(57)【要約】Ｎ端子マイクロ波測定ネットワーク（１０）を較正するための方法は、負荷デバイス（４３）のネットワークパラメータ値を測定するステップを含むが、この方法の精度は、負荷デバイス（４３）の寄生インピーダンスに関する知識に依存する。本発明によると、この方法の精度が、この負荷デバイス（４３）の寄生インピーダンスを少なくとも近似的に決定することで改善される。一つの実施例においては、これは、負荷デバイス（４３）と実質的に等しい寄生インピーダンスを有する補助オープンデバイス（４４）のネットワークパラメータ値を測定することで達成される。この方法の精度は、更に、負荷デバイス（４３）と実質的に等しい寄生インピーダンスを有する補助ショートデバイス（４５）のネットワークパラメータ値を測定することで改善される。類似の原理をテスト下のデバイスをデエンベッディングするために用いることもできる。実質的に等しい寄生インピーダンスを有する負荷デバイス（４３）、補助オープンデバイス（４４）及び補助ショートデバイス（４５）についても開示される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
１より大きな整数をＮとしたときＮ個の端子と、ベクトルネットワークアナライザと、複数のプローブチップと、前記ベクトルネットワークアナライザと前記プローブチップの間にある寄生インピーダンスとを備えたマイクロ波測定ネットワークを較正するための方法であって、
互いに電気的に絶縁されたＮ個の端子を有するオープンデバイスのオープンネットワークパラメータ値を測定するステップと、
各々があるショートデバイスＤＣ抵抗を有する導体によって互いに電気的に接続されたＮ個の端子を有するショートデバイスのショートネットワークパラメータ値を測定するステップと、
各々が前記ショートデバイスＤＣ抵抗より大きなある負荷デバイスＤＣ抵抗を有する抵抗によって互いに電気的に接続されたＮ個の端子を有する負荷デバイスであって、ある寄生負荷インピーダンスを有するデバイスの負荷ネットワークパラメータ値を測定するステップと、
前記ベクトルネットワークアナライザとプローブチップとの間の前記寄生インピーダンスを決定するステップと、
前記ベクトルネットワークアナライザとプローブチップとの間の前記寄生インピーダンスを決定するステップの前に、前記寄生負荷インピーダンスを決定するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記寄生負荷インピーダンスを決定するステップは、互いに電気的に絶縁されたＮ個の端子を有する補助オープンデバイスの補助オープンネットワークパラメータ値を測定するサブステップを含み、前記補助オープンデバイスは前記寄生負荷インピーダンスと実質的に等しいある寄生補助オープンインピーダンスを有することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記寄生負荷インピーダンスを決定するステップは、更に、各々が前記負荷デバイスＤＣ抵抗より小さなある補助ショートデバイスＤＣ抵抗を有する導体によって互いに電気的に接続されたＮ個の端子を有する補助ショートデバイスの補助ショートネットワークパラメータ値を測定するサブステップを含み、前記補助ショートデバイスは前記寄生負荷インピーダンスと実質的に等しいある寄生補助ショートインピーダンスを有することを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
個の端子を有するテスト下のデバイスをデエンベッディングするための方法であって、Ｎは１より大きな整数を表し、前記テスト下のデバイスは、デバイスに固有のマイクロ波特性を有し、半導体製品内にＤＵＴエンベッド構造にて埋め込まれ、前記半導体製品は測定ネットワーク内に埋め込まれ、
前記テスト下のデバイスのＤＵＴネットワークパラメータ値を測定するステップと、
互いに電気的に絶縁されたＮ個の端子を有し、前記ＤＵＴエンベッド構造と実質的に同一のエンベッド構造にて半導体製品内に埋め込まれたオープンデバイスのオープンネットワークパラメータ値を測定するステップと、
各々があるショートデバイスＤＣ抵抗を有する導体にて互いに電気的に接続されたＮ個の端子を有し、前記ＤＵＴエンベッド構造と実質的に同一のエンベッド構造にて半導体製品内に埋め込まれたショートデバイスのショートネットワークパラメータ値を測定するステップと、
前記ショートデバイスＤＣ抵抗より大きなある負荷デバイスＤＣ抵抗を有する抵抗にて互いに電気的に接続されたＮ個の端子を有し、前記ＤＵＴエンベッド構造と実質的に同一のエンベッド構造にて半導体製品内に埋め込まれたある寄生負荷インピーダンスを有する負荷デバイスの負荷ネットワークパラメータ値を測定するステップと、
前記テスト下のデバイスデバイスに固有のマイクロ波特性を決定するステップと、
前記テスト下のデバイスに固有のマイクロ波特性を決定するステップの前に前記寄生負荷インピーダンスを決定するステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項５】
前記寄生負荷インピーダンスを決定するステップは、電気的に互いに絶縁されたＮ個の端子を有する補助オープンデバイスの補助オープンネットワークパラメータ値を測定するサブステップを含み、前記補助オープンデバイスは、前記寄生負荷インピーダンスと実質的に等しいある寄生補助オープンインピーダンスを有し、前記補助オープンデバイスは、前記ＤＵＴエンベッド構造と実質的に同一のエンベッド構造にて半導体製品内に埋め込まれることを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記測定負荷ネットワークパラメータ値が前記負荷デバイスから独立したある第一のインピーダンスセットを含むある負荷ネットワークにてモデル化され、
前記測定補助オープンネットワークパラメータ値が前記第一のインピーダンスセットを含むある補助オープンネットワークにてモデル化され、
前記測定ショートネットワークパラメータ値が前記第一のインピーダンスセットを含むある補助ショートネットワークにてモデル化され、
前記第一のインピーダンスセットが前記負荷ネットワーク、前記補助オープンネットワーク、及び前記補助ショートネットワークから決定され、
前記測定オープンネットワークパラメータ値が前記決定された第一のインピーダンスセットとある第二のインピーダンスセットを含むあるオープンネットワークにてモデル化され、
前記測定ショートネットワークパラメータ値が前記決定された第一のインピーダンスセットと前記第二のインピーダンスセットを含むあるショートネットワークにてモデル化され、
前記第二のインピーダンスセットが前記オープンネットワーク、前記ショートネットワーク及び前記第一のインピーダンスセットから決定され、
前記測定ＤＵＴネットワークパラメータ値が、前記第一のインピーダンスセット、前記決定された第二のインピーダンスセット、及びあるＤＵＴインピーダンスセットを含むＤＵＴネットワークにてモデル化され、
前記ＤＵＴインピーダンスセットが前記ＤＵＴネットワーク、前記第一のインピーダンスセット及び前記第二のインピーダンスセットから決定される
ことを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記寄生負荷インピーダンスを決定するステップは、更に、各々が前記負荷デバイスＤＣ抵抗より小さなある補助ショートデバイスＤＣ抵抗を有する導体にて互いに電気的に接続されたＮ個の端子を有する補助ショートデバイスの補助ショートネットワークパラメータ値を測定するサブステップを含み、前記補助ショートデバイスは、前記寄生負荷インピーダンスと実質的に等しいある寄生補助ショートインピーダンスを有し、前記補助ショートデバイスは、前記ＤＵＴエンベッド構造と実質的に同一のエンベッド構造にて半導体製品内に埋め込まれることを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項８】
前記測定負荷ネットワークパラメータ値が前記負荷デバイスから独立したある第一のインピーダンスセットを含むある負荷ネットワークにてモデル化され、
前記測定補助オープンネットワークパラメータ値が前記第一のインピーダンスセットを含むある補助オープンネットワークにてモデル化され、
前記測定補助ショートネットワークパラメータ値が前記第一のインピーダンスセットを含むある補助ショートネットワークにてモデル化され、
前記第一のインピーダンスセットが前記負荷ネットワーク、前記補助オープンネットワーク、及び前記補助ショートネットワークから決定され、
前記測定オープンネットワークパラメータ値が前記前記第一のインピーダンスセットとある第二のインピーダンスセットを含むあるオープンネットワークにてモデル化され、
