[go: up one dir, main page]

JP2009210381A - Method for extracting characteristics of intrinsic element - Google Patents

Method for extracting characteristics of intrinsic element Download PDF

Info

Publication number
JP2009210381A
JP2009210381A JP2008053061A JP2008053061A JP2009210381A JP 2009210381 A JP2009210381 A JP 2009210381A JP 2008053061 A JP2008053061 A JP 2008053061A JP 2008053061 A JP2008053061 A JP 2008053061A JP 2009210381 A JP2009210381 A JP 2009210381A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
parameter
circuit
parasitic
intrinsic element
port
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2008053061A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takuichi Hirano
拓一 平野
Jiro Hirokawa
二郎 広川
Makoto Ando
真 安藤
Hiroshi Nakano
洋 中野
Yasutaka Hirachi
康剛 平地
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AMUSHISU KK
Tokyo Institute of Technology NUC
Original Assignee
AMUSHISU KK
Tokyo Institute of Technology NUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by AMUSHISU KK, Tokyo Institute of Technology NUC filed Critical AMUSHISU KK
Priority to JP2008053061A priority Critical patent/JP2009210381A/en
Publication of JP2009210381A publication Critical patent/JP2009210381A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Testing Of Individual Semiconductor Devices (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Abstract

【課題】寄生回路の特性インピーダンスを未知のまま真性素子の特性を抽出できる真性素子特性抽出方法を提供すること。
【解決手段】ステップ101において、ベクトルネットワークアナライザVNAを用いて外部ポートから見た2ポートの機能回路DUTのSパラメータS(DUT)を測定する。次に、ステップ102において、電磁界シミュレータを用いて外部ポート及び内部ポートから見た4ポートの寄生回路PCのSパラメータSを演算する。次に、ステップ103において、ステップ102において演算されたSパラメータSをSパラメータ/ZパラメータのハイブリッドパラメータAに変換する。最後に、ステップ104において、機能回路DUTのSパラメータS及びハイブリッドパラメータAを用いて真性素子FETのZパラメータZ(DEV)を演算する。
【選択図】 図1
To provide an intrinsic element characteristic extraction method capable of extracting the characteristic of an intrinsic element while the characteristic impedance of a parasitic circuit is unknown.
In step 101, an S parameter S (DUT) of a 2-port functional circuit DUT viewed from an external port is measured using a vector network analyzer VNA. Next, in step 102, the S parameter S of the 4-port parasitic circuit PC viewed from the external port and the internal port is calculated using an electromagnetic field simulator. Next, in step 103, the S parameter S calculated in step 102 is converted into a hybrid parameter A of S parameter / Z parameter. Finally, in step 104, the Z parameter Z (DEV) of the intrinsic element FET is calculated using the S parameter S and the hybrid parameter A of the functional circuit DUT.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は外部ポート及び内部ポートを有する寄生回路と寄生回路内に埋め込まれ寄生回路の内部ポートに接続された真性素子とを備えた機能回路から真性素子の特性を抽出する真性素子特性抽出方法に関する。   The present invention relates to an intrinsic element characteristic extraction method for extracting intrinsic element characteristics from a functional circuit having a parasitic circuit having an external port and an internal port and an intrinsic element embedded in the parasitic circuit and connected to the internal port of the parasitic circuit. .

一般に、半導体装置においては、機能回路たとえばTEG(Test Element Group)回路を設けてある。この機能回路は、真性素子たとえばFET(Field Effect Transistor)及びFETを接続するマイクロストリップ線路(MSL)あるいはコープレーナー線路(CPW)よりなり、この場合、マイクロストリップ線路あるいはコープレーナー線路は寄生回路を構成する。半導体装置が高周波のマイクロ波モノリシック集積回路(MMIC)の場合、MMICを高精度に設計するためには、FETの特性を正確に把握する必要がある。   Generally, a semiconductor device is provided with a functional circuit such as a TEG (Test Element Group) circuit. This functional circuit consists of an intrinsic element such as a field effect transistor (FET) and a microstrip line (MSL) or a coplanar line (CPW) connecting the FETs. In this case, the microstrip line or coplanar line constitutes a parasitic circuit. To do. When the semiconductor device is a high-frequency microwave monolithic integrated circuit (MMIC), it is necessary to accurately grasp the characteristics of the FET in order to design the MMIC with high accuracy.

