分別設置一套電阻測試結構，每套電阻測試結構包括測試結構四、五、六和七，測試結構四中包括一個被測電阻、被測電阻兩端口連接G-S-G測試端口，測試結構五為測試結構四的開路去嵌結構，測試結構六和七為測試結構四的直通去嵌結構一和二。本發(fā)明公開了一種三端口射頻器件的測試方法。本發(fā)明能夠利用二端口網(wǎng)絡分析儀來實現(xiàn)三端口射頻器件的射頻參數(shù)測試，能大大降低測試成本，并能提高測試效率。
【專利說明】三端口射頻器件的測試結構及測試方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種半導體集成電路制造領域，特別是涉及一種三端口射頻器件的測 試結構；本發(fā)明還涉及一種三端口射頻器件的測試方法。
【背景技術】
[0002] 在集成有射頻器件的半導體集成電路中，三端口射頻器件是常用的器件，如晶體 管、變壓器、射頻電阻等，在射頻器件設計中，首先需要得到射頻器件的射頻參數(shù)模型，之后 才能根據(jù)各種射頻器件的射頻參數(shù)模型進行集成有射頻器件的半導體集成電路設計。為了 得到三端口射頻器件的射頻參數(shù)，現(xiàn)有技術一般需要使用三端口或者四端口網(wǎng)絡分析儀進 行測試，如圖1所示，是現(xiàn)有三端口射頻器件的測試結構示意圖，現(xiàn)有三端口射頻器件的測 試結構包括三端口被測器件101，該三端口被測器件101為三端口射頻器件，在三端口被測 器件101的端口一處連接地-信號-地（G-S-G)測試端口 102a、端口二處連接G-S-G測試 端口 102b、端口三處連接G-S-G測試端口 102c，其中G-S-G中的G、S和G分別表示地、信號 和地，分別用于接地、連接信號和接地。
[0003] 現(xiàn)有技術中在使用如圖1所示的測試結構進行測試時，需要三端口網(wǎng)絡分析儀， 將三端口網(wǎng)絡分析儀的三個端口分別連接G-S-G測試端口 102a、102b和102c，并進行測試 得到三端口被測器件101的散射參數(shù)（S參數(shù))。
[0004] 但是，在三端口或者四端口網(wǎng)絡分析儀的價格非常昂貴，二端口網(wǎng)絡分析儀則價 格便宜且技術成熟、普及度也高，很多公司都配備了二端口網(wǎng)絡分析儀，但是三端口或者四 端口網(wǎng)絡分析儀則沒有配備或配備的較少。因此，如果能夠利用二端口網(wǎng)絡分析儀來實現(xiàn) 三端口射頻器件的射頻參數(shù)測試，則必能大大降低測試成本，且能提高測試效率。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種三端口射頻器件的測試結構，能夠利用二 端口網(wǎng)絡分析儀來實現(xiàn)三端口射頻器件的射頻參數(shù)測試，能大大降低測試成本，并能提高 測試效率。為此，本發(fā)明還提供一種三端口射頻器件的測試方法。
[0006] 為解決上述技術問題，本發(fā)明提供的三端口射頻器件的測試結構中三端口射頻器 件包括端口一、端口二和端口三，測試結構包括：
[0007] 測試結構一，包括一個被測器件一，所述被測器件一為三端口射頻器件，所述被測 器件一的端口一接G-S-G測試端口，所述被測器件一的端口二接G-S-G測試端口，所述被測 器件一的端口三和地之間串聯(lián)電阻三。
[0008] 測試結構二，包括一個被測器件二，所述被測器件二為一和所述被測器件一相同 的三端口射頻器件，所述被測器件二的端口一接G-S-G測試端口，所述被測器件二的端口 三接G-S-G測試端口，所述被測器件二的端口二和地之間串聯(lián)電阻二。