前記測定ショートネットワークパラメータ値が前記第一のインピーダンスセットと前記第二のインピーダンスセットを含むあるショートネットワークにてモデル化され、
前記第二のインピーダンスセットが前記オープンネットワーク、前記ショートネットワーク及び前記第一のインピーダンスセットから決定され、
前記測定ＤＵＴネットワークパラメータ値が、前記第一のインピーダンスセット及び第二のインピーダンスセットと、あるＤＵＴインピーダンスセットを含むあるＤＵＴネットワークにてモデル化され、
前記ＤＵＴインピーダンスセットが、前記ＤＵＴネットワーク、前記第一のインピーダンスセット及び前記第二のインピーダンスセットから決定される
ことを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記寄生負荷インピーダンスを前記測定ショートネットワークパラメータ値及び前記測定オープンネットワークパラメータ値から決定するステップを含むことを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項１０】
Ｎ個の端子を有するテスト下のデバイスをデエンベッディングするためのセットのデバイスであって、Ｎは１より大きな整数を表し、前記テスト下のデバイスは、半導体製品内にＤＵＴエンベッド構造にて埋め込まれ、前記セットのデバイスは、
前記テスト下のデバイスと、
互いに電気的に絶縁されたＮ個の端子を有し、前記ＤＵＴエンベッド構造と実質的に同一のエンベッド構造にて半導体製品内に埋め込まれたオープンデバイスと、
各々がショートデバイスＤＣ抵抗を有する導体にて互いに電気的に接続されたＮ個の端子を有し、前記ＤＵＴエンベッド構造と実質的に同一のエンベッド構造にて半導体製品内に埋め込まれたショートデバイスと、
各々が前記ショートデバイスＤＣ抵抗より大きな負荷デバイスＤＣ抵抗を有する抵抗にて互いに電気的に接続されたＮ個の端子を有し、前記ＤＵＴエンベッド構造と実質的に同一のエンベッド構造にて半導体製品内に埋め込まれたある寄生負荷インピーダンスを有する負荷デバイスと、
互いに電気的に絶縁されたＮ個の端子と、前記寄生負荷インピーダンスと実質的に等しいある寄生補助オープンインピーダンスとを有し、前記ＤＵＴエンベッド構造と実質的に同一のエンベッド構造にて半導体製品内に埋め込まれる補助オープンデバイスと、
を備えたことを特徴とするデバイスセット。
【請求項１１】
各々が前記負荷デバイスＤＣ抵抗より小さなある補助ショートデバイスＤＣ抵抗を有する導体にて互いに電気的に接続されたＮ個の端子と、前記寄生負荷インピーダンスと実質的に等しいある寄生補助ショートインピーダンスとを有し、前記ＤＵＴエンベッド構造と実質的に同一のエンベッド構造にて半導体製品内に埋め込まれる補助ショートデバイスを更に備えたことを特徴とする請求項１０記載のデバイスセット。
【請求項１２】
前記負荷デバイスはある負荷デバイス構造を備え、
前記補助オープンデバイスは、前記負荷デバイス構造と実質的に同一のある補助オープンデバイス構造を備え、
前記負荷デバイス構造は、
第一の表面積と、第一の端子と第一の本体とを電気的に接続する第一のリードとを有する前記第一の本体と、
第二の端子と第二の本体とを電気的に接続する第二のリードを有する第二の本体と
を備え、
前記負荷デバイスは、第三の表面積と、前記第一の本体と前記第二の本体とを電気的に接続する第三の本体を更に備えたことを特徴とする請求項１０記載のデバイスセット。
【請求項１３】
前記負荷デバイスの前記第一の本体、第二の本体及び第三の本体は、抵抗の全体部を構成することを特徴とする請求項１２記載のデバイスセット。
【請求項１４】
前記負荷デバイスの前記第一の本体、第二の本体及び第三の本体は、多結晶シリコンから成ることを特徴とする請求項１２記載のデバイスセット。
【請求項１５】
補助ショートデバイスを更に備え、この補助ショートデバイスは、
前記負荷デバイス構造と実質的に同一のある補助ショートデバイス構造と、
前記第三の表面積と実質的に等しい第四の表面積を有し、前記第一の本体と第二の本体とを電気的に接続する第四の本体と
を備え、
前記第三の本体はある負荷固有抵抗を有し、前記第四の本体は前記負荷固有抵抗よりかなり小さなある補助固有ショート抵抗を有することを特徴とする請求項１２記載のデバイスセット。
【請求項１６】
前記第四の本体は、チタンシリサイドとコバルトシリサイドから成る一群から選択される材料から成ることを特徴とする請求項１５記載のデバイスセット。
【請求項１７】
入力プローブの所にマイクロ波テスト信号を生成し、入力プローブに反射されて戻ってくる信号と出力プローブに向かって伝送される信号とを測定し、請求項４記載のデエンベッディングのための方法に従ってデバイスに固有のマイクロ波特性を決定するためのベクトルアネットワークナライザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｎ個の端子を有するマイクロ波測定ネットワークを較正するための方法に係る。ここで、Ｎは、１ではない整数を表す。この方法は、互いに電気的に絶縁されたＮ個の端子を有するオープンデバイス（open device）のオープンネットワークパラメータ値を測定するステップと、各々がショートデバイスＤＣ抵抗を有する導体によって互いに電気的に接続されたＮ個の端子を有するショートデバイス（short device）のショートネットワークパラメータ値を測定するステップと、各々がショートデバイスＤＣ抵抗より大きなある負荷デバイスＤＣ抵抗を有する抵抗によって互いに電気的に接続されたＮ個の端子を有し、ある寄生負荷インピーダンスを有する、負荷デバイス（load device）の負荷ネットワークパラメータ値を測定するステップと、を含む。
【０００２】
本発明は、Ｎ個の端子を有するテスト下のデバイスをデエンベッディング（de-embedding）するための方法にも係る。
【０００３】
本発明は、Ｎ個の端子を有するテスト下のデバイスをデエンベッディングするためのデバイスセットにも係る。
【０００４】
本発明は、本発明によるデエンベッディングのための方法を実行するように構成されたベクトルネットワークアナライザ（vector network analyzer）にも係る。
【背景技術】
【０００５】
米国特許第4,858,160号明細書は、Ｎ端子マイクロ波測定ネットワーク（N terminal microwave measurement network）を較正するための方法の一つの形態を開示する。この方法の目的は、Ｎ端子マイクロ波測定ネットワークを、半導体製品内にエンベッドされたテスト下のデバイス（ＤＵＴ）のマイクロ波特性がベクトルネットワークアナライザ（ＶＮＡ）にて決定できるように、較正（calibrate）することにある。テスト下のデバイス（ＤＵＴ）、例えば、、トランジスタやインダクタの、マイクロ波特性についての正確な知識は、マイクロ波放射（microwave radiation）を利用する装置、例えば、移動電話機を設計及び製造する際に必須となる。
【０００６】
ベクトルネットワークアナライザ（ＶＮＡ）は、少なくとも一つの入力プローブと、出力プローブを備え、各プローブは、少なくとも一つの信号リード（signal lead）を有する。多くのケースにおいて、これらプローブは、アースリード（ground lead）も有する。これらプローブは、ボンドパッド（bond pads）と接触されるが、これらボンドパッドは、ＤＵＴを含む本体の表面の所に設けられ、これらはＤＵＴの端子と電気的に接続される。ＤＵＴを含む本体は半導体製品（semiconductor article of manufacture）であり得る。
【０００７】
ベクトルネットワークアナライザ（ＶＮＡ）は、入力プローブに向けられるマイクロ波テスト信号を生成する。ベクトルネットワークアナライザ（ＶＮＡ）は、反射されて入力プローブに向かって戻ってくる信号の振幅及び位相と、出力プローブに向かって透過される信号の振幅及び位相を、例えば、マイクロ波テスト信号の周波数の関数として測定する。透過された信号と反射された信号を用いて、最初に、テスト下のデバイス（ＤＵＴ）のＤＵＴネットワークパラメータ値（DUT network parameter values）が決定され、次に、これらパラメータ値を用いてテスト下のデバイス（ＤＵＴ）のマイクロ波特性が決定される。
【０００８】
一般には、ＤＵＴのマイクロ波特性の測定は、以下に示すような様々なソースの寄生インピーダンスに起因する人為的影響(artifacts)を受け易い：
・ベクトルネットワークアナライザ（ＶＮＡ）
・ＶＡＮとプローブを接続するケーブル
・プローブ自体
・プローブとボンドパッドとの間の接触