図8は機能回路の一例を示す図であって、(A)は平面図、(B)は(A)のB-B線断面図である。図8の機能回路DUTにおいては、2つの同一の特性を持つFET1,FET2が対称に設けられている。ここで、G1,G2はFET1,FET2のゲート、S1,S2はFET1,FET2のソース、DはFET1,FET2の共通ドレインであり、これらはコープレーナー線路で構成されており、従って、FET1,FET2に対する寄生回路PCを構成する。また、P1,P2は機能回路DUTつまり寄生回路PCの外部ポートであり、P3,P4は寄生回路PCの内部ポートである。   8A and 8B are diagrams illustrating an example of a functional circuit, where FIG. 8A is a plan view and FIG. 8B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. In the functional circuit DUT of FIG. 8, two FET1 and FET2 having the same characteristics are provided symmetrically. Here, G1 and G2 are the gates of FET1 and FET2, S1 and S2 are the sources of FET1 and FET2, D is a common drain of FET1 and FET2, and these are composed of coplanar lines. Construct a parasitic circuit PC against. P1 and P2 are external ports of the functional circuit DUT, that is, the parasitic circuit PC, and P3 and P4 are internal ports of the parasitic circuit PC.

図9は図8の機能回路DUTを機能的に表した平面図であり、簡略化するために、図8におけるFET1,FET2を1つのFETに、2つの内部ポートP3を1つの内部ポートP3にしたものである。   FIG. 9 is a plan view functionally showing the functional circuit DUT of FIG. 8. For simplification, FET1 and FET2 in FIG. 8 are set as one FET, and two internal ports P3 are set as one internal port P3. It is a thing.

図9のFETの特性たとえばZパラメータZ2×2 (DUT) を抽出する第1の従来の真性素子特性抽出方法は、図8の機能回路DUTの等価回路を図10のごとく仮定する。そして、図11の(A)に示す開放状態の機能回路DUT及び図11の(B)に示す短絡状態の機能回路DUTを用いて図10の等価回路におけるアドミッタンスYp1,Yp2,Yp3及びインピーダンスZs1,Zs2,Zs3を演算することによって行われている(参照:非特許文献1)。 The first conventional intrinsic element characteristic extraction method for extracting the characteristics of the FET of FIG. 9 such as the Z parameter Z 2 × 2 (DUT) assumes the equivalent circuit of the functional circuit DUT of FIG. 8 as shown in FIG. Then, using the functional circuit DUT in the open state shown in FIG. 11A and the functional circuit DUT in the short circuit state shown in FIG. 11B, the admittances Y p1 , Y p2 , Y p3 in the equivalent circuit of FIG. This is performed by calculating impedances Z s1 , Z s2 , and Z s3 (see Non-Patent Document 1).

しかしながら、上述の第1の従来の真性素子特性抽出方法においては次のような問題がある。
(1)寄生回路PCの特性を図10の等価回路で仮定しているが、この仮定は厳密には成立しない。
(2) 図11の(A),(B)の機能回路DUTのパターンは集中定数の意味で開放状態、短絡状態であると仮定しているが、この仮定は高周波では厳密には成立しない。
従って、抽出されたFETのZパラメータは大きな誤差を有することになり、精度を上げるためには複数回試作しなければならず、この結果、半導体装置の製造コストが上昇することになる。
However, the above-described first conventional intrinsic element characteristic extraction method has the following problems.
(1) Although the characteristic of the parasitic circuit PC is assumed in the equivalent circuit of FIG. 10, this assumption does not hold strictly.
(2) The pattern of the functional circuit DUT in FIGS. 11A and 11B is assumed to be in an open state and a short circuit state in terms of lumped constants, but this assumption does not hold strictly at high frequencies.
Therefore, the extracted Z parameter of the FET has a large error, and in order to improve accuracy, it must be prototyped a plurality of times. As a result, the manufacturing cost of the semiconductor device increases.

