0.1GHz-110GHz在片去嵌技术研究

摘要

去嵌是将电参考面转移到靠近本征被测件的位置，从而减去多余的影响因素。对于在片测量而言，无论是无源元件还是有源器件，都需要专用的在片测试结构来获得被测件的微波特性。然而在测试结构中，从接触焊盘、金属互连线和衬底所引起的寄生分量大大影响着真正被测件的微波特性。尤其是随着电路和器件的工作频率提高到几十甚至几百GHz，被测件的非本征寄生变得非常复杂。因此，为去除被测件的寄生效应，获得本征被测件真实特性，去嵌技术变得越来越重要。
　　本文采用基于450μm和50μm两种不同厚度的InP衬底对0.1 GHz-110 GHz在片去嵌技术进行研究，主要研究内容为TRL和LRM两种去嵌技术。去嵌结构图形的设计基于共面波导，常规厚度InP衬底的去嵌结构图形设计相对简单，而衬底减薄后，共面波导的传输模式会发生变化，去嵌结构图形的设计也会相应发生改变。
　　首先，研究两种基于传输线理论的矩阵运算方法：TRL和LRM去嵌技术，由于它们不需要集总电路等效模型，因此可以作为高频器件的S参数在片去嵌方法。在对称算法的基础上，推导基于非对称结构的TRL和LRM去嵌算法，给出详细的求解结果。
　　其次，采用TRL和LRM两种去嵌方法，对基于450μm厚度InP衬底的被测件在0.1 GHz-110 GHz的范围内进行在片去嵌。设计两种无源元件叉指电容和并联开路对TRL和LRM的去嵌准确性进行验证，并对两种方法的去嵌结果进行对比。在片测量结果表明，在0.1 GHz-110 GHz的范围内TRL和LRM方法都可以准确提取被测件本征参数，但低频下LRM和仿真结果更接近，高频下TRL更准确。将TRL和LRM两种方法结合，对基于450μm厚度InP衬底的有源器件HBT在0.1 GHz-110 GHz范围内进行在片去嵌，获得HBT器件的本征参数。
　　然后，研究基于50μm厚度InP衬底的0.1 GHz-110 GHz在片去嵌技术。当InP衬底厚度减薄到50μm后，共面波导传输出现了寄生的平行板模式。设计去嵌结构图形时，为去掉寄生的平行板模式，在共面波导的两个地平面两端对称的加上一排均匀排列的过孔。同时，设计不加过孔的去嵌结构图形作为对比，并设计无源元件叉指电容对其进行去嵌验证。测量结果表明，在0.1 GHz-110 GHz范围内，采用带有过孔的去嵌结构进行去嵌时，其测量结果和仿真结果非常吻合，而采用不带过孔的去嵌结构其测量和仿真结果差别很大。根据所设计的带过孔去嵌结构图形，对基于50μm厚度InP衬底的有源器件HEMT在0.1 GHz-110 GHz范围内进行在片去嵌，获得HEMT器件的本征参数。

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第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 研究进展

1.3 本论文研究内容及安排

第二章 去嵌技术应用基础

2.1 微波测量

2.2 微波晶体管建模

第三章 毫米波散射参数在片去嵌

3.1 毫米波散射参数测量

3.2 在片毫米波仪器及其装置

3.3 在片测量的校准和去嵌过程

3.4 本章小结

第四章 基于450μm厚度InP衬底的0.1 GHz-110 GHz在片去嵌研究

4.1 TRL和LRM非对称去嵌算法

4.2 基于450μm厚度InP衬底的去嵌结构设计及仿真

4.3 TRL和LRM去嵌的测试验证及分析

4.4 有源器件HBT的在片去嵌

4.5 本章小结

第五章 基于50μm厚度InP衬底的0.1 GHz-110 GHz在片去嵌研究

5.1 基于50μm厚度InP衬底的去嵌结构设计及仿真

5.2 去嵌结构的测试验证及分析

5.3 有源器件HEMT的在片去嵌

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

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