・ボンドパッド自体
・ボンドパッドとＤＵＴとの相互接続
【０００９】
ＤＵＴのマイクロ波特性を高精度にて得るためには、測定値から寄生インピーダンスの寄与分を除去することが必須となる。これは、通常は、２つのステップにて行なわれる。第一のステップにおいては、ＶＮＡがデバイスセットを用いて較正されるが、このデバイスセットは、通常は、
・入力リードと接触されるボンドパッドが出力リードと接触されるボンドパッドから電気的に絶縁されたオープンデバイス（open device）と、
・入力リードと接触されるボンドパッドが出力リードと接触されるボンドパッドと、これら２つのボンドパッド間のＤＣ抵抗が低くなる、例えば、５オームより低くなるようなやり方にて電気的に接続されたショートデバイス（short device）と、
・入力リードと接触されるボンドパッドが出力リードと接触されるボンドパッドと、これら２つのボンドパッド間のＤＣ抵抗がある所定の値、例えば、５０オームを有するように電気的に接続された負荷デバイス（load device）と、を備える。
【００１０】
較正の結果として、理想的には、ＶＮＡとプローブチップとの間の、ボンドパッドと相互接続は除く、全ての寄生インピーダンスが、決定され、除去される。
【００１１】
第二のステップにおいては、このステップは、通常、デエンベッディング（de-embedding）と呼ばれるが、ＤＵＴの測定ネットワークパラメータ値から、ボンドパッド及び相互接続の寄生インピーダンスを除去することが図られる。これら寄生インピーダンスは、別のデバイスセットを用いて決定される。このデバイスセットの全ては、半導体製品内に、ＤＵＴと類似するやり方にて一体化される。好ましくは、これら全てのデバイスは、ＤＵＴの対応する部分と実質的に同一のボンドパッド及び相互接続を有するようにされる。このデバイスセットは、
・テスト下のデバイス（ＤＵＴ）と、
・入力リードと接触されるボンドパッドが出力リードと接触されるボンドパッドから電気的に絶縁されたオープンデバイスと、
・入力リードと接触されるボンドパッドが出力リードと接触されるボンドパッドと、これら２つのボンドパッド間のＤＣ抵抗が低くなる、例えば、５オームより低くなるようなやり方にて電気的に接続されたショートデバイスと、
・入力リードと接触されるボンドパッドが出力リードと接触されるボンドパッドと、これら２つのボンドパッド間のＤＣ抵抗がある設計値、例えば、５０オームを有するように電気的に接続された負荷デバイスと、を備える。
【００１２】
較正ステップを遂行した後に、マイクロ波特性を測定するための参照平面がこれらボンドパッドの所に置かれる。このデエンベッディングステップを遂行した後に、この参照平面がＤＵＴの端子の所に置かれ、ＤＵＴのマイクロ波特性が得られる。
【００１３】
較正ステップ及びデエンベッディングステップの両方の精度、及び結果としての、ＤＵＴの決定されたマイクロ波特性の精度は、較正及びデエンベッディングのために用いるオープンデバイス、ショートデバイス及び負荷デバイスのインピーダンスについての正確な知識に大きく左右される。
【００１４】
従来の較正及びデエンベッディングのための方法の短所は、ＤＵＴのマイクロ波特性が、とりわけ、例えば、１０ＧＨｚ以上の、比較的高い周波数において、十分な精度にて決定できない点にある。
【発明の開示】
【００１５】
本発明の一つの目的は、冒頭において説明されたタイプのＮ端子マイクロ波測定ネットワークを較正するための方法であって、ＤＵＴのマイクロ波特性をより高い精度にて決定することができる方法を提供することにある。
【００１６】
本発明は独立クレームにおいて定義されている。従属クレームは好ましい実施例を定義する。
【００１７】
本発明は、従来の方法の精度は主として未知の寄生負荷インピーダンスによって制限されるという洞察に基づく。ＤＵＴのマイクロ波特性は較正ステップのために用いる負荷デバイスの寄生負荷インピーダンスが少なくとも近似的にでも知られている場合、より高い精度にて決定することができる。
【００１８】
本発明の方法の一つの実施例においては、この寄生負荷インピーダンスを少なくも近似的に決定するステップは、互いに電気的に絶縁されたＮ個の端子を有するある補助オープンデバイスの補助オープンネットワークパラメータ値を測定するサブステップを含み、この補助オープンデバイスは、寄生負荷インピーダンスと実質的に等しいある寄生補助オープンインピーダンスを有する。
【００１９】
このようにして、寄生負荷インピーダンスと実質的に等しいある寄生インピーダンスを有する補助オープンデバイスのネットワークパラメータ値を測定することで、この較正方法のために用いるための負荷デバイスの寄生負荷インピーダンスに関する追加の情報が得られる。次に、この寄生負荷インピーダンスに関する追加の情報を用いることで、その寄生負荷インピーダンスが少なくとも近似的に決定される。
【００２０】
一つの好ましい実施例においては、この寄生負荷インピーダンスを少なくとも近似的に決定するステップは、更に、各々が負荷デバイスＤＣ抵抗より小さな補助ショートデバイスＤＣ抵抗を有する導体（４９）にて互いに電気的に接続されたＮ個の端子（８５）を有する補助ショートデバイス（４５）の補助ショートネットワークパラメータ値ＹＭ，ＡＳを測定するサブステップを含み、この補助ショートデバイス（４５）は、寄生負荷インピーダンスと実質的に等しいある寄生補助ショートインピーダンスを有する。
【００２１】
テスト下のデバイスのマイクロ波特性は、寄生負荷インピーダンスが上述の近似と比較して更に正確に知られている場合は、更に高い精度にて決定することができる。両方とも負荷寄生インピーダンスと実質的に等しいある寄生インピーダンスを有する補助オープンデバイス及び補助ショートデバイスのネットワークパラメータ値を測定することで、寄生負荷インピーダンスに関する更に正確な追加の情報を得ることができる。そして、この寄生負荷インピーダンスに関する追加の情報を用いることで、寄生負荷インピーダンスをより高い精度にて決定することができる。
【００２２】
これら補助オープンデバイス及び補助ショートデバイスのネットワークパラメータ値のこれら２つの測定値は、補助ショートデバイスＤＣ抵抗が負荷デバイスＤＣ抵抗よりもかなり小さな場合は、実質的に相補的な情報を含む。好ましくは、補助ショートデバイスＤＣ抵抗は、零或いは少なくとも可能な限り小さくされる。好ましくは、負荷デバイスＤＣ抵抗は、良く定義された値（well-defined value）を有するようにされる。好ましくは、負荷デバイスＤＣ抵抗は、ベクトルネットワークアナライザの信号リードのインピーダンスと整合するように選択される。多くのベクトルネットワークアナライザに対しては、負荷デバイスＤＣ抵抗は５０オーム近傍とする必要がある。
【００２３】
本発明によるテスト下のデバイスをデエンベッディングするための方法は、そのデバイスに固有のマイクロ波特性ＹＤＵＴを決定する前に、寄生負荷インピーダンスを少なくとも近似的に決定するステップを含む。ＤＵＴのマイクロ波特性は、デエンベッディングステップのために用いる負荷デバイスの寄生負荷インピーダンスが少なくとも近似的に知られているときは、より高い精度にて決定することができる。
【００２４】
テスト下のデバイスをデエンベッディングするための方法の一つの実施例においては、この寄生負荷インピーダンスを少なくとも近似的に決定するステップは、Ｎ個の端子（８４）を有する補助オープンデバイスの補助オープンネットワークパラメータ値を測定するサブステップを含み、この補助オープンデバイスは、ＤＵＴエンベッド構造と実質的に同一のエンベッド構造にて半導体製品内に埋め込まれ、この補助オープンデバイスは、Ｎ個の端子は互いに電気的に絶縁され、この補助オープンデバイスは、寄生負荷インピーダンスと実質的に等しいある寄生補助オープンインピーダンスを有する。
【００２５】
このようにして、寄生負荷インピーダンスと実質的に等しい寄生インピーダンスを有する補助オープンデバイスのネットワークパラメータ値を測定することで、寄生負荷インピーダンスに関する追加の情報を得ることができる。次に、この寄生負荷インピーダンスに関する追加の情報を用いて、寄生負荷インピーダンスが少なくとも近似的に決定される。
【００２６】
