太赫兹在片散射参数测量校准件及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及太赫兹器件散射参数测试装置技术领域，尤其涉及一种太赫兹在片散射参数测量校准件及其制备方法。
【背景技术】
[0002]校准即是将实际测量的结果与已知器件的测量标准进行比较，根据比较的结果确定该测试设备由于系统产生的误差。确定了这些系统产生的误差就可以对一些未知成分的测试结果做出比较准确的修正，从而得到参考平面上的比较精确的测量。矢量网络分析仪(VNA)的事先校准是精确测量射频微波器件S参数的先决条件，而只有通过准确的测试数据才能建立准确的器件模型并用于电路仿真和设计。而在太赫兹频段，由于各种高频效应的影响，校准的误差会急剧增大，因此对校准件的要求大大提高。
[0003]在太赫兹频段以下，目前常用的校准方法有LRRM、SOLT (即短路S、开路0、负载L和直通T)和TRL (即直通T、反射R和传输线L)。LRRM和SOLT在校准的过程中假定各个校准件都是理想的，因此对校准件的制作工艺要求很高，一般使用商用校准件，衬底为氧化铝陶瓷；而且LRRM和SOLT校准后的参考面位于探针的针尖，需要对管芯PAD进行去嵌入才能得到管芯的S参数。TRL校准法也是目前VNA中较普遍使用的一种双端口校准法，能够修正网络仪的误差。与LRRM和SOLT校准法不同，用在片TRL方法进行校准时不必已知所有校准标准件的特性指标，只要求传输线标准的特性阻抗和系统特性阻抗一致。这样就很大程度上减少了校准精度对校准标准件的依赖，提高了校准精度。
[0004]在太赫兹频段，各种寄生参量和校准件的制备误差都会被放大，从而对校准产生巨大的影响。对于LRRM和SOLT校准法，两个方面会影响太赫兹S参数的测量精度:一是商用校准件衬底和被测件衬底的不匹配，二是管芯PAD的去嵌入过程。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种太赫兹在片散射参数测量校准件及其制备方法，所述校准件不仅可以解决衬底和被测件衬底不匹配的问题，提高了测量的精确度，还可以将校准后的参考平面移到管芯根部，不需要做去嵌入处理，并且采用共面波导结构还可以减小损耗。
[0006]为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是:一种太赫兹在片散射参数测量校准件，其特征在于:包括衬底，所述衬底的上表面制作有一个直通标准件、一个反射标准件和至少一个传输线标准件，所述衬底的下表面制作有背面金属层，所述衬底作为整个校准件和被测件的共同衬底。
[0007]进一步的技术方案在于:所述衬底的制备材料为InP。
[0008]进一步的技术方案在于:所述背面金属层的制备材料为金或铝。
[0009]进一步的技术方案在于:所述直通标准件、反射标准件和传输线标准件采用共面波导结构。
[0010]本发明还公开了一种太赫兹在片散射参数测量校准件的制备方法，其特征在于所述方法包括如下步骤:
1)在衬底的上表面制作一个直通标准件、一个反射标准件和至少一个传输线标准件，所述衬底的制作材料和制备工艺与被测件衬底的制备材料和制备工艺相同，所述衬底作为整个校准件和被测件的共同衬底；
2)在衬底的下表面制作背面金属层，形成校准件。
[0011]进一步的技术方案在于:所述衬底的制备材料为InP。
[0012]进一步的技术方案在于:所述直通标准件、反射标准件和传输线标准件通过InP流片工艺同被测件一起制备在所述衬底的上表面。
[0013]进一步的技术方案在于:所述背面金属层通过InP流片工艺制备在所述衬底的下表面。
[0014]采用上述技术方案所产生的有益效果在于:本校准件采用与被测件相同的流片工艺制作，一方面可以减小校准件和被测件由于衬底的不一致引起的测试误差，提高了测量的精确度；另一方面，在太赫兹单片电路管芯模型参数提取时使用该校准件，可使校准后的参考面位于管芯根部而不是针尖，避免被测件PAD去嵌入引起的误差，从而提高模型参数提取的准确度。此外，传输线标准件采用多线结构(至少一个，可以为两个以上)来拓宽校准频率的范围，采用共面波导结构的校准件可以减小损耗。
【附图说明】
[0015]图1是本发明所述校准件的结构示意图；
图2是图1中A-A向的剖视结构示意图；
其中:1、衬底2、直通标准件3、反射标准件4、传输线标准件5、背面金属层。
【具体实施方式】