第2の従来の真性素子特性抽出方法は、ベクトルネットワークアナライザを用いて外部ポートから見た機能回路DUTのSパラメータを測定し、電磁界シミュレータを用いて外部ポート及び内部ポートから見た寄生回路のSパラメータを演算し、機能回路DUTのSパラメータ及び寄生回路のSパラメータを用いて真性素子のZパラメータを演算する(参照:非特許文献2)。   The second conventional intrinsic element characteristic extraction method measures the S parameter of the functional circuit DUT as viewed from the external port using a vector network analyzer, and the parasitic circuit as viewed from the external port and the internal port using an electromagnetic field simulator. The S parameter is calculated, and the Z parameter of the intrinsic element is calculated using the S parameter of the functional circuit DUT and the S parameter of the parasitic circuit (see Non-Patent Document 2).

第2の従来の真性素子特性抽出方法によれば、寄生回路の等価回路の仮定が不要であり、その分、寄生回路PCのZパラメータの誤差は少なくなる。
M.C.A.M. Koolen, J.A.M. Geelen, M.P.J.G. Versleijen, “An improved de-embedding technique for on-wafer high-frequency characterization,” Proceedings of the 1991 Bipolar Circuits and Technology Meeting, pp.188-191, 9-10 Sept. 1991 S. Bousnina, C. Falt, P. Mandeville, A.B. Kouki, F.M. Ghannouchi, “An accurate on-wafer deembedding technique with application to HBT devices characterization,” IEEE Trans. MTT, Vol.50, No.2, pp.420-424, Feb. 2002
According to the second conventional intrinsic element characteristic extraction method, the assumption of the equivalent circuit of the parasitic circuit is unnecessary, and the error of the Z parameter of the parasitic circuit PC is correspondingly reduced.
MCAM Koolen, JAM Geelen, MPJG Versleijen, “An improved de-embedding technique for on-wafer high-frequency characterization,” Proceedings of the 1991 Bipolar Circuits and Technology Meeting, pp.188-191, 9-10 Sept. 1991 S. Bousnina, C. Falt, P. Mandeville, AB Kouki, FM Ghannouchi, “An accurate on-wafer deembedding technique with application to HBT devices characterization,” IEEE Trans. MTT, Vol.50, No.2, pp.420 -424, Feb. 2002

しかしながら、上述の第2の従来の真性素子特性抽出方法においては、寄生回路の特性インピーダンスを求める必要があり、この結果、やはり、ユーザの入力パラメータが増大すると共に、そのパラメータの誤差に基づいて抽出された真性回路のZパラメータの精度が低下し、従って、精度を上げるためには、複数回試作しなければならず、この結果、半導体装置の製造コストが上昇する課題がある。   However, in the above-described second conventional intrinsic element characteristic extraction method, it is necessary to obtain the characteristic impedance of the parasitic circuit. As a result, the input parameter of the user increases and the extraction is performed based on the error of the parameter. Thus, the accuracy of the Z parameter of the intrinsic circuit is lowered, and therefore, in order to increase the accuracy, it is necessary to make a prototype several times. As a result, there is a problem that the manufacturing cost of the semiconductor device increases.