一つの好ましい実施例においては、測定負荷ネットワークパラメータ値が負荷デバイスから独立したある第一のインピーダンスセットを含むある負荷ネットワークにてモデル化され、測定補助オープンネットワークパラメータ値がこの第一のインピーダンスセットを含むある補助オープンネットワークにてモデル化され、測定ショートネットワークパラメータ値がこの第一のインピーダンスセットを含むある補助ショートネットワークにてモデル化され；次に、この第一のインピーダンスセットが、これらモデル化された負荷ネットワーク、モデル化された補助オープンネットワーク、及びモデル化された補助ショートネットワークから決定され；次に、測定オープンネットワークパラメータ値がこの第一のインピーダンスセットとある第二のインピーダンスセットを含むあるオープンネットワークにてモデル化され、測定ショートネットワークパラメータ値がこれら第一のインピーダンスセット及び第二のインピーダンスセットを含むあるショートネットワークにてモデル化され；次に、この第二のインピーダンスセットが、これらモデル化されたオープンネットワーク、モデル化されたショートネットワーク及び決定された第一のインピーダンスセットから決定され；次に、測定ＤＵＴネットワークパラメータ値がこれら第一のインピーダンスセット及び第二のインピーダンスと、あるＤＵＴインピーダンスセットを含むあるＤＵＴネットワークにてモデル化され；次に、このＤＵＴインピーダンスセットが、これらモデル化されたＤＵＴネットワーク、決定された第一のインピーダンスセット及び決定された第二のインピーダンスセットから決定される。
【００２７】
これらステップの後に、寄生負荷インピーダンスが近似的に決定される。この近似においては、ショートデバイスは寄生負荷インピーダンスは有さないが、あたかも寄生負荷インピーダンスを有するように取り扱われ、このため、寄生負荷インピーダンスの誘導部分（inductive part）は無視され、容量部分（capacitive part）のみが考慮される。このため、この近似は、とりわけ、寄生負荷の誘導部分が比較的小さな場合に適する。
【００２８】
測定負荷ネットワークパラメータ値、測定補助オープンネットワークパラメータ値及び測定ショートネットワークパラメータ値を負荷デバイスから独立したある第一のインピーダンスセットを含むネットワークにてモデル化することで、この第一のインピーダンスセットをこれらネットワークパラメータ値から近似的に決定することが可能となる。次に、この第一のインピーダンスセットに対する結果を用いることで、ＤＵＴエンベッド構造に起因する寄生インピーダンスを測定オープンネットワークパラメータ値及び測定ショートネットワークパラメータ値から決定することが可能となる。
【００２９】
一つの好ましい実施例においては、寄生負荷インピーダンスを少なくとも近似的に決定するステップは、更に、Ｎ個の端子を有する補助ショートデバイスの補助ショートネットワークパラメータ値を測定するサブステップを含み、この補助ショートデバイスはＤＵＴエンベッド構造と実質的に同一のエンベッド構造にて半導体製品内に埋め込まれ、この補助ショートデバイスのＮ個の端子は互いに電気的に接続され、各接続は、負荷デバイスＤＣ抵抗より小さなある補助ショートデバイスＤＣ抵抗を有し、この補助ショートデバイスは、寄生負荷インピーダンスと実質的に等しい寄生補助ショートインピーダンスを有する。
【００３０】
補助オープンデバイス及び補助ショートデバイスのネットワークパラメータ値のこれら２つの測定値は、補助ショートデバイスＤＣ抵抗が負荷デバイスＤＣ抵抗よりもかなり小さな場合は、実質的に相補的な情報を含む。好ましくは、補助ショートデバイスＤＣ抵抗は、零或いは少なくとも可能な限り小さくされる。好ましくは、負荷デバイスＤＣ抵抗は、良く定義された値を有するようにされる。好ましくは、負荷デバイスＤＣ抵抗は、ベクトルネットワークアナライザの信号リードのインピーダンスと類似するものとされる。多くのベクトルネットワークアナライザに対しては、負荷デバイスＤＣ抵抗は、好ましくは、５０オーム近傍とされる。
【００３１】
ＤＵＴのマイクロ波特性は、デエンベッディングのために用いられる負荷デバイスの寄生負荷インピーダンスを上述の近似と比較して更に正確に知ることができれば、更に高い精度にて決定することができる。両方ともＤＵＴエンベッド構造と実質的に同一のエンベッド構造を有し、かつ、両方とも寄生負荷インピーダンスと実質的に等しい寄生インピーダンスを有する補助オープンデバイス及び補助ショートデバイスのネットワークパラメータ値を測定することで、寄生負荷インピーダンスに関する更に正確な追加の情報を得ることが可能となる。次に、この寄生負荷インピーダンスに関する追加の情報を用いることで、寄生負荷インピーダンスを更に高い精度にて決定することが可能となる。
【００３２】
一つの好ましい実施例においては、測定負荷ネットワークパラメータ値が負荷デバイスから独立したある第一のインピーダンスセットを含むある負荷ネットワークにてモデル化され、測定補助オープンネットワークパラメータ値がこの第一のインピーダンスセットを含むある補助オープンネットワークにてモデル化され、測定補助ショートネットワークパラメータ値がこの第一のインピーダンスセットを含むある補助ショートネットワークにてモデル化され；次に、この第一のインピーダンスセットが、これらモデル化された負荷ネットワーク、モデル化された補助オープンネットワーク、及びモデル化された補助ショートネットワークから決定され；次に、測定オープンネットワークパラメータ値がこの第一のインピーダンスセットとある第二のインピーダンスセットを含むあるオープンネットワークにてモデル化され、測定ショートネットワークパラメータ値がこれら第一のインピーダンスセット及び第二のインピーダンスセットを含むあるショートネットワークにてモデル化され；次に、この第二のインピーダンスセットが、これらモデル化されたオープンネットワーク、モデル化されたショートネットワーク及び決定された第一のインピーダンスセットから決定され；次に、測定ＤＵＴネットワークパラメータ値がこれら第一のインピーダンスセット及び第二のインピーダンスセットと、あるＤＵＴインピーダンスセットを含むあるＤＵＴネットワークにてモデル化され；次にこのＤＵＴインピーダンスセットが、これらモデル化されたＤＵＴネットワーク、決定された第一のインピーダンスセット及び決定された第二のインピーダンスセットから決定される。
【００３３】
これらステップは、上述のステップと非常に類似するが、寄生負荷インピーダンスをより高い精度にて決定することを可能にする。ただし、ここでは、上述の近似は用いられず、寄生負荷インピーダンスを有する補助ショートデバイスから得られる測定補助ショートネットワークパラメータ値が用いられる。このため、この方法では、寄生負荷インピーダンスの誘導部分はもはや無視されることはなく、寄生負荷インピーダンスの誘導部分及び容量部分の両方が考慮されることとなる。
【００３４】
測定負荷ネットワークパラメータ値、測定補助オープンネットワークパラメータ値及び測定補助ショートネットワークパラメータ値を、負荷デバイスから独立したある第一のインピーダンスセットを含むネットワークにてモデル化した場合、この第一のインピーダンスセットをこれらネットワークパラメータ値から高い精度にて決定することが可能となる。次に、この第一のインピーダンスセットに対する結果を用いることで、これら測定オープンネットワークパラメータ値及び測定ショートネットワークパラメータ値からＤＵＴエンベッド構造に起因する寄生インピーダンスが決定される。この方法によると、寄生負荷インピーダンスと混合されたＤＵＴエンベッド構造に起因する寄生インピーダンスを相殺することができ、デエンベッディングの精度をより改善することが可能となる。
【００３５】
本発明によるデバイスセットは、Ｎ個の端子を有する補助オープンデバイスを含み、ＤＵＴエンベッド構造と実質的に同一のエンベッド構造にて半導体製品内に埋め込まれる。Ｎは１より大きな整数を表し、この補助オープンデバイスのＮ個の端子は、互いに電気的に絶縁され、この補助オープンデバイスは寄生負荷インピーダンスと実質的に等しい寄生補助オープンインピーダンスを有する。
【００３６】
本発明によると、テスト下のデバイスのマイクロ波特性を得るためのデバイスセットは、ＤＵＴのエンベッド構造と実質的に同一のエンベッド構造と寄生負荷インピーダンスと実質的に等しい寄生補助オープンインピーダンスを有する補助オープンデバイスを含み、これを用いることで、寄生負荷インピーダンスが少なくとも近似的に決定され、これによってＤＵＴのマイクロ波特性の決定の精度が改善される。
【００３７】
一つの好ましい実施例においては、このデバイスセットは、更に、Ｎ個の端子を有する補助ショートデバイスを備え、この補助ショートデバイスはＤＵＴエンベッド構造と実質的に同一のエンベッド構造にて半導体製品内に埋め込まれ、この補助ショートデバイスのＮ個の端子は互いに電気的に接続され、各接続は負荷デバイスＤＣ抵抗より小さなある補助ショートデバイスＤＣ抵抗を有し、この補助ショートデバイスは寄生負荷インピーダンスと実質的に等しい寄生補助ショートインピーダンスを有する。
【００３８】
このようなデバイスセットを用いると、寄生負荷インピーダンスをより高い精度にて決定することができ、このため、ＤＵＴのマクロ波特性をより高い精度にて決定することが可能となる。
