專利名稱：射頻工藝中射頻隔離度的表征方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件的射頻測試圖形的設(shè)計(jì)方法，特別是涉及一種射頻工藝中射頻隔離度的表征方法。
背景技術(shù)：
越來越多的SOC (System-on-Chip，系統(tǒng)級芯片)電路在RF CMOS (射頻互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)和SiGe BiCMOS(硅鍺雙極互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)工藝平臺上得以實(shí)現(xiàn)。然而，由于硅襯底的隔離度較差的原因，SOC電路中射頻和數(shù)字部分存在較嚴(yán)重的襯底噪聲串?dāng)_。而目前，評價(jià)工藝隔離度的方法一般采用測試漏電流等方法，難以精確地表征射頻隔離度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種射頻工藝中射頻隔離度的表征方法。該方法能精確地表征基于射頻工藝的射頻隔離度。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的射頻工藝中射頻隔離度的表征方法，包括步驟(1)設(shè)計(jì)表征射頻隔離度的測試圖形(即表征結(jié)構(gòu))時(shí)，設(shè)計(jì)兩個(gè)分別位于SOC電路數(shù)字區(qū)域和射頻區(qū)域的射頻信號發(fā)送端口及接受端口 ；其中，射頻信號發(fā)送端口及接受端口的邊長在一定尺寸范圍內(nèi)可以變化，如邊長可以為ΙΟμ 30μ ；(2)在射頻信號發(fā)送端口周圍再設(shè)計(jì)一圈隔離環(huán)；其中，隔離環(huán)的寬度、隔離環(huán)到射頻信號發(fā)送端口及接受端口的距離在一定尺寸范圍內(nèi)可以變化，如這些范圍可以為設(shè)計(jì)規(guī)則允許的最小尺寸<隔離環(huán)的寬度< IOym; 設(shè)計(jì)規(guī)則允許的最小尺寸<隔離環(huán)到射頻信號發(fā)送端口的距離< 50 μ m ；設(shè)計(jì)規(guī)則允許的最小尺寸<隔離環(huán)到射頻信號接受端口的距離< 50μπι ；(3)在完成步驟(1)和步驟( 設(shè)計(jì)后的測試圖形基礎(chǔ)上，再分別設(shè)計(jì)三組版圖結(jié)構(gòu)，包括用于射頻測試的連線結(jié)構(gòu)、以及用于射頻去嵌的“開路”和“直通”結(jié)構(gòu)；其中，射頻信號發(fā)送端口及接受端口通過接觸孔和金屬布線與射頻測試的連線結(jié)構(gòu)相連接；(4)進(jìn)行S參數(shù)(散射參數(shù))測試或者射頻功率的輸入功率(Pin)輸出功率 (Pout)測試，得到射頻隔離度。其中，S參數(shù)的測試可利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行測試；射頻功率的輸入功率輸出功率測試可利用射頻信號發(fā)生器和頻譜分析儀進(jìn)行測試。射頻隔離度的計(jì)算公式為射頻隔離度(以dB為單位)=20Xlogl0(|S2l|)= 輸出功率(Pout，以cffim為單位)-輸入功率(Pin，以cffim為單位)，S21為四個(gè)S參數(shù)(S11、 S12.S2US22)中的從射頻信號發(fā)送端口到接受端口的射頻傳輸系數(shù)。Sll是射頻信號發(fā)送端口的反射系數(shù)，S22是射頻信號接受端口的反射系數(shù)，S12是從射頻信號接受端口到發(fā)送端口的反向射頻傳輸系數(shù)。本發(fā)明適用于SOC電路實(shí)現(xiàn)的各種工藝平臺，不僅能全面地表征工藝的射頻隔離度，而且有助于SOC電路有關(guān)襯底噪聲串?dāng)_的優(yōu)化設(shè)計(jì)。