上述の課題を解決するために、外部ポートを有する寄生回路と寄生回路内に埋め込められ寄生回路の内部ポートに接続された真性素子とを具備する機能回路から真性素子の特性を抽出するための真性素子特性抽出方法において、Sパラメータ測定ステップはベクトルネットワークアナライザを用いて外部ポートから見た機能回路のSパラメータを測定し、Sパラメータ演算ステップは電磁界シミュレータを用いて外部ポート及び内部ポートから見た寄生回路のSパラメータを演算し、ハイブリッドパラメータ変換ステップは、寄生回路のSパラメータのうち内部ポートの部分に関してのみ電流、電圧で表現することにより寄生回路のSパラメータをSパラメータとZパラメータ、Yパラメータ及びZ、Yパラメータのハイブリッドパラメータの1つとのハイブリッドパラメータに変換し、Zパラメータ演算ステップは機能回路のSパラメータ及びハイブリッドパラメータを用いて真性素子のZパラメータ(Z(DEV))を演算する。これにより、寄生回路の特性インピーダンスは未知のまま取扱える。 In order to solve the above-mentioned problem, an intrinsic characteristic for extracting the characteristic of an intrinsic element from a functional circuit having a parasitic circuit having an external port and an intrinsic element embedded in the parasitic circuit and connected to the internal port of the parasitic circuit In the element characteristic extraction method, the S parameter measurement step measures the S parameter of the functional circuit as seen from the external port using a vector network analyzer, and the S parameter calculation step looks at the external port and the internal port using an electromagnetic field simulator. The S parameter of the parasitic circuit is calculated, and in the hybrid parameter conversion step, the S parameter of the parasitic circuit is expressed by the current and voltage only for the internal port portion of the S parameter of the parasitic circuit, and the S parameter, the Z parameter, and the Y parameter. High with one of the hybrid parameters of Z and Y parameters Into a lid parameter, Z parameter calculating step calculates the Z parameter of the intrinsic device using S-parameters and hybrid parameters of the functional circuit (Z (DEV)). As a result, the characteristic impedance of the parasitic circuit can be handled as unknown.

寄生回路の特性インピーダンスが未知のまま取扱えるので、入力パラメータが減少し、抽出された真性素子のZパラメータの精度を向上できる。   Since the characteristic impedance of the parasitic circuit can be handled without being known, the input parameters are reduced, and the accuracy of the extracted intrinsic element Z parameter can be improved.

図1は本発明に係る真性素子特性抽出方法の実施の形態を示すフローチャートであって、図8の機能回路DUTから真性素子FETの特性つまりZパラメータを抽出するものである。   FIG. 1 is a flowchart showing an embodiment of an intrinsic element characteristic extraction method according to the present invention, in which the characteristic of an intrinsic element FET, that is, a Z parameter is extracted from the functional circuit DUT of FIG.

始めに、ステップ101において、ベクトルネットワークアナライザVNAを用いて外部ポートP1,P2から見た2ポートの機能回路DUTのSパラメータS(DUT)を演算する。すなわち、図2に示すように、ベクトルネットワークアナライザVNAを機能回路DUTの外部ポートP1,P2に接続し、2ポートの機能回路DUTのSパラメータS(DUT)を測定する。この場合、

Figure 2009210381
であり、a1,b1は外部ポートP1での寄生回路PCへの進行波、寄生回路PCからの反射波を表し、a2,b2は外部ポートP2での寄生回路PCへの進行波、寄生回路PCからの反射波を表す。 First, in step 101, the S parameter S (DUT) of the 2-port functional circuit DUT viewed from the external ports P1 and P2 is calculated using the vector network analyzer VNA. That is, as shown in FIG. 2, the vector network analyzer VNA is connected to the external ports P1 and P2 of the functional circuit DUT, and the S parameter S (DUT) of the 2-port functional circuit DUT is measured. in this case,
Figure 2009210381
A 1 and b 1 represent the traveling wave to the parasitic circuit PC at the external port P1 and the reflected wave from the parasitic circuit PC, and a 2 and b 2 represent the traveling wave to the parasitic circuit PC at the external port P2. Represents the reflected wave from the parasitic circuit PC.