【００３９】
一つの好ましい実施例においては、この負荷デバイスはある負荷デバイス構造を備え、この補助オープンデバイスは負荷デバイス構造と実質的に同一のある補助オープンデバイス構造を備え、この負荷デバイス構造は、第一の本体、第二の本体及び第三の本体を備える。第一の本体は、第一の表面積を有し、第一のリードにて第一の端子と第一の本体が電気的に接続され、第二の端子と第二の本体とは第二のリードを電気的に接続され、第三の本体は、第三の表面積を有し、第一の本体と第二の本体とを電気的に接続する。
【００４０】
実質的に同一のデバイス構造を有する負荷デバイスと補助オープンデバイスを用いることで、実質的に同一の寄生インピーダンスを有する２つのデバイスを日常的な簡単さにて得ることが可能となる。各々が異なるデバイス構造を有する負荷デバイスと補助オープンデバイスを用いて、これと同一の目的を、一方のデバイス、例えば、補助オープンデバイスのデバイス構造を、それが他方のデバイス、例えば、負荷デバイスと類似する寄生インピーダンスを有するように設計することで達成することもできる。ただし、このような設計では寄生インピーダンスに関する詳細な知識が必要とされ、これを得るためには、複雑なモデリングが必要とされ、このモデリングは潜在的に不正確さを伴う。
【００４１】
実質的に同一のデバイス構造を有する負荷デバイスと補助オープンデバイスを用いる方法においては、これらの寄生インピーダンスの差は、補助オープンデバイス内には存在しない、負荷デバイスの第三の本体にて決定される。この第三の本体は、主として、第一の本体と第二の本体のキャパシタンスに寄与する寄生容量を誘導する。この第三の本体は第一の本体と第二の本体とを電気的に接続するために、第一の本体から始まり、第三の本体を介して、第二の本体に至る電流路に沿ってある連続的な電圧降下が現れる。この電圧降下の結果として、有効容量は、幾何学的容量と同一とは一致せず、第一の本体、第二の本体及び第三の本体の表面積、及び電圧降下の関数となる。この有効容量は、第一の表面積と第三の表面積と類似する場合は、補助オープンデバイスの容量と概ね等しくなる。好ましくは、これら２つの表面積の比は０．５から２倍の間とされる。
【００４２】
一つの好ましい実施例においては、負荷デバイスの第一の本体、第二の本体及び第三の本体は、抵抗要素の一部とされる。この場合は、第一の本体と第三の本体の間の接続及び第二の本体と第三の本体との間の接続に起因する未知の寄生インピーダンスはほとんどなくなる。
【００４３】
一つの好ましい実施例においては、負荷デバイスの第一の本体、第二の本体及び第三の本体は多結晶シリコンから成る。この場合は、負荷デバイスは通常のシリコン技術を用いて製造することが可能となる。
【００４４】
一つの好ましい実施例においては、このセットのデバイスは、更に、補助ショートデバイスを備える。この補助ショートデバイスは、負荷デバイス構造と実質的に同一の補助ショートデバイス構造と第四の本体とを備え、この第四の本体は第四の表面積を有し、第一の本体と第二の本体とを電気的に接続する。この第四の表面積は第三の表面積は実質的に等しくされる。第三の本体はある負荷固有抵抗を有するが、第四の本体はこの負荷固有抵抗よりかなり小さなある補助固有ショート抵抗を有する。
【００４５】
両方とも実質的に同一のデバイス構造と、実質的に同一の表面積を有する第三の本体とを有する負荷デバイスと補助ショートデバイスを用いた場合、日常的な簡単さにてこれら２つのデバイスが実質的に同一の寄生インピーダンスを有することを確保することが可能となる。この条件を満たさない負荷デバイスと補助オープンデバイスにて、これと同一の目的を、一方のデバイス、例えば、補助ショートデバイスのデバイス構造を、他方のデバイス、例えば、負荷デバイスのそれと類似する寄生インピーダンスを有するように設計することで達成することもできる。ただし、このような設計には寄生インピーダンスに関する詳細な知識が必要とされるが、これを得るためには複雑なモデリングが必要とされ、このモデリングは潜在的に不正確さを伴う。
【００４６】
一つの好ましい実施例においては、補助ショートデバイスの第三の本体は、チタンシリサイド（titanium silicide）とコバルトシリサイド（cobalt silicide）の一群から選択される材料から成る。これは、こうすることで、補助ショートデバイスを、通常のシリコン技術にて製造することが可能となるためである。より具体的には、この場合、このシリコン過程においてマスクを適当に選択することで、補助ショートデバイスの第三の本体の固有抵抗を、負荷デバイスの第三の本体の固有抵抗を変えることなく、変えることができる。
【００４７】
以下では、Ｎ端子マイクロ波測定ネットワークを較正するための方法、テスト下のデバイスのマイクロ波特性を知るための方法、及びテスト下のデバイスのマイクロ波特性を知るためのセットのデバイスのこれら及びその他の面について図面を参照しながらより詳細に説明する。
これら図面は実寸にては描かれていない。類似する参照符号は類似する要素を指す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
図１には、従来の技術によるＮ端子マイクロ波測定ネットワーク１０が、Ｎ＝３なる特別なケースについて示される。ただし、本発明は、Ｎ＝３に限定されるものではなく、これは単にここでは解説の目的のためにのみ選択されたものである。このＮ端子マイクロ波測定ネットワーク１０は、テスト下のデバイス（device under test, DUT）２０のネットワークパラメータ値（network parameter valuse）を測定するためのベクトルネットワークアナライザ１１を備える。ＤＵＴ２０は、例えば、半導体製品２２内に埋め込まれた（embedded）トランジスタ或いはインダクタンスであり得る。
【００４９】
ＶＮＡは、少なくとも入力プローブ１２と出力プローブ１３とを備え、各プローブは、それぞれ、少なくとも一つの信号リード１４、１５を有する。ここでは、これら２つのプローブの各々は、加えて、それぞれ、アースリード１６、１７も有し、これらは測定されるべきデバイスを介してショートされる。従って、アースは、これは両方のプローブと接触されるが、１つの端子として扱われる。これらプローブ１２、１３はボンドパッド（bond pad）２１と接触されるが、これらボンドパッドは、半導体製品２２の表面の所に存在し、これらはＤＵＴ２０のＮ＝３端子２３に、ＤＵＴエンベッド構造（DUT embedding structure）２４を介して電気的に接続される。ＤＵＴエンベッド構造２４は、相互接続２５と、相互接続２５を互いに絶縁するための誘電体と、基板とから構成される。
【００５０】
ＶＮＡ１１は、マイクロ波テスト信号を生成し、これを入力プローブ１２に向ける。ＶＮＡ１１は、入力プローブ１２に戻る方向に反射された信号の振幅と位相、及び出力プローブ１３に伝送された信号の振幅と位相を、例えば、マイクロ波テスト信号の周波数の関数として測定する。これら伝送された信号と反射された信号を用いて、最初に、ＤＵＴ２０の測定ＤＵＴネットワークパラメータ値（measured DUT network parameter values）ＹＭ，ＤＵＴが決定され、次に、これを用いて、ＤＵＴ２０のそのデバイスに固有のマイクロ波特性ＹＤＵＴが決定される。ただし、一般的には、この測定ＤＵＴネットワークパラメータ値ＹＭ，ＤＵＴと、ＤＵＴ２０のデバイスに固有のマイクロ波特性ＹＤＵＴとは、例えば、ＤＵＴエンベッド構造２４に起因する寄生インピーダンス及び他の上述の寄与のために異なる。
【００５１】
本発明によるマイクロ波測定ネットワーク１０を較正するための方法は、以下の測定ステップから成り、これらがマイクロ波テスト信号の少なくとも一つの周波数に対して遂行される。つまり、この方法は、具体的には、オープンデバイス４１のオープンネットワークパラメータ値ＹＭ，Ｏを測定するステップと、ショートデバイス４２のショートネットワークパラメータ値ＹＭ，Ｓを測定するステップと、負荷デバイス４３の負荷ネットワークパラメータ値ＹＭ，Ｌを測定するステップと、補助オープンデバイス４４の補助オープンネットワークパラメータ値ＹＭ，ＡＯを測定するステップと、を含む。オプションとして、より高い精度を達成するために、補助ショートデバイス４５の補助ショートネットワークパラメータ値ＹＭ，ＡＳを測定するステップを追加することもできる。最後に、ネットワークパラメータ値を較正するために、後に述べるやり方にて、測定ネットワークパラメータを処理するステップが遂行される。
【００５２】