下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明圖1是本發(fā)明的表征射頻隔離度的測試圖形結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的用于射頻測試的連線結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明的用于射頻去嵌的“開路”結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明的用于射頻去嵌的“直通”結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本實(shí)施例中的射頻工藝中射頻隔離度的表征方法，包括步驟(1)首先，如圖1所示，設(shè)計(jì)表征射頻隔離度的測試圖形(即表征結(jié)構(gòu))時(shí)，設(shè)計(jì)兩個(gè)分別位于SOC電路數(shù)字區(qū)域和射頻區(qū)域的射頻信號發(fā)送端口及接受端口。射頻信號發(fā)送端口及接受端口都為正方形，其邊長a的范圍為10 μ m 30 μ m。以SiGe BiCMOS工藝為例，射頻信號發(fā)送端口可以位于NMOS (N型金屬氧化物半導(dǎo)體)場效應(yīng)管的襯底引出端，而射頻信號接受端口可以位于SiGe HBT(硅鍺異質(zhì)結(jié)雙極晶體管)的集電極引出端，射頻信號發(fā)送端口及接受端口的邊長a為10 μ m 30 μ m。(2)同時(shí)，如圖1所示，在射頻信號發(fā)送端口周圍設(shè)計(jì)一圈隔離環(huán)。以SiGe BiCMOS工藝為例，隔離環(huán)以de印-trench (深槽)工藝來實(shí)現(xiàn)。隔離環(huán)的寬度b、隔離環(huán)到射頻信號發(fā)送端口的距離C、隔離環(huán)到射頻信號接受端口的距離d的范圍如下設(shè)計(jì)規(guī)則允許的最小尺寸(1. 2 μ m)彡b彡10 μ m ；設(shè)計(jì)規(guī)則允許的最小尺寸(0. 5 μ m) ^ c ^ 50 μ m ；設(shè)計(jì)規(guī)則允許的最小尺寸(0. 5 μ m)彡d彡50 μ m。(3)然后在上述測試圖形基礎(chǔ)上即在完成步驟(1)和步驟( 設(shè)計(jì)后的測試圖形基礎(chǔ)上，分別設(shè)計(jì)三組版圖結(jié)構(gòu)，即用于射頻測試的連線結(jié)構(gòu)、以及用于射頻去嵌的“開路”結(jié)構(gòu)和“直通”結(jié)構(gòu)(圖2-4所示)。射頻信號發(fā)送及接受端口最終通過接觸孔和金屬布線與射頻測試的連線結(jié)構(gòu)相連接。(4)對于步驟(3)的帶有版圖結(jié)構(gòu)的測試圖形，利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀(Agilent公司，型號8363B)進(jìn)行S參數(shù)測試或者利用射頻信號發(fā)生器(Agilent公司，型號8267D)和頻譜分析儀(Agilent公司，型號E4445A)進(jìn)行射頻功率的輸入功率(Pin)輸出功率(Pout) 測試，即可得到不同尺寸的表征結(jié)構(gòu)在不同偏壓(如Vce = 3V，Vbe = 0. 8V，0. 9V，…)、不同頻率(如900MHz，2. 4GHz，…)及不同功率(如OcBm，ldBm，IOdBm,…)下的射頻隔離度 (如-10dB，-20dB，…)。其中，射頻隔離度(以dB為單位)=20Xlogl0(|S2l|) = Pout (以dBm為單位)-Pin(以dBm為單位)，S21為從射頻信號發(fā)送端口到接受端口的射頻傳輸系數(shù)。如當(dāng)S21 = 0. 1時(shí)，射頻隔離度為-20dB ；
當(dāng) Pout = -20dBm、Pin = OdBm 時(shí)，射頻隔離度為-20dB ；當(dāng) Vce = 3V, Vbe = 0. 8V，頻率=2. 4GHz，功率=IdBm 時(shí)，射頻隔離度為 _20dB。按照上述步驟，本實(shí)施例能精確地表征基于射頻工藝的射頻隔離度，同時(shí)有效地抑制SOC的射頻和數(shù)字電路中襯底所帶來的噪聲串?dāng)_效應(yīng)。
權(quán)利要求
1.一種射頻工藝中射頻隔離度的表征方法，包括步驟(1)設(shè)計(jì)表征射頻隔離度的測試圖形時(shí)，設(shè)計(jì)兩個(gè)分別位于系統(tǒng)級芯片電路數(shù)字區(qū)域和射頻區(qū)域的射頻信號發(fā)送端口及接受端口；(2)在射頻信號發(fā)送端口周圍設(shè)計(jì)一圈隔離環(huán)；(3)在完成步驟(1)和步驟( 設(shè)計(jì)后的測試圖形基礎(chǔ)上，再分別設(shè)計(jì)三組版圖結(jié)構(gòu)， 包括用于射頻測試的連線結(jié)構(gòu)、以及用于射頻去嵌的“開路”和“直通”結(jié)構(gòu)；(4)進(jìn)行S參數(shù)測試或者射頻功率的輸入功率輸出功率測試，得到射頻隔離度。
