提高TRL校准的传播延迟参数的准确度的方法与流程

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种提高trl校准的传播延迟参数的准确度的方法。

背景技术：

1、矢量网络分析仪(vector network analyzer，vna)是射频微波测量领域最重要的测量仪器，主要用来测量元器件的散射参数(s参数)，进一步可以推导出增益、匹配、阻抗和隔离性等其它参数。矢量网络分析仪要求进行测量之前进行校准。常见的校准方法包括：开路-短路-负载-直通校准，英文为short-open-load-thru，简写为solt校准；直通-反射-传输线校准，英文为thru-reflect-line，简写为trl校准。

2、网络分析仪的测量参考面处于仪器线缆的接口处，因此当采用夹具对器件进行测量时，测试所得是待测器件与夹具的共同结果，为了获取待测器件的s参数则需要消除夹具的影响。trl校准可以消除夹具对于结果的影响，将测量参考面由夹具两端移动到待测器件两端，最终得到待测器件的s参数从而实现对待测器件的直接测量。

3、现有的用于trl校准的trl校准件并非是直接制作在晶圆上，而是制作在其它承载基板上，在实际测试时，被测器件(device under test，dut)则是制作在晶圆上的器件，这使得trl校准件与被测器件的测量环境有差别。例如，trl校准件使用高电阻率硅，这与被测器件的硅/基板/重布线层的堆叠层结构不同，导致探针的测量环境不同；trl校准件与探针之间的接触电阻、被测器件与探针之间的接触电阻可能存在差别；trl校准件与被测器件的焊盘尺寸可能存在差异；trl校准件长时间使用会发生磨损，每次执行校准时还是以全新的trl校准件的数值做参考，未考虑trl校准件的磨损，导致校准不准确；在进行测试时被测器件与信号之间会有馈线，在利用trl校准件校准时需要考虑馈线的影响。该些差别导致直接采用现有的trl校准件无法进行准确校准。

4、目前的解决方法是将trl校准件制作在晶圆上，以提供与被测器件相同的测量环境。在trl校准中，传播延迟tdelay作为导入矢量网络分析器的重要参考参数，其需要非常精确的值。传播延迟tdelay的计算公式如下：

5、

6、其中，δl为trl校准中直通(thru)校准件与传输线(line)校准件之间的电长度的差值，εeff是有效介电常数(effective dielectric constant)，c是光速(speed oflight)。可见，传播延迟tdelay与有效介电常数相关。但是，在晶圆上直接获得准确的有效介电常数存在困难且准确度低，进而无法获得精确的传播延迟tdelay值，限制了trl校准的应用。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供一种提高trl校准的传播延迟参数的准确度的方法，其能够通过修正有效介电常数来修正传播延迟参数，进而提高trl校准的传播延迟参数的准确度。

2、本发明一实施例提供一种提高trl校准的传播延迟参数的准确度的方法，其包括：提供一叠层结构模型，所述叠层结构模型包括基底及设置在所述基底表面的传输线校准件，在垂直所述基底的方向上，所述基底具有第一高度，在平行所述基底的方向上，所述传输线校准件具有第一宽度，所述基底与待测器件基底的材料相同；根据所述第一高度、所述第一宽度以及所述基底的介电常数获得第一有效介电常数，所述第一有效介电常数是所述基底与所述传输线校准件的接触界面为光滑界面时所述传输线校准件的有效介电常数；获得所述基底与所述传输线校准件的接触界面处所述传输线校准件的十点平均粗糙度；根据所述第一有效介电常数、所述第一高度以及所述十点平均粗糙度获所述传输线校准件的第二有效介电常数，所述第二有效介电常数是所述传输线校准件在第一频率的有效介电常数；根据所述十点平均粗糙度获得所述传输线校准件的第三有效介电常数，所述第三有效介电常数是所述传输线校准件在第二频率的有效介电常数，所述第二频率大于所述第一频率；以所述第二有效介电常数作为参数，获得所述传输线校准件在所述第一频率下的传播延迟参数，以所述第三有效介电常数作为参数，获得所述传输线校准件在所述第二频率下的传播延迟参数。

