CN105548713A - 阻抗调节器校准系统及校准方法 - Google Patents

阻抗调节器校准系统及校准方法 Download PDF

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Abstract

一种阻抗调节器校准系统及校准方法，采用形成于晶圆的直通阻抗元件替换阻抗标准基片上的直通元件，一方面利用晶圆上现有的结构或额外制作直通元件成本较低，另一方面，该形成于晶圆的直通阻抗元件上适于与探针配合使用的测试焊盘的材质可以与待测试器件的焊盘材质相同，测试过程中探针与待测试器件焊盘之间的接触电阻、校准过程探针与标准基片上直通元件之间的接触电阻不同引起的测试误差能得以减小，从而提高校准准确度。

Description

阻抗调节器校准系统及校准方法
技术领域
本发明涉及半导体检测技术领域，尤其涉及一种阻抗调节器校准系统及校准方法。
背景技术
现有技术中，阻抗调节器测试系统，如图1所示，包括：网络分析仪11(NetWorkAnalyzer，NWA)、源牵引调谐器12(Source-pullTuner)、负载牵引调谐器(Load-pullTuner)13以及待测试器件(DeviceUnderTest，DUT)。待测试器件例如为射频功率放大器，用于测试该放大器功率；还例如为微波器件，用于S参数测试，该S参数为微波器件的散射参数，反映给定频率和系统条件下，任何非理想端口的网络传输和反射特性。
测试前，该测试系统需进行校准。该校准具体包括源牵引调谐器的探子(probe)位置-阻抗列表，以及负载牵引调谐器的探子位置-阻抗列表的获取，两列表对应反映源牵引调谐器、载牵引调谐器的固有属性。
现有技术中，该校准通过将源牵引调谐器、负载牵引调谐器连接的探针扎在阻抗标准基片14(ImpedanceStandardSubstrate，ISS)的直通元件进行。实际中，该标准基片的直通元件为金层，经探针多次按压后会产生凹坑，因而具有使用寿命限制，而重新更换标准基片成本较高。
另一方面，该校准过程中，与探针接触的直通元件为金层，而测试过程中，与探针接触的为铝焊垫，这造成测试过程中各参数可能存在较大误差。
发明内容
本发明解决的问题是如何降低阻抗调节器校准成本以及提高校准准确度。
为解决上述问题，本发明的一方面提供一种阻抗调节器校准系统，包括：
网络分析仪；
源牵引调谐器，一端与所述网络分析仪连接，另一端连接有第一组探针；
负载牵引调谐器，一端与所述网络分析仪连接，另一端连接有第二组探针；
形成于晶圆的直通阻抗元件，所述直通阻抗元件为接地-信号-接地结构，所述接地-信号-接地结构具有适于分别与第一组探针、第二组探针配合使用的一对接地测试焊盘、一对信号测试焊盘、一对接地测试焊盘。
可选地，该对信号测试焊盘之间的金属互连图案呈直线形；对应对接地测试焊盘之间的金属互连图案也呈直线形。
可选地，直通阻抗元件具有多个。
可选地，所述接地测试焊盘、信号测试焊盘的材质为铝。
可选地，所述直通阻抗元件的晶圆上，还形成有待测试器件。
基于上述阻抗调节器校准系统，本发明的另一方面还提供一种校准方法，包括：
将所述第一组探针、第二组探针对应扎在一对接地测试焊盘、一对信号测试焊盘、一对接地测试焊盘表面保持固定；
固定负载牵引调谐器的探子位置以保持其阻抗不变，获取负载牵引调谐器、直通阻抗元件的总阻抗；滑动源牵引调谐器的探子至一位置，获取对应该探子位置的源牵引调谐器、负载牵引调谐器、直通阻抗元件的总阻抗，与负载牵引调谐器、直通阻抗元件的总阻抗取差值后获取对应该探子位置的源牵引调谐器的阻抗；滑动源牵引调谐器探子遍历其可滑动范围内的任一位置，获取源牵引调谐器的探子位置-阻抗列表；
固定源牵引调谐器的探子位置以保持其阻抗不变，获取源牵引调谐器、直通阻抗元件的总阻抗；滑动负载牵引调谐器的探子至一位置，获取对应该探子位置的负载牵引调谐器、源牵引调谐器、直通阻抗元件的总阻抗，与源牵引调谐器、直通阻抗元件的总阻抗取差值后获取对应该探子位置的负载牵引调谐器的阻抗；滑动负载牵引调谐器探子遍历其可滑动范围内的任一位置，获取负载源牵引调谐器的探子位置-阻抗列表。
可选地，先获取所述源牵引调谐器的探子位置-阻抗列表，后获取所述负载源牵引调谐器的探子位置-阻抗列表。
可选地，先获取所述负载牵引调谐器的探子位置-阻抗列表，后获取所述源牵引调谐器的探子位置-阻抗列表。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：1)采用形成于晶圆的直通阻抗元件替换阻抗标准基片，一方面利用晶圆上现有的结构或额外制作直通阻抗元件成本较低，另一方面，该形成于晶圆的直通阻抗元件上适于与探针配合使用的测试焊盘的材质可以与待测试器件的焊盘材质相同，测试过程中探针与待测试器件焊盘之间的接触电阻、校准过程探针与标准基片上直通元件之间的接触电阻不同引起的测试误差能得以减小，从而提高校准准确度。
2)可选方案中，形成直通阻抗元件的晶圆上，还形成有待测试器件，该待测试器件的测试焊盘与直通阻抗元件的测试焊盘在同一工序中制作形成，因而厚度、致密度等相同，能更进一步减小接触电阻引起的待测试器件性能测试误差。
附图说明
图1是现有技术中的阻抗调节器校准系统的结构示意图；
图2是本发明一实施例中的阻抗调节器校准系统的结构示意图；
