三端口射频器件的测试结构及测试方法
【专利摘要】本发明公开了一种三端口射频器件的测试结构，测试结构一、二和三，三个测试结构中的被测试器件相同，依次有一个端口串联电阻、其它两个端口接G-S-G测试端口；针对测试结构一、二和三中串联的电阻，分别设置一套电阻测试结构，每套电阻测试结构包括测试结构四、五、六和七，测试结构四中包括一个被测电阻、被测电阻两端口连接G-S-G测试端口，测试结构五为测试结构四的开路去嵌结构，测试结构六和七为测试结构四的直通去嵌结构一和二。本发明公开了一种三端口射频器件的测试方法。本发明能够利用二端口网络分析仪来实现三端口射频器件的射频参数测试，能大大降低测试成本，并能提高测试效率。
【专利说明】三端口射频器件的测试结构及测试方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种半导体集成电路制造领域，特别是涉及一种三端口射频器件的测 试结构；本发明还涉及一种三端口射频器件的测试方法。
【背景技术】
[0002] 在集成有射频器件的半导体集成电路中，三端口射频器件是常用的器件，如晶体 管、变压器、射频电阻等，在射频器件设计中，首先需要得到射频器件的射频参数模型，之后 才能根据各种射频器件的射频参数模型进行集成有射频器件的半导体集成电路设计。为了 得到三端口射频器件的射频参数，现有技术一般需要使用三端口或者四端口网络分析仪进 行测试，如图1所示，是现有三端口射频器件的测试结构示意图，现有三端口射频器件的测 试结构包括三端口被测器件101，该三端口被测器件101为三端口射频器件，在三端口被测 器件101的端口一处连接地-信号-地（G-S-G)测试端口 102a、端口二处连接G-S-G测试 端口 102b、端口三处连接G-S-G测试端口 102c，其中G-S-G中的G、S和G分别表示地、信号 和地，分别用于接地、连接信号和接地。
[0003] 现有技术中在使用如图1所示的测试结构进行测试时，需要三端口网络分析仪， 将三端口网络分析仪的三个端口分别连接G-S-G测试端口 102a、102b和102c，并进行测试 得到三端口被测器件101的散射参数（S参数)。
[0004] 但是，在三端口或者四端口网络分析仪的价格非常昂贵，二端口网络分析仪则价 格便宜且技术成熟、普及度也高，很多公司都配备了二端口网络分析仪，但是三端口或者四 端口网络分析仪则没有配备或配备的较少。因此，如果能够利用二端口网络分析仪来实现 三端口射频器件的射频参数测试，则必能大大降低测试成本，且能提高测试效率。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种三端口射频器件的测试结构，能够利用二 端口网络分析仪来实现三端口射频器件的射频参数测试，能大大降低测试成本，并能提高 测试效率。为此，本发明还提供一种三端口射频器件的测试方法。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明提供的三端口射频器件的测试结构中三端口射频器 件包括端口一、端口二和端口三，测试结构包括：
[0007] 测试结构一，包括一个被测器件一，所述被测器件一为三端口射频器件，所述被测 器件一的端口一接G-S-G测试端口，所述被测器件一的端口二接G-S-G测试端口，所述被测 器件一的端口三和地之间串联电阻三。
[0008] 测试结构二，包括一个被测器件二，所述被测器件二为一和所述被测器件一相同 的三端口射频器件，所述被测器件二的端口一接G-S-G测试端口，所述被测器件二的端口 三接G-S-G测试端口，所述被测器件二的端口二和地之间串联电阻二。
[0009] 测试结构三，包括一个被测器件三，所述被测器件三为一和所述被测器件一相同 的三端口射频器件，所述被测器件三的端口二接G-S-G测试端口，所述被测器件三的端口 三接G-S-G测试端口，所述被测器件三的端口一和地之间串联电阻一。
[0010] 测试结构四，包括一个被测电阻，所述被测电阻的端口一接G-S-G测试端口，所述 被测电阻的端口二接G-S-G测试端口，且所述被测电阻的端口一和对应的G-S-G测试端口 的信号端通过连线一连接、所述被测电阻的端口二和对应的G-S-G测试端口的信号端通过 连线二连接。