[0009] 測試結構三，包括一個被測器件三，所述被測器件三為一和所述被測器件一相同 的三端口射頻器件，所述被測器件三的端口二接G-S-G測試端口，所述被測器件三的端口 三接G-S-G測試端口，所述被測器件三的端口一和地之間串聯(lián)電阻一。
[0010] 測試結構四，包括一個被測電阻，所述被測電阻的端口一接G-S-G測試端口，所述 被測電阻的端口二接G-S-G測試端口，且所述被測電阻的端口一和對應的G-S-G測試端口 的信號端通過連線一連接、所述被測電阻的端口二和對應的G-S-G測試端口的信號端通過 連線二連接。
[0011] 測試結構五，為所述測試結構四的開路去嵌結構，所述測試結構五和所述測試結 構四相比，所述測試結構五僅設置有兩個G-S-G測試端口，且所述測試結構五中的兩個 G-S-G測試端口之間的相對位置和所述測試結構四中的兩個G-S-G測試端口的相對位置相 同，所述測試結構五的兩個G-S-G測試端口之間沒有設置所述被測電阻、所述連線一和所 述連線二。
[0012] 測試結構六，為所述測試結構四的直通去嵌結構一，所述測試結構六設置有兩個 G-S-G測試端口、以及連接兩個G-S-G測試端口的信號端的連線三，所述連線三的長度和所 述連線一的長度相同。
[0013] 測試結構七，為所述測試結構四的直通去嵌結構二，所述測試結構七設置有兩個 G-S-G測試端口、以及連接兩個G-S-G測試端口的信號端的連線四，所述連線四的長度和所 述連線二的長度相同。
[0014] 所述測試結構四、所述測試結構五、所述測試結構六和所述測試結構七組成一套 電阻測試結構，所述電阻測試結構包括三套，電阻測試結構一中的被測電阻和所述電阻一 相同，電阻測試結構二中的被測電阻和所述電阻二相同，電阻測試結構三中的被測電阻和 所述電阻三相同。
[0015] 進一步的改進是，所述電阻一、所述電阻二和所述電阻三的阻值相同且大于1歐 姆。
[0016] 進一步的改進是，所述電阻測試結構一、所述電阻測試結構二和所述電阻測試結 構三相同，所述電阻測試結構由所述電阻測試結構一、所述電阻測試結構二和所述電阻測 試結構三中的任意一套組成、其它兩套省略。
[0017] 進一步的改進是，所述連線一的長度大于100微米，所述連線二的長度大于100微 米。
[0018] 為解決上述技術問題，本發(fā)明提供的三端口射頻器件的測試方法，包括如下步 驟：
[0019] 步驟一、使用二端口網(wǎng)絡分析儀測試所述測試結構一、所述測試結構二和所述測 試結構三的散射參數(shù)，分別為si、s 2、s3;使用二端口網(wǎng)絡分析儀分別測試所述電阻測試結構 一、所述電阻測試結構二和所述電阻測試結構三中的所述測試結構四、所述測試結構五、所 述測試結構六和所述測試結構七的散射參數(shù)并得到的每一套所述電阻測試結構的散射參 數(shù)，所述電阻測試結構一的散射參數(shù)分別為SI 4、SI5、SI6、S17,所述電阻測試結構二的散射 參數(shù)分別為S2 4、S25、S26、S27,所述電阻測試結構三的散射參數(shù)分別為S3 4、S35、S36、S37。
[0020] 步驟二、將每一套所述電阻測試結構的散射參數(shù)分別轉換為導納參數(shù)，轉換分別 為：
[0021] 對所述電阻測試結構一的散射參數(shù)進行如下轉換：將S14轉換成導納參數(shù)Y1 4,將 S15轉換成導納參數(shù)Y15,將S16轉換成導納參數(shù)Y16,將S1 7轉換成導納參數(shù)Y17。