次に、ステップ102において、電磁界シミュレータを用いて外部ポートP1,P2及び内部ポートP3,P4から見た寄生回路PCのSパラメータSを演算する。つまり、図3に示すように、2ポートの機能回路DUTから真性素子FETを取除いた4ポートの寄生回路PCのSパラメータを演算する。この場合、

Figure 2009210381
であり、a3,b3は内部ポートP3での寄生回路PCへの進行波、寄生回路PCからの反射波を表し、a4,b4は内部ポートP4での寄生回路PCへの進行波、寄生回路PCからの反射波を表す。 Next, in step 102, the S parameter S of the parasitic circuit PC viewed from the external ports P1 and P2 and the internal ports P3 and P4 is calculated using an electromagnetic field simulator. That is, as shown in FIG. 3, the S parameter of the 4-port parasitic circuit PC obtained by removing the intrinsic element FET from the 2-port functional circuit DUT is calculated. in this case,
Figure 2009210381
A 3 and b 3 represent the traveling wave to the parasitic circuit PC at the internal port P3 and the reflected wave from the parasitic circuit PC, and a 4 and b 4 represent the traveling wave to the parasitic circuit PC at the internal port P4. Represents the reflected wave from the parasitic circuit PC.

次に、ステップ103において、ステップ102において演算されたSパラメータSをSパラメータ/ZパラメータのハイブリッドパラメータAに変換する。この場合、外部ポートP1,P2はSパラメータ(特性インピーダンスは必要ない)、内部ポートP3,P4はZパラメータで表現する。

Figure 2009210381
と表現したいので、
Figure 2009210381
と小行列を表現すると、A{ij}はS{ij}を用いて
Figure 2009210381
で与えられる。ここで、Iは2 x 2の単位行列、Ziは内部ポートi(i=3,4)の内部インピーダンス、diag(a,b)は対角成分を左上から右下に向かってa,bとする対角行列を表わす。 Next, in step 103, the S parameter S calculated in step 102 is converted into a hybrid parameter A of S parameter / Z parameter. In this case, the external ports P1 and P2 are represented by S parameters (no characteristic impedance is required), and the internal ports P3 and P4 are represented by Z parameters.
Figure 2009210381
I want to express
Figure 2009210381
A {ij} can be expressed using S {ij}
Figure 2009210381
Given in. Where I is a 2 x 2 identity matrix, Z i is the internal impedance of the internal port i (i = 3, 4), and diag (a, b) is the diagonal component from upper left to lower right a, b Represents a diagonal matrix.

最後に、ステップ104において、機能回路DUTのSパラメータS及びハイブリッドパラメータAを用いて真性素子FETのZパラメータZ(DEV)を演算する。ここで、真性素子FETのZパラメータZ(DEV)

Figure 2009210381
である。負号が付いているのは、電流は寄生回路PCに入る向きに定義されているから、言い換えると真性素子FETから出る向きに定義されているからである。数3の式より、
Figure 2009210381
数6の式と数7の第2式から[V3 V4]tを消去し、[I3 I4]tを[a1 a2]tで表すと、
Figure 2009210381
数8の式を数7の第1式に代入し、数6の式と比較すると、真性素子FETのZパラメータZ(DEV)
Figure 2009210381
となる。 Finally, in step 104, the Z parameter Z (DEV) of the intrinsic element FET is calculated using the S parameter S and the hybrid parameter A of the functional circuit DUT. Here, the Z parameter Z (DEV) of the intrinsic element FET is
Figure 2009210381
It is. The reason why the negative sign is attached is that the current is defined in the direction of entering the parasitic circuit PC, in other words, in the direction of exiting from the intrinsic element FET. From Equation 3,
Figure 2009210381
If [V 3 V 4 ] t is deleted from Equation 6 and Equation 2 and [I 3 I 4 ] t is represented by [a 1 a 2 ] t ,
Figure 2009210381
Substituting Equation 8 into Equation 1 and comparing it with Equation 6, Z parameter Z (DEV) of intrinsic element FET is
Figure 2009210381
It becomes.

このように、図1の真性素子特性抽出方法によれば、真性素子FETのZパラメータZ(DEV)を求めるのに寄生回路PCの特性インピーダンスは不要であり、この結果、真性素子FETのZパラメータZ(DEV)の精度が向上する。 As described above, according to the intrinsic element characteristic extraction method of FIG. 1, the characteristic impedance of the parasitic circuit PC is not required to obtain the Z parameter Z (DEV) of the intrinsic element FET. As a result, the Z parameter of the intrinsic element FET is obtained. The accuracy of Z (DEV) is improved.