[0011] 测试结构五，为所述测试结构四的开路去嵌结构，所述测试结构五和所述测试结 构四相比，所述测试结构五仅设置有两个G-S-G测试端口，且所述测试结构五中的两个 G-S-G测试端口之间的相对位置和所述测试结构四中的两个G-S-G测试端口的相对位置相 同，所述测试结构五的两个G-S-G测试端口之间没有设置所述被测电阻、所述连线一和所 述连线二。
[0012] 测试结构六，为所述测试结构四的直通去嵌结构一，所述测试结构六设置有两个 G-S-G测试端口、以及连接两个G-S-G测试端口的信号端的连线三，所述连线三的长度和所 述连线一的长度相同。
[0013] 测试结构七，为所述测试结构四的直通去嵌结构二，所述测试结构七设置有两个 G-S-G测试端口、以及连接两个G-S-G测试端口的信号端的连线四，所述连线四的长度和所 述连线二的长度相同。
[0014] 所述测试结构四、所述测试结构五、所述测试结构六和所述测试结构七组成一套 电阻测试结构，所述电阻测试结构包括三套，电阻测试结构一中的被测电阻和所述电阻一 相同，电阻测试结构二中的被测电阻和所述电阻二相同，电阻测试结构三中的被测电阻和 所述电阻三相同。
[0015] 进一步的改进是，所述电阻一、所述电阻二和所述电阻三的阻值相同且大于1欧 姆。
[0016] 进一步的改进是，所述电阻测试结构一、所述电阻测试结构二和所述电阻测试结 构三相同，所述电阻测试结构由所述电阻测试结构一、所述电阻测试结构二和所述电阻测 试结构三中的任意一套组成、其它两套省略。
[0017] 进一步的改进是，所述连线一的长度大于100微米，所述连线二的长度大于100微 米。
[0018] 为解决上述技术问题，本发明提供的三端口射频器件的测试方法，包括如下步 骤：
[0019] 步骤一、使用二端口网络分析仪测试所述测试结构一、所述测试结构二和所述测 试结构三的散射参数，分别为si、s 2、s3;使用二端口网络分析仪分别测试所述电阻测试结构 一、所述电阻测试结构二和所述电阻测试结构三中的所述测试结构四、所述测试结构五、所 述测试结构六和所述测试结构七的散射参数并得到的每一套所述电阻测试结构的散射参 数，所述电阻测试结构一的散射参数分别为SI 4、SI5、SI6、S17,所述电阻测试结构二的散射 参数分别为S2 4、S25、S26、S27,所述电阻测试结构三的散射参数分别为S3 4、S35、S36、S37。
[0020] 步骤二、将每一套所述电阻测试结构的散射参数分别转换为导纳参数，转换分别 为：
[0021] 对所述电阻测试结构一的散射参数进行如下转换：将S14转换成导纳参数Y1 4,将 S15转换成导纳参数Y15,将S16转换成导纳参数Y16,将S1 7转换成导纳参数Y17。
[0022] 对所述电阻测试结构二的散射参数进行如下转换：将S24转换成导纳参数Y2 4,将 S25转换成导纳参数Υ25,将S26转换成导纳参数Υ26,将S2 7转换成导纳参数Υ27。
[0023] 对所述电阻测试结构二的散射参数进行如下转换：将S34转换成导纳参数Υ3 4,将 S35转换成导纳参数Υ35,将S36转换成导纳参数Υ36,将S3 7转换成导纳参数Υ37。
[0024] 步骤三、对每一套所述电阻测试结构的导纳参数分别进行如下计算：
[0025] 所述电阻测试结构一的计算为：将Υ14_Υ15,得到Υ1 8 ;将Υ16_Υ15,得到Υ19 ;将 Υ17-Υ15,得到 Y11Q ;将 Yl8、Yl9、Y11Q 转换成 ABCD 参数 Al8、Al9、A11CI。
[0026] 所述电阻测试结构二的计算为：将Y24-Y25，得到Y2 8 ;将Y26-Y25，得到Y29 ;将 Y27-Y25,得至lj Y210 ;将 Y28、Y29、Y210 转换成 ABCD 参数 A28、A29、A210。
[0027] 所述电阻测试结构三的计算为：将Y34-Y35，得到Y3 8 ;将Y36-Y35，得到Y39 ;将 Y37-Y35,得至lj Y310 ;将 Y38、Y39、Y310 转换成 ABCD 参数 A38、A39、A310。
