JPH03243871A

JPH03243871A - 半導体装置

Info

Publication number: JPH03243871A
Application number: JP2040023A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Honda; 本多　圭一
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1990-02-21
Filing date: 1990-02-21
Publication date: 1991-10-30

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野本発明は、高周波（特にＩＧＨｚ以上）帯において利用
される半導体素子の素子特性を正確に知ることができる
特性測定系で利用される半導体装置に関する。

（ロ）従来の技術上記半導体素子は高周波集積回路として衛星放送等の受
信機などに利用される。この高周波（例えば、マイクロ
波）集積回路（ＭＩＣ）は、高周波用の半導体素子をマ
イクロ波受動回路素子と組み合Ｊつせて構成される。

第２図は従来のＭＩＣの一例を示し、第３図はこのＭ　
Ｉ　Ｃを利用する回路のブロック図である。

Ｍ　Ｉ　Ｃ４１は半導体素子４２とこの半導体素子の入
出力にそれぞれ配置されている入力側整合回路４３と出
力側整合回路４４とを備えている。この従来例では、作
図を簡単にするため、半導体素子４２をその本来持って
いる構成とは違う形状で示している。また、各整合回路
４３．４４は基板４５に基準電位パターンを有するマイ
クロストリップラインタイプのもので示している。４６
は半導体素子４２と基準電位パターンを接続する中継用
のスルーホールである。

第３図において、４７は入力側整合回路４３に入力され
る信号の信号源、４８は出力側整合回路４４に接続され
る負荷回路である。各整合回路４３．４４はそれぞれ信
号：原４７の出力インピーダンスＺ、と半導体素子４２
の入力インピーダンスＺ（ｖの整合と、負荷回路４８の
入力インピーダンスＺＬと半導体素子４２の出力インピ
ーダンスＺｏシｒの整径とを取り得るように構成されて
いる。

これらの整合回路を正しく形成するには半導体素子１２
の人、出力インピーダンスを正確に測定する必要がある
。この種の半導体素子を設計通りに製造することが極め
て困難であるからである。

そこで、半導体素子の人、出力インピーダンスを測定す
るために、従来例では、ウェハ上の半導体素子の人、出
力部に直接高周波プローブを接触させて１ＩＩ１１定を
行っている。このプローブ４９は第４図に示すように、
アルミナ製の基板５０の一面に伝送線路導体５１と、接
地導体５２を設備し、この基板の他面に、信号源若しく
は負荷を接続するための端子５３を備えている。従って
、半導体素子の入出力部がこのプローブと同ヒコブレナ
タイアであり、また各整（回路もコプレナタイプτある
と、この測定結果を用いて各整合回路を設計してもロス
を少なくすることができるが、半導体素子及び若しくは
各整合回路がコプレナタイプでなく例えば設計の容易な
マイクロストリップラインタイプやセミコプレナタイプ
（ラインの一方の側にだけアースを持つもの）であると
、この測定結果をそのまま各整合回路の設計に利用する
と、ラインのｔｌＬＦｊの違いに基ずく電磁波の伝搬モ
ードが異なり、その補正（この補正値を解析的に求める
ことは困難）ができない分だけロスの発生を避けられな
い。このように、プローブとラインの横這上の違いに基
ずく伝搬モードの変換を計算上加味することが困難であ
るので、半導体素子と整合回路と７０−ブとを同じコプ
レナ構造で形成していない場合、正確に整合回路を設計
することができず、半導体素子の高い性能を十分に引き
出すことができないという問題があった。

（ハ）発明が解決しようとする課題本発明はこの問題に鑑みて、半導体素子、高周波プロー
ブ、及び人、出力整合回路の高周波伝送形式が異なって
いる場合でも、正確に整合回路を設計するために必要な
半導体素子の人、出力高周波特性を精度良く測定できる
（中間品としての）半導体装置を提供しようとするもの
である。

（ニ）課題を解決するための手段本発明の半導体装置は、入力部を有する半導体素子と、
この半導体素子が能動素子として使用されるとき、入力
信号がこの半導体素子の前記入力部に整合回路を経由し
て供給されるその半導体素子の、前記入力部に一端部が
接続されている前記整合回路の伝送線路と同じ形式の線
路と、該線路の他端部にプローブを接触させるためのパ
ターンと、を備えていることを特徴とする。そしてこの
半導体装置は好ましくは、前記半導体素子に隣接して、
該半導体素子の、オープン、ショート、ロード、及びス
ルー状態に対応する測定系を構成する補助パターンを備
えていることを特徴とする。