[0022] 對所述電阻測試結構二的散射參數(shù)進行如下轉換：將S24轉換成導納參數(shù)Y2 4,將 S25轉換成導納參數(shù)Υ25,將S26轉換成導納參數(shù)Υ26,將S2 7轉換成導納參數(shù)Υ27。
[0023] 對所述電阻測試結構二的散射參數(shù)進行如下轉換：將S34轉換成導納參數(shù)Υ3 4,將 S35轉換成導納參數(shù)Υ35,將S36轉換成導納參數(shù)Υ36,將S3 7轉換成導納參數(shù)Υ37。
[0024] 步驟三、對每一套所述電阻測試結構的導納參數(shù)分別進行如下計算：
[0025] 所述電阻測試結構一的計算為：將Υ14_Υ15,得到Υ1 8 ;將Υ16_Υ15,得到Υ19 ;將 Υ17-Υ15,得到 Y11Q ;將 Yl8、Yl9、Y11Q 轉換成 ABCD 參數(shù) Al8、Al9、A11CI。
[0026] 所述電阻測試結構二的計算為：將Y24-Y25，得到Y2 8 ;將Y26-Y25，得到Y29 ;將 Y27-Y25,得至lj Y210 ;將 Y28、Y29、Y210 轉換成 ABCD 參數(shù) A28、A29、A210。
[0027] 所述電阻測試結構三的計算為：將Y34-Y35，得到Y3 8 ;將Y36-Y35，得到Y39 ;將 Y37-Y35,得至lj Y310 ;將 Y38、Y39、Y310 轉換成 ABCD 參數(shù) A38、A39、A310。
[0028] 步驟四、通過所述電阻測試結構一的AB⑶參數(shù)A18、A19、A1 1(I進行如下計算得到所 述電阻一的ABCD參數(shù)ΑΡΚΑ?Τ1· [A18] · [ΑΡΓ1;通過所述電阻測試結構二的ABCD參 數(shù)A28、A29、A2 1(I進行如下計算得到所述電阻二的ABCD參數(shù)ΑΖ^ΜΤ1· [A28] · [421(1廣； 通過所述電阻測試結構三的ΑΒ⑶參數(shù)A38、A39、Α3 1(ι進行如下計算得到所述電阻三的ΑΒ⑶ 參數(shù) Αβ11，9]-1 · [A38] · [A310]-1。
[0029] 將所述電阻一的ΑΒ⑶參數(shù)Α111分別轉換成對應的散射參數(shù)S111 ;將所述電阻二的 ΑΒ⑶參數(shù)Α211分別轉換成對應的散射參數(shù)S211 ;將所述電阻三的ΑΒ⑶參數(shù)A311分別轉換 成對應的散射參數(shù)S311。
[0030] 步驟五、由所述電阻一的散射參數(shù)S111計算得到所述電阻一的反射系數(shù)Γ i，公式為
【權利要求】
1. 一種三端口射頻器件的測試結構，其特征在于，三端口射頻器件包括端口一、端口二 和端口三，測試結構包括： 測試結構一，包括一個被測器件一，所述被測器件一為三端口射頻器件，所述被測器件 一的端口一接G-S-G測試端口，所述被測器件一的端口二接G-S-G測試端口，所述被測器件 一的端口三和地之間串聯(lián)電阻三； 測試結構二，包括一個被測器件二，所述被測器件二為一和所述被測器件一相同的三 端口射頻器件，所述被測器件二的端口一接G-S-G測試端口，所述被測器件二的端口三接 G-S-G測試端口，所述被測器件二的端口二和地之間串聯(lián)電阻二； 測試結構三，包括一個被測器件三，所述被測器件三為一和所述被測器件一相同的三 端口射頻器件，所述被測器件三的端口二接G-S-G測試端口，所述被測器件三的端口三接 G-S-G測試端口，所述被測器件三的端口一和地之間串聯(lián)電阻一； 測試結構四，包括一個被測電阻，所述被測電阻的端口一接G-S-G測試端口，所述被測 電阻的端口二接G-S-G測試端口，且所述被測電阻的端口一和對應的G-S-G測試端口的信 號端通過連線一連接、所述被測電阻的端口二和對應的G-S-G測試端口的信號端通過連線 二連接； 測試結構五，為所述測試結構四的開路去嵌結構，所述測試結構五和所述測試結構四 相比，所述測試結構五僅設置有兩個G-S-G測試端口，且所述測試結構五中的兩個G-S-G 測試端口之間的相對位置和所述測試結構四中的兩個G-S-G測試端口的相對位置相同，所 述測試結構五的兩個G-S-G測試端口之間沒有設置所述被測電阻、所述連線一和所述連線 -* ? 