図２Ａから２Ｅには、これらオープンデバイス４１、ショートデバイス４２、負荷デバイス４３、補助オープンデバイス４４、補助ショートデバイス４５が簡略的に示される。これらデバイスをマイクロ波測定ネットワーク１０を較正するための方法に用いる場合、各デバイスは、図１に示されるＤＵＴ２０と類似のやり方にてエンベッドされる。
【００５３】
これらエンベッド構造は、各々、４つのボンドパッド２１を備え、これらボンドパッド２１は電気的にＮ＝３端子に接続される。図１に示されるように、入力プローブ１２の信号リード１４及び出力プローブ１３の信号リード１５は、各々、これらの端子に接続されるが、アースリード１６と１７は、これら端子の一つを共有する。
【００５４】
オープンデバイス４１のＮ＝３端子８１は、図２Ａに示されるように、互いに電気的に絶縁される。これは、相互接続２５をデバイスの端子８１に終端させ、このデバイスを誘電体等の絶縁体にて満たすことで容易に達成することができる。
【００５５】
ショートデバイス４２のＮ＝３端子は、図２Ｂに示されるように、互いに、導体４６、例えば金属によって、任意の２つの端子８２間のＤＣ抵抗、つまり、ショートデバイスＤＣ抵抗が、可能な限り小さくなるようなやり方にて電気的に接続される。好ましくは、このショートデバイスＤＣ抵抗は、５オーム以下となるようにされる。
【００５６】
負荷デバイス４３のＮ＝３端子８３は、図２Ｃに示されるように、互いに、抵抗４７によって、入力信号リード１５がアースに対して、ショートデバイスＤＣ抵抗より大きなある負荷デバイスＤＣ抵抗を有するようなやり方にて電気的に接続される。負荷デバイスＤＣ抵抗Ｒを５０オームとした場合、良好な結果を得ることができる。好ましくは、出力信号リード１６は、アースに対して実質的にＲと等しいある設計ＤＣ抵抗を有するようにされる。負荷デバイス４３は、例えば、抵抗４７の形状と位置に起因する寄生負荷インピーダンスを有する。この寄生負荷インピーダンスは、通常は事前には知られておらず、較正ステップの精度に悪影響を及ぼす。この寄生負荷インピーダンスは、補助オープンデバイス４４を介して少なくとも近似的に決定することができる。
【００５７】
補助オープンデバイス４４のＮ＝３端子８４は、図２Ｄに示されるように、互いに電気的に絶縁されるが、ただし、補助オープンデバイス４４は、寄生負荷インピーダンスと実質的に等しい寄生補助オープンインピーダンスを有する。これは、例えば、後に説明するように、補助オープンデバイス４４が、その少なくとも一つの導体４８はＮ＝３の端子８４の１つに電気的に接続され、他の２つの端子８４からは電気的に絶縁されるように設計することで達成することができる。
【００５８】
補助ショートデバイス４５のＮ＝３端子８５は、図２Ｅに示されるように、互いに電気的に接続され、各接続は、可能な限り小さなＤＣ抵抗を有する。ＤＣ抵抗を５オーム以下とした場合、良好な結果が得られる。この補助ショートデバイスは、寄生負荷インピーダンスと実質的に等しいある寄生補助ショートインピーダンスを有する。これは、後に詳細に説明するように、補助ショートデバイスは、抵抗４７と同一の形状と位置を有するが、ただし、より低い固有抵抗を有する導体４９を備えるように設計することで達成することができる。
【００５９】
オープンデバイス４１は半導体製品９１内に埋め込まれ、ショートデバイス４２は半導体製品９２内に埋め込まれ、負荷デバイス４３は半導体製品９３内に埋め込まれ、補助オープンデバイス４４は半導体製品９４内に埋め込まれ、補助ショートデバイス４５は、用いられる場合は、半導体製品９５内に埋め込まれる。
【００６０】
ただし、オープンデバイス４１、ショートデバイス４２、負荷デバイス４３、補助オープンデバイス４４、及び用いられる場合、補助ショートデバイス４５は、代替として、同一の本体、例えば、半導体製品２２内或いはガラス基板内に一体化することもできる。代替として、各本体がこれらデバイスの少なくとも一つを含む数個の本体を用いることもできる。
【００６１】
テスト下のデバイス２０をデエンベッドするための方法は、マイクロ波測定ネットワーク１０を較正するための方法と殆ど類似する。ただし、このための方法は、マイクロ波測定ネットワーク１０を較正するための方法と、以下の２つの点で異なる：
第一に、テスト下のデバイス２０をデエンベッドするための方法は、追加的に半導体製品２２内にＤＵＴエンベッド構造２４にエンベッドされた（埋め込まれた）テスト下のデバイス２０のＤＵＴネットワークパラメータ値ＹＭ，ＤＵＴを測定するステップと、
第二に、テスト下のデバイス２０をデエンベッドするための方法においては、オープンデバイス４１、ショートデバイス４２、負荷デバイス４３、補助オープンデバイス４４、及び用いられる場合は、補助ショートデバイス４５は、各々、半導体製品２２内にＤＵＴエンベッド構造２４と実質的に同一のエンベッド構造にて埋め込まれる。
【００６２】
これらテスト下のデバイス２０、オープンデバイス４１、ショートデバイス４２、負荷デバイス４３、補助オープンデバイス４４、及び補助ショートデバイス４５から構成されるセットのデバイスは、シリコン技術を用いるて簡単に作成することができる。類似の相互接続２５、誘電体及び基板を用いることで、これらセットのデバイスは、各々、ＤＵＴエンベッド構造２４と実質的に同一のエンベッド構造を有するようにすることができる。
【００６３】
マイクロ波測定ネットワーク１０を較正するための方法及びテスト下のデバイス２０をデエンベッドするための方法を用いることで、ＤＵＴ２０のマイクロ波特性を、測定補助オープンネットワークパラメータ値ＹＭ，ＡＯ及び、測定される場合は、測定補助ショートネットワークパラメータ値ＹＭ，ＡＳを用いて、寄生負荷インピーダンスを近似的に決定することが可能となるために、改善された精度にて得ることが可能となる。以下では、この手続の遂行を可能とするための一つの可能なやり方について、テスト下のデバイス２０をデエンベッドするための方法との関連で説明する。この手続のマイクロ波測定ネットワーク１０を較正するための方法へのこの適用は単純である。
【００６４】
この寄生負荷インピーダンスを決定するためには、測定負荷ネットワークパラメータ値ＹＭ，Ｌが、図３Ａに簡略的に示されるように負荷ネットワーク５０にてモデル化される。この負荷ネットワーク５０は、第一のインピーダンスセットＹＥを含み、これは、各々が負荷ネットワークから独立したＺ１、Ｚ２、及びＺ３から形成される。図３Ａに示される他のインピーダンス、つまり、Ｚ４からＺ９は、エンベッド構造及び負荷寄生インピーダンスの両方に依存する。ここで、デバイス５９のＹ−行列ＹＤは、負荷デバイスのＹ−行列ＹＬに等しく、これは、２×２単位行列ＥにｙＬ＝Ｉ／Ｒを乗じた値に等しい。
【００６５】
図３Ａに示されるようなネットワークにおいては、ボンドパッド２１の所で測定されたＹ−パラメータＹＭは、デバイスのＹ−パラメータＹＤと以下のような関係を有する：
【数１】
2005526250.tif 000002
ここで、ＹＥ、ＺＴ及びＹＩは以下のように定義される：
【数２】
2005526250.tif 000003
【００６６】
測定補助オープンネットワークパラメータ値ＹＭ，ＡＯは、Ｙ−行列ＹＤが概ね２×２単位行列ＥにｙＡＯ＝０を乗じた値に等しくされる点を除いて図３Ａに示される負荷ネットワークと等しい補助オープンネットワークにてモデル化される。
【００６７】
測定補助ショートネットワークパラメータ値ＹＭ，ＡＳは、Ｙ−行列ＹＤが概ね２×２単位行列ＥにｙＡＯ＝∞を乗じた値に等しくされる点を除いて図３Ａに示される負荷ネットワークと等しい補助ショートネットワークにてモデル化される。
【００６８】
測定負荷ネットワークＹ−パラメータＹＭ，Ｌ、測定補助ネットワークパラメータＹＭ，ＡＯ、測定補助ショートネットワークパラメータＹＭ，ＡＳ、及び負荷デバイス、補助オープンデバイス及び補助ショートデバイスに対する既知のＹ−行列ＹＤを用いることで、式１に類似する３つの線形式が得られ、これらをＹＥ、ＺＴ及びＹＩに関して以下のように解くことができる：
【数３】
2005526250.tif 000004
ここで、
【数４】
2005526250.tif 000005
【００６９】
式（５）は複素２×２行列の平方根から成り、これは無限個の解を有する。式（３）から、式（１）を満たすＺＴに対する解は各々が非負の虚数部を有するＺ４、Ｚ５、及びＺ６を有しなければならないことがわかる。
【００７０】
最初に第一のインピーダンスセットＹＥが決定され、これがその後の計算に用いられる。それぞれ、式（５）及び（７）から決定される他のインピーダンスセットＺＴ及びＹＩは、これらは両方とも寄生負荷インピーダンスに起因する寄与を含むために、ＤＵＴのインピーダンスセットＹＤＵＴを決定するために用いることはできない。
【００７１】