（ホ）作用本発明の半導体装置においては、信号源を持つ７０−ブ
をこれを接触させるたぬのパターンに接触させ、このパ
ターン、線路、半導体素子の入力部、半導体素子、半導
体素子の出力部、線路、パターン、及び負荷を持つ出力
側のプローブの測定系をｔｌＩ戊することができるので
、入出力側に各２つの伝搬モード変換部（半導体素子と
線路、線路と高周波プローブ）の特性も織りΔみ済みの
測定データを得ることができる。この測定データを、Ｏ
５Ｌ　（オープン、ショート、ロード）法で求めた測定
系の誤差で校正したデータを用いて、この半導体装置の
ための整合回路を設計することにより、正確な整合回路
を構成することができロスの少ない特性のよい能動回路
、例えば高周波増幅回路を構成することができる。

なお、校正用のデータは、半導体素子に隣接する補助パ
ターン、即ち上記線路に実質的に等しいダミーを有する
、半導体素子のオープン、ショート、ロード、及びスル
ーを測定することができるパターンを設けて、これを利
用して測定することによって精度のよい校正値そ得るこ
とができる。

（へ）実施例第１図は本発明の一実施例の部分平面図を模式的に示＝
たらのである。二の第１図τは、ウェハ１に一つの半導
体装置２を示しているが、実際にはこの半導体装置２と
事実上同じ構成の半導体装置全ウェハーＬに縦横にｔｉ
４広したり、あるいは補助パターン３を一つのウェハに
つき適当数にＬで残りの領域に多数の半導体素子４を構
成するようにしてもよいっこの半導体装置２は半導体素子４の人、出力インピーダ
ンスを正確に測定し、該半導体素子４ｆ：用いて高周波
増幅装置（図示省略）を構成するときの入出力各整径回
路の設計を容易にするために用いられる。従って、この
特性が測定されかつウェハ１から切り離された半導体素
子（完成品）に対して、この半導体装置２はまだ中間品
と見ることができる。

本実施例て−は、半導体素子４がセミコプレナ（片側接
地）状の入出カバターンを有するものであす、これを両
側接地コアレナ高周波プローブを用いて測定し、マイク
ロストリンプラインで整合回路を隔成する場合について
の、半導体装置２について説明する。これとは別に、各
整合回路をマイクロストリップラインとは別の形式のも
の（例えばコプレナタイプ）にする場合、半導体素子４
の入出力各部に接続する各線路５．６を、その形式のも
のに合わせる必要がある。

本実施例において、半導体装置２は、補助バタン３と、
半導体素子４と、線路５．６と、プローブ゛を（妾触さ
せるためのパターン７．８とを、ウェハ１七にＩＩ戊し
ており、パターン７に信号源（図示省略）を持つプロー
ブ９を、そしてパターン８に負荷を接続しているプロー
ブ（プローブ９と実質的に同じＦＲ戊のもの、図示省略
）を接続して、半導体素子４の人、出力インピーダンス
を、線路５．６及びパターン７．８の高周波特性を加味
した状態で計測することができる。

半導体素子４は、ゲート電極Ｇを有する入力部〕Ｏと、
片側接地電極を構成するソース電極Ｓを有する接地部１
１ｊこの接地部はバイアホールＨを通じてウェハ〕の背
面のアース電極に接続されている）と、ドレイン電極り
を有する出力部１２とを備えている。この半導体素子４
の各人、出力部１０．１２には、この半導体素子が能動
素子に利用されるとき、マイクロストリンプラインの各
整合回路（図示せず１を経由して入力源、負荷がそれぞ
れ接続される。そのため、入、出力インピダンスが測定
された後で、半導体素子４はウェハ１から切り取り線１
３で切り離される。なお、この半導体素子４は、その占
有スペースを小さくするだの、片側だ・けにバイアホー
ル（ウェハの垂直方向に貫涌孔をあけ、その内面若しく
は空洞の全てをメタライズしたもの）を設けている。そ
のため、図示の如くソースパターンが非対称になってお
り、この半導体素子の入力部に直接プローブを接触させ
ても正確な人、出力インピーダンスを得ることができな
い。