[0016]下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0017]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0018]如图1-2所示，本发明公开了一种太赫兹在片散射参数测量校准件，包括衬底1，所述衬底I的上表面制作有一个直通标准件2、一个反射标准件3和至少一个传输线标准件4 ;在图1中显示的为两个传输线标准件，传输线标准件可以根据频率要求设计不同的线长和个数；所述衬底I的下表面制作有背面金属层5，所述衬底I作为整个校准件和被测件的共同衬底。优选的所述衬底I的制备材料为InP，所述背面金属层5的制备材料为金或铝，需要指出的是衬底和背面金属层的制备材料并不局限于上述材料，本领域技术人员可以根据实际需要进行适当选择。优选的，所述直通标准件2、反射标准件3和传输线标准件4采用共面波导结构，用以减小损耗。
[0019]与上述校准件相对应的，如图1-2所示，本发明还公开了一种太赫兹在片散射参数测量校准件的制备方法，所述方法包括如下步骤:
1)在衬底I的上表面制作一个直通标准件2、一个反射标准件3和至少一个传输线标准件4，所述衬底I的制作材料和制备工艺与被测件衬底的制备材料和制备工艺相同，所述衬底I作为整个校准件和被测件的共同衬底；
2)在衬底I的下表面制作背面金属层5，形成校准件。
[0020]进一步优选的，当所述衬底I的制备材料为InP时，所述方法为:
1)在衬底I的上表面通过InP流片工艺制作一个直通标准件2、一个反射标准件3和至少一个传输线标准件4，所述衬底I的制作材料和制备工艺与被测件衬底的制备材料和制备工艺相同，所述衬底I作为整个校准件和被测件的共同衬底；
2)在衬底I的下表面通过InP流片工艺制作背面金属层5，形成校准件。
[0021]本发明所述标准件的尺寸需要根据测试的实际情况由设计人员仿真和计算得到，其中直通标准件的尺寸需考虑所用的太赫兹频段探针的尺寸，传输线标准件的尺寸需考虑测试的频率范围。
[0022]本校准件采用与被测件相同的流片工艺制作，一方面可以减小校准件和被测件由于衬底的不一致引起的测试误差，提高了测量的精确度；另一方面，在太赫兹单片电路管芯模型参数提取时使用该校准件，可使校准后的参考面位于管芯根部而不是针尖，避免被测件PAD去嵌入引起的误差，从而提高模型参数提取的准确度。此外，传输线标准件采用多线结构(至少一个，可以为两个以上)来拓宽校准频率的范围，采用共面波导结构的校准件可以减小损耗。
【主权项】
1.一种太赫兹在片散射参数测量校准件，其特征在于:包括衬底(1)，所述衬底(I)的上表面制作有一个直通标准件(2)、一个反射标准件(3)和至少一个传输线标准件(4)，所述衬底(I)的下表面制作有背面金属层(5)，所述衬底(I)作为整个校准件和被测件的共同衬底。
2.根据权利要求1所述的太赫兹在片散射参数测量校准件，其特征在于:所述衬底(I)的制备材料为InP。
3.根据权利要求1所述的太赫兹在片散射参数测量校准件，其特征在于:所述背面金属层(5)的制备材料为金或铝。
4.根据权利要求1所述的太赫兹在片散射参数测量校准件，其特征在于:所述直通标准件(2)、反射标准件(3)和传输线标准件(4)采用共面波导结构。
5.一种太赫兹在片散射参数测量校准件的制备方法，其特征在于所述方法包括如下步骤: 1)在衬底(I)的上表面制作一个直通标准件(2)、一个反射标准件(3 )和至少一个传输线标准件(4)，所述衬底(I)的制作材料和制备工艺与被测件衬底的制备材料和制备工艺相同，所述衬底(I)作为整个校准件和被测件的共同衬底； 2)在衬底(I)的下表面制作背面金属层(5)，形成校准件。
6.根据权利要求5所述的太赫兹在片散射参数测量校准件的制备方法，其特征在于:所述衬底(I)的制备材料为InP。
7.根据权利要求6所述的太赫兹在片散射参数测量校准件的制备方法，其特征在于:所述直通标准件(2)、反射标准件(3)和传输线标准件(4)通过InP流片工艺同被测件一起制备在所述衬底(I)的上表面。
8.根据权利要求6所述的太赫兹在片散射参数测量校准件的制备方法，其特征在于:所述背面金属层(5)通过InP流片工艺制备在所述衬底(I)的下表面。
【专利摘要】本发明公开了一种太赫兹在片散射参数测量校准件及其制备方法，涉及太赫兹器件散射参数测试装置技术领域。所述校准件包括衬底，所述衬底的上表面制作有一个直通标准件、一个反射标准件和至少一个传输线标准件，所述衬底的下表面制作有背面金属层，所述衬底作为整个校准件和被测件的共同衬底。所述校准件不仅可以解决衬底和被测件衬底不匹配的问题，提高了测量的精确度，还可以将校准后的参考平面移到管芯根部，不需要做去嵌入处理，并且采用共面波导结构还可以减小损耗。
【IPC分类】G01R27-28, G01R3-00
【公开号】CN104865453
【申请号】CN201510323003
【发明人】刘亚男, 胡志富, 杜光伟, 李静强, 冯彬, 彭志农, 何美林, 曹健
【申请人】中国电子科技集团公司第十三研究所
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年6月12日