測試結構六，為所述測試結構四的直通去嵌結構一，所述測試結構六設置有兩個G-S-G 測試端口、以及連接兩個G-S-G測試端口的信號端的連線三，所述連線三的長度和所述連 線一的長度相同； 測試結構七，為所述測試結構四的直通去嵌結構二，所述測試結構七設置有兩個G-S-G 測試端口、以及連接兩個G-S-G測試端口的信號端的連線四，所述連線四的長度和所述連 線二的長度相同； 所述測試結構四、所述測試結構五、所述測試結構六和所述測試結構七組成一套電阻 測試結構，所述電阻測試結構包括三套，電阻測試結構一中的被測電阻和所述電阻一相同， 電阻測試結構二中的被測電阻和所述電阻二相同，電阻測試結構三中的被測電阻和所述電 阻三相同。
2. 如權利要求1所述的三端口射頻器件的測試結構，其特征在于：所述電阻一、所述電 阻二和所述電阻三的阻值相同且大于1歐姆。
3. 如權利要求2所述的三端口射頻器件的測試結構，其特征在于：所述電阻測試結構 一、所述電阻測試結構二和所述電阻測試結構三相同，所述電阻測試結構由所述電阻測試 結構一、所述電阻測試結構二和所述電阻測試結構三中的任意一套組成、其它兩套省略。
4. 如權利要求1或2或3所述的三端口射頻器件的測試結構，其特征在于：所述連線 一的長度大于100微米，所述連線二的長度大于100微米。
5. 使用如權利要求1所述的三端口射頻器件的測試結構進行測試的方法，包括如下步 驟： 步驟一、使用二端口網(wǎng)絡分析儀測試所述測試結構一、所述測試結構二和所述測試結 構三的散射參數(shù)，分別為S1、S2、S3 ;使用二端口網(wǎng)絡分析儀分別測試所述電阻測試結構一、 所述電阻測試結構二和所述電阻測試結構三中的所述測試結構四、所述測試結構五、所述 測試結構六和所述測試結構七的散射參數(shù)并得到的每一套所述電阻測試結構的散射參數(shù)， 所述電阻測試結構一的散射參數(shù)分別為SI 4、SI5、SI6、S17,所述電阻測試結構二的散射參數(shù) 分別為S2 4、S25、S26、S27,所述電阻測試結構三的散射參數(shù)分別為S3 4、S35、S36、S37 ; 步驟二、將每一套所述電阻測試結構的散射參數(shù)分別轉換為導納參數(shù)，轉換分別為： 對所述電阻測試結構一的散射參數(shù)進行如下轉換：將S14轉換成導納參數(shù)Y14,將S15轉 換成導納參數(shù)Y1 5,將S16轉換成導納參數(shù)Y16,將S17轉換成導納參數(shù)Y1 7 ; 對所述電阻測試結構二的散射參數(shù)進行如下轉換：將S24轉換成導納參數(shù)Y24,將S25轉 換成導納參數(shù)Y25,將S26轉換成導納參數(shù)Y26,將S27轉換成導納參數(shù)Y2 7 ; 對所述電阻測試結構二的散射參數(shù)進行如下轉換：將S34轉換成導納參數(shù)Y34,將S35轉 換成導納參數(shù)Y35,將S36轉換成導納參數(shù)Y36,將S37轉換成導納參數(shù)Y3 7 ; 步驟三、對每一套所述電阻測試結構的導納參數(shù)分別進行如下計算： 所述電阻測試結構一的計算為：將Υ14_Υ15,得到Y18;將Υ1 