[0028] 步骤四、通过所述电阻测试结构一的AB⑶参数A18、A19、A1 1(I进行如下计算得到所 述电阻一的ABCD参数ΑΡΚΑ?Τ1· [A18] · [ΑΡΓ1;通过所述电阻测试结构二的ABCD参 数A28、A29、A2 1(I进行如下计算得到所述电阻二的ABCD参数ΑΖ^ΜΤ1· [A28] · [421(1广； 通过所述电阻测试结构三的ΑΒ⑶参数A38、A39、Α3 1(ι进行如下计算得到所述电阻三的ΑΒ⑶ 参数 Αβ11，9]-1 · [A38] · [A310]-1。
[0029] 将所述电阻一的ΑΒ⑶参数Α111分别转换成对应的散射参数S111 ;将所述电阻二的 ΑΒ⑶参数Α211分别转换成对应的散射参数S211 ;将所述电阻三的ΑΒ⑶参数A311分别转换 成对应的散射参数S311。
[0030] 步骤五、由所述电阻一的散射参数S111计算得到所述电阻一的反射系数Γ i，公式为
【权利要求】
1. 一种三端口射频器件的测试结构，其特征在于，三端口射频器件包括端口一、端口二 和端口三，测试结构包括： 测试结构一，包括一个被测器件一，所述被测器件一为三端口射频器件，所述被测器件 一的端口一接G-S-G测试端口，所述被测器件一的端口二接G-S-G测试端口，所述被测器件 一的端口三和地之间串联电阻三； 测试结构二，包括一个被测器件二，所述被测器件二为一和所述被测器件一相同的三 端口射频器件，所述被测器件二的端口一接G-S-G测试端口，所述被测器件二的端口三接 G-S-G测试端口，所述被测器件二的端口二和地之间串联电阻二； 测试结构三，包括一个被测器件三，所述被测器件三为一和所述被测器件一相同的三 端口射频器件，所述被测器件三的端口二接G-S-G测试端口，所述被测器件三的端口三接 G-S-G测试端口，所述被测器件三的端口一和地之间串联电阻一； 测试结构四，包括一个被测电阻，所述被测电阻的端口一接G-S-G测试端口，所述被测 电阻的端口二接G-S-G测试端口，且所述被测电阻的端口一和对应的G-S-G测试端口的信 号端通过连线一连接、所述被测电阻的端口二和对应的G-S-G测试端口的信号端通过连线 二连接； 测试结构五，为所述测试结构四的开路去嵌结构，所述测试结构五和所述测试结构四 相比，所述测试结构五仅设置有两个G-S-G测试端口，且所述测试结构五中的两个G-S-G 测试端口之间的相对位置和所述测试结构四中的两个G-S-G测试端口的相对位置相同，所 述测试结构五的两个G-S-G测试端口之间没有设置所述被测电阻、所述连线一和所述连线 -* ? 测试结构六，为所述测试结构四的直通去嵌结构一，所述测试结构六设置有两个G-S-G 测试端口、以及连接两个G-S-G测试端口的信号端的连线三，所述连线三的长度和所述连 线一的长度相同； 测试结构七，为所述测试结构四的直通去嵌结构二，所述测试结构七设置有两个G-S-G 测试端口、以及连接两个G-S-G测试端口的信号端的连线四，所述连线四的长度和所述连 线二的长度相同； 所述测试结构四、所述测试结构五、所述测试结构六和所述测试结构七组成一套电阻 测试结构，所述电阻测试结构包括三套，电阻测试结构一中的被测电阻和所述电阻一相同， 电阻测试结构二中的被测电阻和所述电阻二相同，电阻测试结构三中的被测电阻和所述电 阻三相同。
2. 如权利要求1所述的三端口射频器件的测试结构，其特征在于：所述电阻一、所述电 阻二和所述电阻三的阻值相同且大于1欧姆。
3. 如权利要求2所述的三端口射频器件的测试结构，其特征在于：所述电阻测试结构 一、所述电阻测试结构二和所述电阻测试结构三相同，所述电阻测试结构由所述电阻测试 结构一、所述电阻测试结构二和所述电阻测试结构三中的任意一套组成、其它两套省略。
4. 如权利要求1或2或3所述的三端口射频器件的测试结构，其特征在于：所述连线 一的长度大于100微米，所述连线二的长度大于100微米。
