本发明涉及半导体集成电路领域，具体涉及一种毫米波器件在片测试结构的去嵌方法。
背景技术：
随着硅基集成电路工艺的快速发展，晶体管特征尺寸下降到100纳米以下，特征频率达到100吉赫兹以上，基于cmos技术的集成电路已经可以应用于微波与毫米波电路领域。为了提高集成电路的设计速度，加快产品上市时间，在采用cmos工艺设计射频微波集成电路时需要精确的器件模型来保证电路仿真与测试结果的一致性，这就需要为电路设计提供精确的射频微波器件模型，当在晶圆上直接测量微波器件的散射s参数时，由于芯片上的集成器件尺寸非常小，必须通过在器件上附加金属连线与测试金属衬垫(pad)，和gsg微波探针在测试时连接，从而可以测量被测器件的微波特性。这样的测试结构通常由pad、附带连线和被测器件组成，pad将探针与被测器件连接，附带连线将被测器件与pad相连接，pad给测试带来寄生电容，附带连线则带来寄生电阻和寄生电感，因此，在对半导体器件进行特性表征之前必须从测试的s参数中剥离pad与附带连线的影响，称为去嵌过程。
现有技术中常用的去嵌方法去开路短路去嵌法，其具体步骤为：
步骤1：如附图2所示，在硅衬底上形成待测器件，并在与待测器件同一硅衬底上分别形成待测器件相对应的开路去嵌结构和短路去嵌结构，如附图3、4所示；待测器件、开路去嵌结构和短路去嵌结构均含有pad和附带连线；
步骤2：对上述待测器件、开路去嵌结构和短路去嵌结构进行s参数测试，得到待测器件的s参数smea、开路去嵌结构的s参数sopen和短路去嵌结构的s参数sshort；
步骤3：将上述待测器件、开路去嵌结构和短路去嵌结构的s参数转换为y参数，分别得到待测器件的y参数ymea、开路去嵌结构的y参数yopen和短路去嵌结构的y参数yshort；基于上述y参数，计算ymea-open＝ymea-yopen；将得到的ymea-open转换为对应的z参数，得到zmea-open；如此一来，便去除了待测器件两端口之间并联的寄生。
步骤4：计算yshort-open＝yshort-yopen；将上述得到的yshort-open转换为对应的z参数，得到zshort-open，得到的是短路去嵌结构去除两端口间并联寄生电阻后的z参数，通过将zmea-open和zshort-open相减得到待测器件本身的精确z参数：zdevice＝zmea-open-zshort-open，这样一来，去除了待测器件两端口之间的串联寄生。将待测器件本身的精确z参数转换回s参数，即可得待测器件本身的精确s参数。
但是，现有的开路短路去嵌法中开路去嵌结构只是简单移除了待测器件，保留了pad和附带连线，随着应用频段的越来越高，附带连线间因为断路而产生的电容越来越难以被忽略，如附图5所示。所以现有的开路短路去嵌算法中sopen实际上不只是开路去嵌结构的s参数，还附带有额外的寄生电容cj。随着应用频段的提高，若还继续按照传统的去嵌方法进行计算，由于计生电容产生的误差会使得最终计算结果远远差异于待测器件本身的s参数。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本发明所要解决的技术问题为提供一种毫米波器件在片测试结构的去嵌方法，可以去除探针pad结构和附带连线之间引起的在片测试结构的寄生效应，在射频微波毫米波应用中有较好的前景。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种毫米波器件在片测试结构的去嵌方法，包括如下步骤：
s01：在硅衬底上形成待测器件，并在同一衬底上同时形成待测器件相对应的开路去嵌结构和短路去嵌结构；所述待测器件、开路去嵌结构和短路去嵌结构均含有附带连线和在片测试pad；
s02：对上述待测器件、开路去嵌结构和短路去嵌结构进行s参数测试，得到待测器件的s参数smea、开路去嵌结构的s参数sopen和短路去嵌结构的s参数sshort；
s03：应用电磁场仿真模型仿真一个平板电容，该平板电容用于模拟上述开路去嵌结构中去除待测器件之后所述附带连线之间产生的电容；利用与所述待测器件相同材质和制备工艺的无源器件对上述电磁场仿真模型所处的环境进行训练，得出与所处环境相关的仿真参数，利用校准后的含有仿真参数的电磁场仿真模型仿真该平板电容，得出该平板电容的y参数ycj及其附加电容值cj；
s04：将步骤s02中测试所得的s参数转换为y参数，分别得到待测器件的y参数ymea、开路去嵌结构的y参数yopen和短路去嵌结构的y参数yshort，计算出待测器件本身的s参数，具体计算过程为：
s041：计算开路去嵌结构去除寄生电容之后的y参数：y’open＝yopen-ycj；
s042：基于上述y参数，计算y’mea-open＝ymea-y’open；
s043：基于上述y参数，计算y’short-open＝yshort-y’open；
s044：将上述得到的y’mea-open和y’short-open转换为对应的z参数，得到z’mea-open和z’short-open，；