图3与图4是不同实施例的图2中P区域的放大图。
具体实施方式
如背景技术中所述，现有技术中的阻抗调节器校准系统一方面校准成本较高，另一方面校准准确度有待提高。
针对上述技术问题，本发明提出采用形成于晶圆的直通阻抗元件替换阻抗标准基片，一方面利用晶圆上现有的结构或额外制作直通阻抗元件成本较低，另一方面，该形成于晶圆的直通阻抗元件上适于与探针配合使用的测试焊盘的材质可以与待测试器件的焊盘材质相同，测试过程中探针与待测试器件焊盘之间的接触电阻、校准过程探针与标准基片上直通元件之间的接触电阻不同引起的测试误差能得以减小，从而提高校准准确度。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
图2是本发明一实施例中的阻抗调节器校准系统的结构示意图。图3是图2中P区域的放大图。以下参照图2与图3所示，详细介绍阻抗调节器校准系统以及校准方法。
参照图2与图3所示，首先介绍校准系统。
该阻抗调节器校准系统2，包括：
网络分析仪21；
源牵引调谐器22，一端与所述网络分析仪21连接，另一端连接有第一组探针24；
负载牵引调谐器23，一端与所述网络分析仪21连接，另一端连接有第二组探针25；
形成于晶圆W的直通阻抗元件26，直通阻抗元件26为接地G-信号S-接地G结构，具有适于分别与第一组探针24、第二组探针25配合使用的一对接地测试焊盘27a、一对信号测试焊盘27b、一对接地测试焊盘27c。
在具体实施过程中，可以如图3所示，该对信号测试焊盘27b之间采用呈直线形的金属互连图案连接，且该呈直线的金属互连图案与信号测试焊盘27b位于同层。其它实施例中，该对信号测试焊盘27b之间的电互连也可以采用折线形金属互连图案，该金属互连图案还可以位于信号测试焊盘27b的下层。
类似地，参照图3所示，对应对接地测试焊盘27a、27c之间也采用呈直线形的金属互连图案连接，且该呈直线的金属互连图案与其连接的对应对接地测试焊盘27a、27c位于同层。其它实施例中，参照图4所示，对应对接地测试焊盘27a、27c之间的电互连也可以采用折线形金属互连图案，该金属互连图案还可以位于接地测试焊盘27a、27c的下层。
一个实施例中，接地测试焊盘27a、27c、信号测试焊盘27b的材质为铝，其它实施例中，还可以为其它适于用作焊盘的材质。
基于上述阻抗调节器校准系统2，对应的校准方法包括：
首先，参照图3或图4所示，将第一组探针24扎在一对接地测试焊盘27a、一对信号测试焊盘27b、一对接地测试焊盘27c各对其中一个的上表面，第二组探针25扎在上述测试焊盘27a、27b、27c各对其中另一个的上表面，保持固定；
接着，参照图2所示，固定负载牵引调谐器23的探子位置以保持其阻抗不变，获取负载牵引调谐器23、直通阻抗元件26的总阻抗；
滑动源牵引调谐器22的探子至一位置，获取对应该探子位置的源牵引调谐器22、负载牵引调谐器23、直通阻抗元件26的总阻抗，与负载牵引调谐器23、直通阻抗元件26的总阻抗取差值后获取对应该探子位置的源牵引调谐器22的阻抗；滑动源牵引调谐器22探子遍历其可滑动范围内的任一位置，获取源牵引调谐器22的探子位置-阻抗列表；
再接着，固定源牵引调谐器22的探子位置以保持其阻抗不变，获取源牵引调谐器22、直通阻抗元件26的总阻抗；滑动负载牵引调谐器23的探子至一位置，获取对应该探子位置的负载牵引调谐器23、源牵引调谐器22、直通阻抗元件26的总阻抗，与源牵引调谐器22、直通阻抗元件26的总阻抗取差值后获取对应该探子位置的负载牵引调谐器23的阻抗；滑动负载牵引调谐器探子遍历其可滑动范围内的任一位置，获取负载源牵引调谐器23的探子位置-阻抗列表。
上述过程完成了阻抗调节器的校准。
需要说明的是，上述校准过程中的两列表：源牵引调谐器22的探子位置-阻抗列表的获取与负载源牵引调谐器23的探子位置-阻抗列表的获取无先后顺序。
此外，如图2所示，直通阻抗元件26可以具有多个。
校准完成后，待测试器件28替换直通阻抗元件26，即两组探针24、25扎在待测试器件28上，采用校准后的阻抗调节器测试系统进行待测试器件28各参数的测试。
优选地，该待测试器件28与直通阻抗元件26形成于同一晶圆W。上述结构的好处在于：待测试器件28上的用于与两组探针24、25配合使用的测试焊盘可以与直通阻抗元件26上的接地测试焊盘27a、27c、信号测试焊盘27b在同一工序中形成，材质及形成工艺相同，使得：测试过程中探针与待测试器件的焊盘之间的接触电阻、校准过程探针与直通阻抗元件的测试焊盘之间接触电阻相同，能减小现有技术校准过程、测试过程探针接触电阻不同引起的测试误差，从而提高校准准确度。这是因为：
a)若校准过程中测试焊盘与测试过程中焊盘材质不同，探子处于不同位置的源(负载)牵引调谐器的阻抗由于接触电阻造成的误差为第一值、测试过程中待测试器件的阻抗由于接触电阻造成的误差为第二值；
b)若校准过程中测试焊盘与测试过程中焊盘材质相同，探子处于不同位置的源(负载)牵引调谐器的阻抗由于接触电阻造成的误差为第三值、测试过程中待测试器件的阻抗由于接触电阻造成的误差为第四值；
相对于第一值与第二值，第三值与第四值接近。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (8)