線路５．６は、形式が後で半導体素子４に接続される整
合回路の伝送形式と同じマイクロストリップラインで構
成したダミーラインであり、その各一端が半導体素子４
の入力部１０と、出力部１２に接続されている（ウェハ
上にパターンを形成するときに同時に成形されている）
。この線路５６の各他端に形成されているパターン７．
８（まそれぞれ実質的に同じ構成を持ち、プローブＰの
伝送線路導体及び接地導体をそれぞれ接続するための導
体１４．１５を備え＝いる。

補助パターン３は、半導体素子のオープン特性を測定す
るためのパターン領域１６と、半導体素子のショート特
性を測定するたぬのパターン領域１７と、半導体素子の
ロード特性を測定するためのパターン領域１８と、半導
体素子のスルー特性を測定するためのパターン領域１９
とを備えている。各領域中の、パターン２０はダミーラ
インと等価のラインを示し、領域１７中の符号２１はバ
イアホールを示し、領域１８中の符号２２は基準抵抗部
分を示し、さらに領域１９中のライン２３はスルーライ
ンを示している。そして、各領域の人、出力部にはプロ
ーブを接触させるためのパタ−ンを備えている。

この補助パターン３を用いて、ＯＬＳ法で測定系の誤差
を求める。ＯＬＳ法は、高周波測定における最も一般的
な測定系の校正方法で、３つの基準器（オープン、ショ
ート、ロートノをプローブ先端に交互に付は換えて測定
したときのそれぞれの反射係数と、スルー（入出力のプ
ローブをそのまま直接つなぐ、）とした場合の伝達係数
と反射係数から、測定系の全体に含まれる様々な誤差成
分（インど−ダンスの不整合による反射や抵抗による損
失など）を算出し、その値を用いて測定データを７トリ
クス、寅算により変換して、被測定物の真の特性を精度
良く求めるものである。即ち、ダミーライン５と、これ
に接続されかつプローブが接触されるパターン７．８と
の高周波特性が、補助パターン３に備える同種のものを
持った、半導体素子のオープン、ショート、ロード、及
びスル時の上記各係数で膚算補正され、半導体素子４の
、これにマイクロストリップラインによる整合回路を接
続する場合における入、出力インピーダンスを正確に割
り出すことができる。そして、この入出力インピーダン
スを基に設計した整合回路を用いて能動回路を形成すれ
ば、そのロスを最小にすることができる。

（ト）発明の効果本発明の半導体装置は、入力部を有する半導体素子と、
この半導体素子が能動素子として使用されるとき、入力
信号がこの半導体素子の前記入力部に整合回路を経由し
て供給されるその半導体素子の、前記入力部に一端部が
接続されている前記整合回路の伝送線路と同じ形式の線
路と、該線路の他端部にプローブを接触させるためのパ
ターンとを備えているので、コプレナタイプのプローブ
を用いて該半導体素子の人、出力インピーダンスを測定
するとき、伝送形式が半導体素子の入力部と、これに接
続される整合回路とで異なっていても、即ち前者がセミ
コプレナタイプであり、後者がマイクロストリップライ
ンであっても、両者間の電送形式の違いに基ずく誤差を
演算処理で除去でき、そのため、半導体素子の入、出力
インピーダンスを正しく測定することができ、整合回路
の回路設計が用意になるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を模式的に示した部分平面図
である。第２図は従来のＭ　Ｉ　Ｃの構成を示す平面図
である。第３図はこのＭ　Ｉ　Ｃを含む回路のブロック
図である。第４図はプローブの構成図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）入力部を有する半導体素子と、この半導体素子が
能動素子として使用されるとき、入力信号がこの半導体
素子の前記入力部に整合回路を経由して供給されるその
半導体素子の、前記入力部に一端部が接続されている前
記整合回路の伝送線路と同じ形式の線路と、該線路の他
端部にプローブを接触させるためのパターンと、を備え
ていることを特徴とする半導体装置。
（２）前記半導体装置は、前記半導体素子に隣接して、
該半導体素子の、オープン、ショート、ロード、及びス
ルー状態に対応する測定系を構成する補助パターンを備
えていることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記
載の半導体装置。