インピーダンスセットＺＴ及びＹＩと等しいインピーダンスセットＺ’Ｔ及びＹ’Ｉを含む第二のインピーダンスセットは、ＤＵＴエンベッド構造に起因するが、ただし、寄生負荷インピーダンスに起因する寄与は含まない、寄生インピーダンスを記述する。これらインピーダンスセットＺ’Ｔ及びＹ’Ｉは、測定オープンネットワークパラメータ値ＹＭ，Ｏをオープンネットワークにてモデル化し、測定ショートネットワークパラメータ値ＹＭ，Ｓをショートネットワークにてモデル化することで得ることができる。これらオープンネットワーク及びショートネットワークは、図３Ａに示される負荷ネットワークと類似するが、以下の点で異なる：
第一に、Ｙ−行列ＹＤは、ここでは、オープンネットワークについては、２×２単位行列Ｅに、ｙＯ＝０を乗じた値に、そして、ショートネットワークについては、ｙＳ＝∞を乗じた値に概ね等しくされ、
第二に、インピーダンスＺ４からＺ９の値は、ここでは、寄生負荷インピーダンスに起因する寄与は含まなようにされる。
【００７２】
これらインピーダンスセットＺ’Ｔ及びＹ’Ｉは以下によって与えられる：
【数５】
2005526250.tif 000006
【００７３】
次に、これら結果を用いてＤＵＴ２０のデバイスに固有のマイクロ波特性ＹＤＵＴが測定ＤＵＴネットワークパラメータ値ＹＭ，ＤＵＴから決定される。これを達成するために、測定ＤＵＴネットワークパラメータ値ＹＭ，ＤＵＴがＤＵＴネットワークにてモデル化される。このＤＵＴネットワークは、図３Ａに示される負荷ネットワークと類似するが、以下の点で異なる：
第一に、Ｙ−行列ＹＤは、ＤＵＴ２０のデバイスに固有のマイクロ波特性ＹＤＵＴと等しくされ、
第二に、インピーダンスＺ４からＺ９の値は、測定オープンネットワークパラメータ値ＹＭ，Ｏ及び測定ショートネットワークパラメータ値ＹＭ，Ｓをモデル化するために用いた値と等しくされる。
【００７４】
こうして、全てのインピーダンスＺ１からＺ９が既知となるために、ＤＵＴ２０のデバイスに固有のマイクロ波特性ＹＤＵＴを測定ＤＵＴネットワークパラメータ値ＹＭ，ＤＵＴから以下の式に従って得ることが可能となる：
【数６】
2005526250.tif 000007
【００７５】
テスト下のデバイス２０をデエンベッドするための方法が補助ショートデバイス４５の補助ショートネットワークパラメータ値ＹＭ，ＡＳを測定するステップ３５を含まない場合は、ＤＵＴ２０のデバイスに固有のマイクロ波特性ＹＤＵＴを決定するための手続は、以下のように修正することが必要となる：つまり、測定補助ショートネットワークパラメータ値ＹＭ，ＡＳの代わりに、測定ショートネットワークパラメータ値ＹＭ，Ｓを上述のやり方にて補助ショートネットワークにてモデル化する。ただし、こうして得られるＹＥの値は、これは寄生負荷インピーダンスのスプリアス寄与を含むために、近似に過ぎない。ただし、幾つかのケース、とりわけ、寄生負荷インピーダンスが主として寄生キャパシタンスにて決まるような場合には、この近似（手続）によると、上述のテスト下のデバイス２０をデエンベッドするための方法と比較して、測定ステップとデバイスの個数が１つ少なくて済み、測定時間及びデバイスの製造コストが節約できるため、この近似を用いる方が有利なこともある。
【００７６】
一つの代替実施例においては、寄生負荷インピーダンスは、少なくとも近似的に、測定補助ショートネットワークパラメータ値ＹＭ，ＡＳの代わりに測定ショートネットワークパラメータ値ＹＭ，Ｓを用い、測定補助オープンネットワークパラメータ値ＹＭ，ＡＯの代わりに測定オープンネットワークパラメータ値ＹＭ，Ｏを用いることで決定される。この場合には、長所として、デエンベッドのために補助ショートデバイス及び補助オープンデバイスは必要とされず、このため、デエンベッディングのために要求されるデバイスの数を削減することができ、従って、コストを削減することが可能となる。
【００７７】
寄生負荷インピーダンスは、近似的に、負荷デバイスを、測定ショートネットワークパラメータＹＭ，Ｓ及び測定オープンネットワークパラメータＹＭ，Ｏを用いてデエンベッドすることで決定することができる。この近似においては、Ｚ１、Ｚ２及びＺ３から形成され、負荷デバイスから独立した、第一のインピーダンスセットＹＥは、スケーリングファクタｘを除いて、Ｚ７、Ｚ８、及びＺ９から形成され、寄生負荷インピーダンス及びエンベッド構造の両方に依存するインピーダンスセットＹＩと同一であるものと想定される。これを達成するために、式１において、ＹＤとしてＹＭ，Ｌが用いられ、ＹＥ、ＹＩ及びＺＴに対しては以下の近似が用いられる：
【数７】
2005526250.tif 000008
及び
【数８】
2005526250.tif 000009
【００７８】
式（１６）を式（１７）に代入することで、ある与えられたパラメータｘに対してＹＰが決定される。次に、このＹＰ及びｘの値を用いることで、パラメータＹＥ、ＺＴ及びＹＩが決定される。その後、ＹＤＵＴが式１から、これら結果とＹＭとしてＹＭ，ＤＵＴを用いることでＹＤＵＴが決定される。
【００７９】
このスケーリングファクタｘは、デエンベッドされた負荷インピーダンス（de-embedded load impedance）の実数部Ｒｅ｛ＺＬ｝を、その周波数依存性が最小となるように内挿（fitting）することで決定される。図５Ａ及び図５Ｂには、デエンベッドされた負荷インピーダンスの実数部と虚数部が、それぞれ、一点鎖線と破線にて、ｘ＝１及びｘ＝０に対して示されている。しばしばオープン・ショート及びショート・オープンデエンベッディングと呼ばれる、これら２つの限られたケースにおいては、デエンベッドされた負荷インピーダンスの実数部は、結果として、物理的な周波数依存性を示さなくなる（unphysical frequency dependence）。図６Ａ及び６Ｂに実線にて示される最良の結果は、ｘ＝０．４５としたときに得られる。ｘの値は、使用されるエンベッド構造及び負荷デバイスの構造に依存する。
【００８０】
寄生インピーダンスをモデル化するために、図３Ａに示される集中ネットワーク（lumped network）の代わりに、他のタイプの集中ネットワークを用いることもできる。図３Ｂには、代替集中ネットワークの一例が示される。このモデルにおいては、図３Ａのモデルと比較して、インピーダンスの数が一つ減少される。より具体的には、このモデルにおいては、入力ポートと出力ポートとの間の、デバイスに対して並列な、接続は考慮されない。このため、このモデルをテスト下のデバイス２０をデエンベッドするための方法に用いた場合、精度は落ちるが、ただし、それでも、寄生負荷インピーダンスを近似的に考慮にいれるためには有効である。このモデルのために、上述の数学的取り扱いをいかに拡張するかは当業者においては明白であり、ここでは割愛する。
【００８１】
この発明によると、負荷デバイス４３、補助オープンデバイス４４及び補助ショートデバイス４５は、実質的に等しい寄生インピーダンスを有する。この特性を有するこれらデバイスの一つの実施例が、それぞれ、図４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｃに示されている。それぞれ、負荷デバイス４３は負荷デバイス構造５３、補助オープンデバイス４４は補助オープンデバイス構造５４を、補助ショートデバイス４５は補助ショートデバイス構造５５を有する。これら３つのデバイス構造は互いに実質的に同一である。
【００８２】
負荷デバイス構造５３は、基板６０を備えるが、これはアース端子６８を備える。アース端子６８は、電気的に、相互接続４６を介して、ボンドパッド２１の１つに接続されるが、これらボンドパッドはアースリード１６、１７と接触される。基板６０は、金属及び半導体、例えば、シリコンから成なる一群から選択される材料とされる。
【００８３】
負荷デバイス構造５３は、更に、第一の表面積を有する第一の本体６１と、第二の本体６２とを備える。第一のリード６３は、水平金属層７０と、少なくとも一つのバイア（via）７１から形成されるが、このバイア７１は垂直電気コネクタから成る。第一のリード６３は、第一の端子６５と第一の本体６１とを電気的に接続する。第二のリード６４は、金属層７０と、少なくとも一つのバイア７１から形成され、第二の端子６６と第二の本体６２とを電気的に接続する。
【００８４】
一つの好ましい実施例においては、バイア７１は、バイアのオーム抵抗を低減させるために複数のバイアから構成される。製造の際の便宜のため、及びデバイスの対称性を確保するために、第一の本体６１と第二の本体６２は、同一の厚さを有するとともに、基板６０までの距離も同一となるようにされる。
【００８５】
負荷デバイス構造５３は、更に、アース接続構造７３を備え、これは、金属層７０と、基板６０と金属層７０とを電気的に接続するバイア７１と、補助本体７２から形成される。