s045：通过将z’mea-open和z’short-open相减得到待测器件本身的精确z参数：z’device＝z’mea-open-z’short-open，将待测器件本身的精确z参数转换回s参数，即可得待测器件本身的精确s参数。
进一步地，所述步骤s03中对电磁场仿真模型所处的环境进行训练的具体过程为：
s031：在硅衬底上制备与所述待测器件具有相同材质和制备工艺的无源器件，并在与器件同一硅衬底上分别形成该无源器件相对应的开路结构和短路结构；
s032：对上述无源器件、开路结构和短路结构进行s参数测试，得到无源器件的s参数s”mea、开路结构的s参数s”open和短路结构的s参数s”short，按照开路短路去嵌法得出无源器件在低频下的精准s参数；
s033：采用上述无源器件的尺寸以及对应的精准s参数对电磁场仿真模型所处的环境进行训练，得出准确的与环境相关的仿真参数。
进一步地，所述步骤s032中按照开路短路去嵌法得出无源器件在低频下的精准s参数的具体步骤为：
s0321：将上述测试所得的无源器件、开路结构和短路结构的s参数转换为y参数，分别得到无源器件的y参数y”mea、开路结构的y参数y”open和短路结构的y参数y”short；
s0322：基于上述y参数，计算y”mea-open＝y”mea-y”open；计算y”short-open＝y”short-y”open；
s0323：将上述得到的y”mea-open和y”short-open转换为对应的z参数，得到z”mea-open和z”short-open，通过将z”mea-open和z”short-open相减得到无源器件本身的精确z参数：z”device＝z”mea-open-z”short-open，将无源器件本身的精确z参数转换回s参数，即可得无源器件本身的精确s参数。
进一步地，采用所述无源器件的多种器件尺寸，并分别重复步骤s031-s032，通过不同尺寸的多个无源器件以及相对应的精确s参数来校验仿真参数。
进一步地，所述无源器件为传输线器件或螺旋电感器件。
进一步地，所述与环境相关的仿真参数包括所述在片测试pad、无源器件和附件连线的电导率、无源器件周边介质、无源器件与衬底之间介质的介电常数和损耗角正切、衬底电导率、仿真空间范围和仿真边界条件与激励方式等。
进一步地，待测器件对应的开路去嵌结构中附带连线之间产生的电容并联于两端探针之间。
进一步地，所述步骤s03中平板电容的两侧平板为所述附带连线的金属截面。
进一步地，对所述电磁场仿真模型采用有限元仿真方法。
进一步地，所述短路去嵌结构可替换为通路去嵌结构。
本发明的有益效果为：本发明应用电磁场仿真模型仿真一个平板电容，该平板电容采用待测器件中附带连线的材料为两侧平板，用于模拟待测器件对应的开路去嵌结构中去除待测器件之后附带连线之间产生的电容；采用电磁场仿真得到该电容的y参数，再在开路去嵌结构的y参数中去除并联的该电容，从而得到更高精度的去嵌结果。
附图说明
附图1为本发明一种毫米波器件在片测试结构的去嵌方法的流程图。
附图2为包括探针和附带连线的待测器件。
附图3为待测器件对应的开路去嵌结构。
附图4为待测器件对应的短路去嵌结构。
附图5为待测器件对应的开路去嵌结构中的附加电容。
附图6为本发明应用电磁场仿真模型仿真的平板电容。
附图7为低频状态下开路去嵌结构对应的集总电路示意图。
附图8为高频状态下开路去嵌结构对应的集总电路示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。
如附图1所示，本发明提供的一种毫米波器件在片测试结构的去嵌方法，包括如下步骤：
s01：在硅衬底上形成待测器件，并在同一衬底上同时形成待测器件相对应的开路去嵌结构和短路去嵌结构；待测器件、开路去嵌结构和短路去嵌结构均含有在片测试pad和附带连线。其中，待测器件为毫米波器件。
s02：对上述待测器件、开路去嵌结构和短路去嵌结构进行s参数测试，得到待测器件的s参数smea、开路去嵌结构的s参数sopen和短路去嵌结构的s参数sshort。
s03：应用电磁场仿真模型仿真一个平板电容，该平板电容用于模拟上述开路去嵌结构中去除待测器件之后附带连线之间产生的电容；利用与待测器件相同材质和制备工艺的无源器件对上述电磁场仿真模型所处的环境进行训练，得出与上述平板电容相关的仿真参数，利用校准后的含有仿真参数的仿真模型仿真该平板电容，得出该平板电容的y参数ycj与其附加电容值cj。
随着应用频段的提高，步骤s02中开路去嵌结构的s参数并不是实际开路去嵌结构中的s参数，因为附带连线断开之后，在断开的部分会形成寄生电容，如附图5所示。若想要得出精准地开路去嵌结构中的s参数，还需要去除该寄生电容的影响。随着电磁场仿真技术在超高频段的应用，只要仿真参数提取足够准确，简单电容的仿真精度在dc至毫米波频段都足够高，设计一个按附带连线金属截面为金属平板的平板电容，使用此工艺平台电磁场仿真deck进行电磁场仿真，可以得到dc至毫米波频段的电容y参数ycj。