5. 使用如权利要求1所述的三端口射频器件的测试结构进行测试的方法，包括如下步 骤： 步骤一、使用二端口网络分析仪测试所述测试结构一、所述测试结构二和所述测试结 构三的散射参数，分别为S1、S2、S3 ;使用二端口网络分析仪分别测试所述电阻测试结构一、 所述电阻测试结构二和所述电阻测试结构三中的所述测试结构四、所述测试结构五、所述 测试结构六和所述测试结构七的散射参数并得到的每一套所述电阻测试结构的散射参数， 所述电阻测试结构一的散射参数分别为SI 4、SI5、SI6、S17,所述电阻测试结构二的散射参数 分别为S2 4、S25、S26、S27,所述电阻测试结构三的散射参数分别为S3 4、S35、S36、S37 ; 步骤二、将每一套所述电阻测试结构的散射参数分别转换为导纳参数，转换分别为： 对所述电阻测试结构一的散射参数进行如下转换：将S14转换成导纳参数Y14,将S15转 换成导纳参数Y1 5,将S16转换成导纳参数Y16,将S17转换成导纳参数Y1 7 ; 对所述电阻测试结构二的散射参数进行如下转换：将S24转换成导纳参数Y24,将S25转 换成导纳参数Y25,将S26转换成导纳参数Y26,将S27转换成导纳参数Y2 7 ; 对所述电阻测试结构二的散射参数进行如下转换：将S34转换成导纳参数Y34,将S35转 换成导纳参数Y35,将S36转换成导纳参数Y36,将S37转换成导纳参数Y3 7 ; 步骤三、对每一套所述电阻测试结构的导纳参数分别进行如下计算： 所述电阻测试结构一的计算为：将Υ14_Υ15,得到Y18;将Υ1 6_Υ15,得到Y19;将Υ17_Υ15， 得到 Y11Q ;将 Yl8、Yl9、Y11Q 转换成 ABCD 参数 Al8、Al9、A11CI ; 所述电阻测试结构二的计算为：将Y24-Y25,得到Y28 ;将Y26-Y25,得到Y29 ;将Y27-Y25， 得到 Y21q ;将 Y28、Y29、Y21q 转换成 ABCD 参数 A28、A29、A21q ; 所述电阻测试结构三的计算为：将Y34-Y35,得到Y38 ;将Y36-Y35,得到Y39 ;将Y37-Y35， 得到 Y31q ;将 Y38、Y39、Y31q 转换成 ABCD 参数 A38、A39、A31q ; 步骤四、通过所述电阻测试结构一的AB⑶参数Al8、Al9、Al1(l进行如下计算得到所述 电阻一的ABCD参数ΑΡΚΑ?Τ1· [A18] · [Al^T1;通过所述电阻测试结构二的ABCD参数 A28、A29、A21(l进行如下计算得到所述电阻二的ABCD参数· [A28] · [A21(ir ;通 过所述电阻测试结构三的AB⑶参数A38、A39、A31(I进行如下计算得到所述电阻三的AB⑶参 数 Αβ11，9]-1 · [A38] · [A310]-1 ; 将所述电阻一的ΑΒ⑶参数Α111分别转换成对应的散射参数S111 ;将所述电阻二的ΑΒ⑶ 参数Α211分别转换成对应的散射参数S211 ;将所述电阻三的ABCD参数A311分别转换成对应 的散射参数S311 ; 步骤五、由所述电阻一的散射参数S111计算得到所述电阻一的反射系数Γ i，公式为
由所述电阻二的散射参数S211计算得到所述电阻一的反射系数Γ 2，公式为
由所述电阻三的散射参数S311计算得到所述电阻一的反射系数Γ 3，公式为
步骤六、由反射系数Γ ρ Γ 2和Γ 3以及散射参数S1、S2、S3代入公式：
得到三端口散射参数
6. 如权利要求5所述的方法，其特征在于：所述电阻一、所述电阻二和所述电阻三的阻 值相同且大于1欧姆。
7. 如权利要求6所述的方法，其特征在于：所述电阻测试结构一、所述电阻测试结构二 和所述电阻测试结构三相同，所述电阻测试结构由所述电阻测试结构一、所述电阻测试结 构二和所述电阻测试结构三中的任意一套组成、其它两套省略；步骤一中仅需对所选定的 一套所述电阻测试结构的散射参数进行测试，步骤二中仅需对所选定的一套所述电阻测试 结构的散射参数转换为导纳参数，步骤三中仅需对所选定的一套所述电阻测试结构的导纳 参数进行计算并转换为ABCD参数，步骤四中仅需根据所选定的一套所述电阻测试结构的 ABCD参数计算出具有相同值的所述电阻一的ABCD参数、所述电阻二的ABCD参数和所述电 阻三的AB⑶参数，步骤五中计算得到的反射系数Γρ「 2和Γ3相同。
8. 如权利要求5或6或7所述的方法，其特征在于：所述连线一的长度大于100微米， 所述连线二的长度大于100微米。
【文档编号】G01R31/00GK104142436SQ201310163729
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2013年5月7日 优先权日:2013年5月7日
【发明者】黄景丰 申请人:上海华虹宏力半导体制造有限公司