【００８６】
負荷デバイス構造５３は、更に、第三の本体６７を備えるが、これは、第三の表面積を有し、第一の本体６１と第二の本体６２とを電気的に接続する。図４Ｂには、補助オープンデバイス構造５４が示されるが、この構造においては、第一の端子６５と第二の端子６６は電気的に絶縁され、第三の本体６７は備えない。好ましくは、負荷デバイス４３の第一の表面積は、負荷デバイス４３の第三の表面積の０．５から２倍の間とされる。この条件は、負荷デバイス４３の第一の本体６１、第二の本体６２及び第三の本体６７によって形成される導体の容量性結合が、補助オープンデバイス４３の第一の本体６１と第二の本体６２の容量性結合とが概ね等しくされることを意味する。
【００８７】
図４Ａの実施例においては、負荷デバイス４３の第一の本体６１、第二の本体６２及び第三の本体６７は、抵抗４７の一部を構成する。一つの好ましい実施例においては、第一の本体６１と第二の本体６２は、メタルシリサイドから選択される金属とされる。ＰｔＳｉ、Ｐｄ２Ｓｉ、ＣｏＳｉ２、及びＮｉＳｉ２を用いると良好な結果が得られることが確認されている。好ましくは、第三の本体６７は、多結晶シリコンから成るが、これは、この材料は、良く定義された固有抵抗（well-defined resistivity）を有し、後に説明されるように修正することができるためである。図４Ｂの補助オープンデバイスも、同一のプロセスを用いて簡単に得ることができる：より具体的には、抵抗４７を堆積した後に、第三の本体６７が、第三の本体６７の幅の開口を定義するリソグラフィステップを用いて除去され、その後、エッチングステップによって、第三の本体６７が除去され、この結果として、図４Ｂの構造が得られる。
【００８８】
図４Ｃには、補助ショートデバイスが示されるが、このデバイスは、第一の本体６１と第二の本体６２を電気的に接続する第四の本体６９を備える。この補助ショートデバイス４５の第四の本体６９は、負荷デバイス４３の第三の本体６７の表面積と実質的に等しい表面積を有する。第三の本体６７は、第四の本体６９の固有抵抗よりもかなり大きな固有抵抗を有する。この特性は、例えば、負荷デバイス４３及び補助オープンデバイス４４を得るのと類似のやり方にて得ることができる：より具体的には、抵抗４７を堆積した後に、第三の本体６７が、第三の本体６７の幅の開口を定義するリソグラフィステップを用いて選択的に化学的に修正され、その後、チタンとコバルトから成る一群から選択される材料が堆積され、その後、多結晶シリコンにて低い固有抵抗を有する膜を形成することで、図４Ｃの構造が得られる。
【００８９】
図５Ａ及び５Ｂには、それぞれ、０．４ｎＨなるインダクタンスと１００ＧＨｚなる共振周波数を有する単一ループコイル（single loop coil）の複素インダクタンス（complex inductance）Ｚの実数部Ｒｅ｛Ｚ｝及び虚数部Ｉｍ｛Ｚ｝が周波数の関数として示されている。これら実数部Ｒｅ｛Ｚ｝と虚数部Ｉｍ｛Ｚ｝は、それぞれ、直列抵抗とインダクタンスに対応する。破線は従来の方法によるデエンベッディングによって得られた結果を示し、一点鎖線は、等価回路モデルの挿間によって得られた結果を示す。図６Ａ及び６Ｂから、従来の方法は１０ＧＨｚより高い周波数において信頼できないことが明らかである。
【００９０】
本発明によるデエンベッディングのための方法であって、オープンデバイス、ショートデバイス、負荷デバイス及び補助オープンデバイスを用いることで得られた結果は、点線にて示される理論的に予測される挙動とより良く一致する。これら結果を分析しているときに、発明者らは、より良好な結果を得るためには、オープンデバイスの寄生インピーダンスも考慮すべきであるという洞察に達した。図５Ａ及び５Ｂの実線は、本発明によるデエンベッディングのための方法であって、オープンデバイス、ショートデバイス、負荷デバイス及び補助オープンデバイスを用いることに加えて、オープンデバイスに関して、２．５ｆＦなる寄生キャパシタンス及び７００Ｖ／Ａなる寄生直列抵抗を考慮することで得られた結果を示す。この結果は、点線にて示される理論的に期待される挙動の形状を非常に良く再現する。
【００９１】
本発明によるデエンベッディングのための方法であって、オープンデバイス、ショートデバイス及び負荷デバイスのみを用いることで得られた結果、つまり、パラメータｘを挿間することで寄生負荷インピーダンスを近似的に決定するすることで得られた結果は、加えて、デエンベッディングのために補助オープンデバイスも用いて得られた結果と類似する。
【００９２】
Ｎ端子マイクロ波測定ネットワーク１０を較正するための、負荷デバイス４３のネットワークパラメータ値を測定するステップを含む方法の精度は、負荷デバイス４３の寄生インピーダンスについての知識に依存する。負荷デバイス４３と実質的に等しい寄生インピーダンスを有する補助オープンデバイス４４のネットワークパラメータ値を測定することで、少なくとも近似的に、負荷デバイス４３の寄生インピーダンスを決定することが可能となる。この精度は、負荷デバイス４３のそれと実質的に等しい寄生インピーダンスを有する補助ショートデバイス４５のネットワークパラメータ値を測定することで更に向上させることができる。類似の原理をテスト下のデバイスをデエンベッディングするために用いることもできる。ここでは、実質的に等しい寄生インピーダンスを有する負荷デバイス４３、補助オープンデバイス４４及び補助ショートデバイス４５についても開示された。
【００９３】
上述の実施例は、本発明を、限定するためのものではなく、解説するためのものであり、当業者においては添付のクレームの範囲から逸脱することなく、多くの代替の態様を設計できるものである。クレーム中、括弧内に示される任意の参照符号はそのクレームを限定するものと解されるべきではない。「を備える／含む（comprising）」なる語は、クレーム内に列挙される以外の他の要素或いはステップの存在を排除するものではない。ある要素の前に置かれる冠詞「ａ或いはａｎ」は、それら要素が複数個存在することを排除するものではない。クレーム中、寄生負荷インピーダンスを決定するステップの範囲は、寄生負荷インピーダンスを近似的に決定すること、及び寄生負荷インピーダンスの値をより厳密に決定することの両方を含むものと解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】従来の技術によるＮ端子マイクロ波測定ネットワークの略図である。
【図２Ａ】本発明によるオープンデバイスの略図である。
【図２Ｂ】本発明によるショートデバイスの略図である。
【図２Ｃ】本発明による負荷デバイスの略図である。
【図２Ｄ】本発明による補助オープンデバイスの略図である。
【図２Ｅ】本発明による補助ショートデバイスの略図である。
【図３Ａ】デバイスの寄生インピーダンスをモデル化するための集中ネットワークを示す図である。
【図３Ｂ】デバイスの寄生インピーダンスをモデル化するための代替の集中ネットワークを示す図である。
【図４Ａ】本発明によるデバイスセットの負荷デバイスの一つの実施例を示す図である。
【図４Ｂ】本発明によるデバイスセットの補助オープンデバイスの一つの実施例を示す図である。
【図４Ｃ】本発明によるデバイスセットの補助ショートデバイスの一つの実施例を示す図である。
【図５Ａ】負荷抵抗の直列抵抗を周波数の関数として挿間パラメータｘの異なる値に対して示す図である。
【図５Ｂ】負荷抵抗のインダクタンスを周波数の関数として挿間パラメータｘの異なる値に対して示す図である。
【図６Ａ】コイルの直列抵抗を周波数の関数として挿間パラメータｘの異なる値に対して示す図である。
【図６Ｂ】コイルのインダクタンスを周波数の関数として挿間パラメータｘの異なる値に対して示す図である。
【符号の説明】
【００９５】
１０  Ｎ端子マイクロ波測定ネットワーク
１１  ベクトルネットワークアナライザ（ＶＮＡ）
１２  入力プローブ
１３  出力プローブ
２０  テスト下のデバイス（ＤＵＴ）
２１  ボンドパッド
２２  半導体製品
２４  ＤＵＴエンベッド構造
４１  オープンデバイス
４２  ショートデバイス
４３  負荷デバイス
４４  補助オープンデバイス
４５  補助ショートデバイス
４６  導体
５０  負荷ネットワーク
【図１】
2005526250.tif 000010
2005526250.tif 000011
2005526250.tif 000012
2005526250.tif 000013
2005526250.tif 000014
2005526250.tif 000015
2005526250.tif 000016
2005526250.tif 000017
【国際調査報告】
2005526250.tif 000018
2005526250.tif 000019