1.一种阻抗调节器校准系统，包括：
网络分析仪；
源牵引调谐器，一端与所述网络分析仪连接，另一端连接有第一组探针；
负载牵引调谐器，一端与所述网络分析仪连接，另一端连接有第二组探针；
其特征在于，还包括：形成于晶圆的直通阻抗元件，所述直通阻抗元件为接地-信号-接地结构，所述接地-信号-接地结构具有适于分别与第一组探针、第二组探针配合使用的一对接地测试焊盘、一对信号测试焊盘、一对接地测试焊盘。
2.根据权利要求1所述的阻抗调节器校准系统，其特征在于，该对信号测试焊盘之间的金属互连图案呈直线形；对应对接地测试焊盘之间的金属互连图案也呈直线形。
3.根据权利要求1所述的阻抗调节器校准系统，其特征在于，所述直通阻抗元件具有多个。
4.根据权利要求1所述的阻抗调节器校准系统，其特征在于，所述接地测试焊盘、信号测试焊盘的材质为铝。
5.根据权利要求1所述的阻抗调节器校准系统，其特征在于，所述直通阻抗元件的晶圆上，还形成有待测试器件。
6.一种权利要求1的阻抗调节器校准系统的校准方法，其特征在于，包括：
将所述第一组探针、第二组探针对应扎在一对接地测试焊盘、一对信号测试焊盘、一对接地测试焊盘表面保持固定；
固定负载牵引调谐器的探子位置以保持其阻抗不变，获取负载牵引调谐器、直通阻抗元件的总阻抗；滑动源牵引调谐器的探子至一位置，获取对应该探子位置的源牵引调谐器、负载牵引调谐器、直通阻抗元件的总阻抗，与负载牵引调谐器、直通阻抗元件的总阻抗取差值后获取对应该探子位置的源牵引调谐器的阻抗；滑动源牵引调谐器探子遍历其可滑动范围内的任一位置，获取源牵引调谐器的探子位置-阻抗列表；
固定源牵引调谐器的探子位置以保持其阻抗不变，获取源牵引调谐器、直通阻抗元件的总阻抗；滑动负载牵引调谐器的探子至一位置，获取对应该探子位置的负载牵引调谐器、源牵引调谐器、直通阻抗元件的总阻抗，与源牵引调谐器、直通阻抗元件的总阻抗取差值后获取对应该探子位置的负载牵引调谐器的阻抗；滑动负载牵引调谐器探子遍历其可滑动范围内的任一位置，获取负载源牵引调谐器的探子位置-阻抗列表。
7.根据权利要求6所述的校准方法，其特征在于，先获取所述源牵引调谐器的探子位置-阻抗列表，后获取所述负载源牵引调谐器的探子位置-阻抗列表。
8.根据权利要求6所述的校准方法，其特征在于，先获取所述负载牵引调谐器的探子位置-阻抗列表，后获取所述源牵引调谐器的探子位置-阻抗列表。
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