2.如權(quán)利要求1所述的射頻工藝中射頻隔離度的表征方法，其特征在于所述步驟(1) 中，射頻信號發(fā)送端口及接受端口的邊長為10 μ m 30 μ m。
3.如權(quán)利要求2所述的射頻工藝中射頻隔離度的表征方法，其特征在于所述射頻信號發(fā)送端口及接受端口的形狀為正方形。
4.如權(quán)利要求2所述的射頻工藝中射頻隔離度的表征方法，其特征在于所述步驟(1) 中，射頻信號發(fā)送端口及接受端口在硅鍺雙極互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體工藝中，射頻信號發(fā)送端口位于N型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的襯底引出端，而射頻信號接受端口位于硅鍺異質(zhì)結(jié)雙極晶體管的集電極引出端。
5.如權(quán)利要求1所述的射頻工藝中射頻隔離度的表征方法，其特征在于所述步驟O) 中，隔離環(huán)的寬度、隔離環(huán)到射頻信號發(fā)送端口及接受端口的距離為設(shè)計(jì)規(guī)則允許的最小尺寸<隔離環(huán)的寬度< ΙΟμπι;設(shè)計(jì)規(guī)則允許的最小尺寸<隔離環(huán)到射頻信號發(fā)送端口的距離< 50μπι ；設(shè)計(jì)規(guī)則允許的最小尺寸《隔離環(huán)到射頻信號接受端口的距離< 50 μ m。
6.如權(quán)利要求5所述的射頻工藝中射頻隔離度的表征方法，其特征在于所述隔離環(huán)的寬度、隔離環(huán)到射頻信號發(fā)送端口及接受端口的距離為1. 2μ 彡隔離環(huán)的寬度彡ΙΟμ ；0. 5 μ m <隔離環(huán)到射頻信號發(fā)送端口的距離彡50 μ m ；0. 5 μ m彡隔離環(huán)到射頻信號接受端口的距離彡50 μ m。
7 如權(quán)利要求5所述的射頻工藝中射頻隔離度的表征方法，其特征在于所述步驟O) 中的隔離環(huán)，在硅鍺雙極互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體工藝中，是通過深槽工藝來實(shí)現(xiàn)。
8.如權(quán)利要求1所述的射頻工藝中射頻隔離度的表征方法，其特征在于所述步驟(3) 中，射頻信號發(fā)送端口及接受端口通過接觸孔和金屬布線與射頻測試的連線結(jié)構(gòu)相連接。
9.如權(quán)利要求1所述的射頻工藝中射頻隔離度的表征方法，其特征在于所述步驟中，S參數(shù)的測試?yán)檬噶烤W(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行測試；射頻功率的輸入功率輸出功率測試?yán)蒙漕l信號發(fā)生器和頻譜分析儀進(jìn)行測試；射頻隔離度的計(jì)算公式為以dB為單位的射頻隔離度=20Xlogl0(S21)=以cffim為單位的輸出功率-以cffim為單位的輸入功率，其中，S21為從射頻信號發(fā)送端口到接受端口的射頻傳輸系數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種射頻工藝中射頻隔離度的表征方法，包括步驟1)設(shè)計(jì)表征射頻隔離度的測試圖形時(shí)，設(shè)計(jì)兩個(gè)分別位于SOC電路數(shù)字區(qū)域和射頻區(qū)域的射頻信號發(fā)送端口及接受端口；2)在射頻信號發(fā)送端口周圍設(shè)計(jì)一圈隔離環(huán)；3)在完成步驟1)和步驟2)設(shè)計(jì)后的測試圖形基礎(chǔ)上，再分別設(shè)計(jì)三組版圖結(jié)構(gòu)；4)進(jìn)行S參數(shù)測試或者射頻功率的輸入功率輸出功率測試，得到射頻隔離度。本發(fā)明能精確地表征基于射頻工藝的射頻隔離度，而且有助于SOC電路有關(guān)襯底噪聲串?dāng)_的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
文檔編號H01L23/544GK102478620SQ201010559950
公開日2012年5月30日 申請日期2010年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月25日
發(fā)明者周天舒 申請人:上海華虹Nec電子有限公司