3、在一实施例中，提供一叠层结构模型的步骤包括：获得待测器件基底的结构参数；根据所述待测器件基底的结构参数形成所述叠层结构模型。

4、在一实施例中，提供一叠层结构模型的步骤中，所述第一宽度大于或者等于所述第一高度，根据所述第一高度、所述第一宽度以及所述基底的介电常数获得第一有效介电常数的步骤包括：

5、在一实施例中，根据如下公式获得所述第一有效介电常数：

6、

7、其中，εeff_no_roughness是所述第一有效介电常数，εr是所述基底的介电常数，h是所述第一高度，w是所述第一宽度。

8、在一实施例中，所述第一频率小于或者等于15ghz，所述第二频率大于15ghz。

9、在一实施例中，根据所述第一有效介电常数、所述第一高度以及所述十点平均粗糙度获得所述传输线校准件的第二有效介电常数包括：

10、根据如下公式获得所述传输线校准件的第二有效介电常数：

11、

12、其中，εeff_roughness是所述第二有效介电常数，h是所述第一高度，rz是所述十点平均粗糙度，εeff_no_roughness是所述第一有效介电常数。

13、在一实施例中，根据所述十点平均粗糙度获得所述传输线校准件的第三有效介电常数的步骤包括：采用雪球模型获得所述第三有效介电常数，其中，根据所述十点平均粗糙度获得所述雪球模型的微球半径。

14、在一实施例中，所述传播延迟参数采用如下公式获得：

15、

16、其中，tdelay是所述传播延迟参数，δl是trl校准中直通校准件与传输线校准件之间的电长度的差值，εeff是有效介电常数，c是光速，在第一频率下，εeff是所述第二有效介电常数，在第二频率下，εeff是所述第三有效介电常数。

17、在一实施例中，还包括：提供多个叠层结构模型，并获得多个所述叠层结构模型的所述第二有效介电常数的第一容差以及所述第三有效介电常数的第二容差；将所述第一容差作为δl在所述第一频率下的相移容差，将所述第二容差作为δl在所述第二频率下的相移容差。

18、本发明提高trl校准的传播延迟参数的准确度的方法，所述传输线校准件的不同频率范围具有不同的有效介电常数，根据所述传输线校准件的不同频率范围所对应的有效介电常数获得不同的传播延迟参数，以通过修正有效介电常数来修正传播延迟参数，从而可提高trl校准的传播延迟参数的准确度。

技术特征：

1.一种提高trl校准的传播延迟参数的准确度的方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，提供一叠层结构模型的步骤包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，提供一叠层结构模型的步骤中，所述第一宽度大于或者等于所述第一高度，根据所述第一高度、所述第一宽度以及所述基底的介电常数获得第一有效介电常数的步骤包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一频率小于或者等于15ghz，所述第二频率大于15ghz。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述第一有效介电常数、所述第一高度以及所述十点平均粗糙度获得所述传输线校准件的第二有效介电常数包括：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述十点平均粗糙度获得所述传输线校准件的第三有效介电常数的步骤包括：采用雪球模型获得所述第三有效介电常数，其中，根据所述十点平均粗糙度获得所述雪球模型的微球半径。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述传播延迟参数采用如下公式获得：

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：

技术总结
本发明提供一种提高TRL校准的传播延迟参数的准确度的方法，传输线校准件的不同频率范围具有不同的有效介电常数，根据所述传输线校准件的不同频率范围所对应的有效介电常数获得不同的传播延迟参数，以通过修正有效介电常数来修正传播延迟参数，从而可提高TRL校准的传播延迟参数的准确度。

技术研发人员：唐彦波,林伟
受保护的技术使用者：长电科技管理有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25