其中，本发明中设计的平板电容中的两侧平板为附带连线金属截面，并且该平板电容的电容值等于待测器件对应的开路去嵌结构中去除待测器件之后附带连线之间产生的电容。
在利用电磁场仿真模型对待测器件对应的平板电容进行仿真之前，需要对电磁场仿真模型所处的环境进行训练，得出与该仿真模型所述的环境相关的仿真参数，训练过程可以采用与本发明中待测器件相同工艺的简单无源器件进行训练，具体步骤为：
s031：在硅衬底上制备与所述待测器件具有相同材质和制备工艺的无源器件，并在与器件同一硅衬底上分别形成该无源器件相对应的开路结构和短路结构；
s032：对上述无源器件、开路结构和短路结构进行s参数测试，得到无源器件的s参数s”mea、开路结构的s参数s”open和短路结构的s参数s”short，按照开路短路去嵌法得出无源器件在低频下的精准s参数。
其中，计算无源器件的精准s参数过程中，保持无源器件为低频状态，此时，可以忽略无源器件中开路结构中存在的寄生电容。具体计算器精准s参数的过程采用现有技术中的开路短路去嵌法进行计算：
s0321：将上述测试所得的无源器件、开路结构和短路结构的s参数转换为y参数，分别得到无源器件的y参数y”mea、开路结构的y参数y”open和短路结构的y参数y”short；
s0322：基于上述y参数，计算y”mea-open＝y”mea-y”open；计算y”short-open＝y”short-y”open；
s0323：将上述得到的y”mea-open和y”short-open转换为对应的z参数，得到z”mea-open和z”short-open，通过将z”mea-open和z”short-open相减得到无源器件本身的精确z参数：z”device＝z”mea-open-z”short-open，将无源器件本身的精确z参数转换回s参数，即可得无源器件本身的精确s参数。
s0323：采用上述无源器件的尺寸以及对应的精准s参数对电磁场仿真模型所处的环境进行训练，得出与其所处环境相关的仿真参数。
本发明待测器件相对应的平板电容尺寸如附图6所示，平板电容两侧的电容板尺寸对应待测器件附加连线的尺寸。
本发明中的无源器件可以为传输线器件，传输线器件可以对其设置长度和宽度，并且，根据不同的长度宽度值，重复上述步骤s0321-s0323，通过无源器件的尺寸及其对应的精准s参数，得出较为准确的仿真参数。具体的仿真参数包括在片测试pad、无源器件和附件连线的电导率、无源器件周边介质、无源器件与衬底之间介质的介电常数和损耗角正切、衬底电导率、仿真空间范围和仿真边界条件与激励方式等等。
得出准确的仿真参数之后，将本发明待测器件相对应的平板电容尺寸带入含有仿真参数的电磁场仿真模型中，即可得出该平板电容的附加电容的cj，并将其转换为y参数ycj，也就是本发明中待测器件对应的开路去嵌结构中产生的附加电容。本发明中电磁场仿真模型可以采用有限元仿真方法等。
s04：将上述测试所得的s参数转换为y参数，分别得到待测器件的y参数ymea、开路去嵌结构的y参数yopen和短路去嵌结构的y参数yshort，进行如下计算：
s041：计算开路去嵌结构去除寄生电容之后的y参数：y’open＝yopen-ycj；这样就去除了开路去嵌结构中的寄生电容。
s042：基于上述y参数，计算y’mea-open＝ymea-y’open；去除了待测器件两端口之间并联的寄生电阻。
s043：基于上述y参数，计算y’short-open＝yshort-y’open；
s044：将上述得到的y’mea-open和y’short-open转换为对应的z参数，得到z’mea-open和z’short-open，；
s045：通过将z’mea-open和z’short-open相减得到待测器件本身的精确z参数：z’device＝z’mea-open-z’short-open，将待测器件本身的精确z参数转换回s参数，即可得待测器件本身的精确s参数。
值得说明的是，本发明中的去嵌方法尤其适用于待测器件在超高频状态下的去嵌方法。因为，在正常状态或者低频状态下，开路去嵌结构中因为短路产生的附加电容可以忽略，如附图7所示。但是，在超高频状态下，这一附加电容表现比较明显，要想得到精确的去嵌结果，必须使用如附图8所示的集总电路示意图进行去嵌处理。
本发明应用电磁场仿真模型仿真一个平板电容，该平板电容采用待测器件中附带连线的材料为两侧平板，用于模拟待测器件对应的开路去嵌结构中去除待测器件之后附带连线之间产生的电容；采用电磁场仿真得到该电容的y参数，再在开路去嵌结构的y参数中去除并联的该电容，从而得到更高精度的去嵌结果。
以上所述仅为本发明的优选实施例，所述实施例并非用于限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明所附权利要求的保护范围内。