6_Υ15,得到Y19;將Υ17_Υ15， 得到 Y11Q ;將 Yl8、Yl9、Y11Q 轉換成 ABCD 參數(shù) Al8、Al9、A11CI ; 所述電阻測試結構二的計算為：將Y24-Y25,得到Y28 ;將Y26-Y25,得到Y29 ;將Y27-Y25， 得到 Y21q ;將 Y28、Y29、Y21q 轉換成 ABCD 參數(shù) A28、A29、A21q ; 所述電阻測試結構三的計算為：將Y34-Y35,得到Y38 ;將Y36-Y35,得到Y39 ;將Y37-Y35， 得到 Y31q ;將 Y38、Y39、Y31q 轉換成 ABCD 參數(shù) A38、A39、A31q ; 步驟四、通過所述電阻測試結構一的AB⑶參數(shù)Al8、Al9、Al1(l進行如下計算得到所述 電阻一的ABCD參數(shù)ΑΡΚΑ?Τ1· [A18] · [Al^T1;通過所述電阻測試結構二的ABCD參數(shù) A28、A29、A21(l進行如下計算得到所述電阻二的ABCD參數(shù)· [A28] · [A21(ir ;通 過所述電阻測試結構三的AB⑶參數(shù)A38、A39、A31(I進行如下計算得到所述電阻三的AB⑶參 數(shù) Αβ11，9]-1 · [A38] · [A310]-1 ; 將所述電阻一的ΑΒ⑶參數(shù)Α111分別轉換成對應的散射參數(shù)S111 ;將所述電阻二的ΑΒ⑶ 參數(shù)Α211分別轉換成對應的散射參數(shù)S211 ;將所述電阻三的ABCD參數(shù)A311分別轉換成對應 的散射參數(shù)S311 ; 步驟五、由所述電阻一的散射參數(shù)S111計算得到所述電阻一的反射系數(shù)Γ i，公式為
由所述電阻二的散射參數(shù)S211計算得到所述電阻一的反射系數(shù)Γ 2，公式為
由所述電阻三的散射參數(shù)S311計算得到所述電阻一的反射系數(shù)Γ 3，公式為
步驟六、由反射系數(shù)Γ ρ Γ 2和Γ 3以及散射參數(shù)S1、S2、S3代入公式：
得到三端口散射參數(shù)
6. 如權利要求5所述的方法，其特征在于：所述電阻一、所述電阻二和所述電阻三的阻 值相同且大于1歐姆。
7. 如權利要求6所述的方法，其特征在于：所述電阻測試結構一、所述電阻測試結構二 和所述電阻測試結構三相同，所述電阻測試結構由所述電阻測試結構一、所述電阻測試結 構二和所述電阻測試結構三中的任意一套組成、其它兩套省略；步驟一中僅需對所選定的 一套所述電阻測試結構的散射參數(shù)進行測試，步驟二中僅需對所選定的一套所述電阻測試 結構的散射參數(shù)轉換為導納參數(shù)，步驟三中僅需對所選定的一套所述電阻測試結構的導納 參數(shù)進行計算并轉換為ABCD參數(shù)，步驟四中僅需根據(jù)所選定的一套所述電阻測試結構的 ABCD參數(shù)計算出具有相同值的所述電阻一的ABCD參數(shù)、所述電阻二的ABCD參數(shù)和所述電 阻三的AB⑶參數(shù)，步驟五中計算得到的反射系數(shù)Γρ「 2和Γ3相同。
8. 如權利要求5或6或7所述的方法，其特征在于：所述連線一的長度大于100微米， 所述連線二的長度大于100微米。
【文檔編號】G01R31/00GK104142436SQ201310163729
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2013年5月7日 優(yōu)先權日:2013年5月7日
【發(fā)明者】黃景豐 申請人:上海華虹宏力半導體制造有限公司