次に、本発明に係るシミュレーション結果を図4、図5を参照して説明する。図8のFET1,FET2には同じ特性の素子が繋がると仮定すると、構造と励振の対称性から図4のように磁気壁(PMC)を仮定し解析領域を半分にできる。この構造において内部ポートP3にR1=50Ω, C1=0.1pFを並列に接続し、内部ポートP4にR2=75Ω, L2=1nHを並列に接続し、電磁界シミュレータとして有限要素法に基づく市販ソフトHFSSでモデル化し、SパラメータS(DUT)を解析し、FET内部の素子パラメータを抽出できるかどうか確認した。図5に本発明により抽出したZパラメータZ(DEV)から内部ポートP3,P4に負荷された素子パラメータを抽出した結果を示す。内部の集中定数素子の値が精度良く得られている。尚、第1の従来の真性素子特性抽出方法で抽出した結果も示していることが分る。これにより、本発明による真性素子特性抽出方法は汎用性が高いだけでなく、精度も第1の従来の真性素子特性抽出方法よりも高いことが確認できた。 Next, simulation results according to the present invention will be described with reference to FIGS. Assuming that FET1 and FET2 in FIG. 8 are connected to elements having the same characteristics, the analysis area can be halved by assuming a magnetic wall (PMC) as shown in FIG. 4 from the symmetry of structure and excitation. In this structure, R1 = 50Ω, C1 = 0.1pF is connected in parallel to the internal port P3, R2 = 75Ω, L2 = 1nH is connected in parallel to the internal port P4, and commercial software HFSS based on the finite element method as an electromagnetic field simulator. The S parameter S (DUT) was analyzed, and it was confirmed whether the element parameters inside the FET could be extracted. FIG. 5 shows a result of extracting element parameters loaded to the internal ports P3 and P4 from the Z parameter Z (DEV) extracted according to the present invention. The value of the internal lumped element is obtained with high accuracy. In addition, it turns out that the result extracted by the 1st conventional intrinsic element characteristic extraction method is also shown. Thus, it was confirmed that the intrinsic element characteristic extraction method according to the present invention has not only high versatility but also higher accuracy than the first conventional intrinsic element characteristic extraction method.

電磁界シミュレータの信頼性を確認するために、図6、図7に示すように、開放状態の機能回路(図11の(A))及び短絡状態の機能回路(図11の(B))の計算値(HFSS)と実験値(EXP)を比較し、両者の良好な一致を確認している。   In order to confirm the reliability of the electromagnetic field simulator, as shown in FIGS. 6 and 7, the function circuit in the open state ((A) in FIG. 11) and the function circuit in the short-circuit state ((B) in FIG. 11). The calculated value (HFSS) is compared with the experimental value (EXP), and a good agreement between the two is confirmed.

尚、図1のステップ103におけるハイブリッドパラメータAはSパラメータとYパラメータのハイブリッドパラメータとすることもできる。つまり、Y=Z-1と変換できるからである。また、ハイブリッドパラメータAはSパラメータとY、Zパラメータのハイブリッドパラメータとすることもできる。つまり、内部ポートの一部をZパラメータで表現し、その他をYパラメータと表現することができるからである。 Note that the hybrid parameter A in step 103 of FIG. 1 may be a hybrid parameter of S parameter and Y parameter. That is, Y = Z −1 can be converted. The hybrid parameter A can also be a hybrid parameter of the S parameter and the Y and Z parameters. That is, a part of the internal port can be expressed as a Z parameter and the other as a Y parameter.

また、上述の実施の形態においては、寄生回路は2外部ポート、2内部ポートを有しているが、寄生回路はN(N=1,2,3,4,…)の外部ポート及びN以下の内部ポートを有することができる。また、真性回路はFET以外の活性素子たとえばバイポーラトランジスタでもよい。   In the above embodiment, the parasitic circuit has two external ports and two internal ports, but the parasitic circuit has N (N = 1, 2, 3, 4,...) External ports and N or less. Can have internal ports. The intrinsic circuit may be an active element other than an FET, such as a bipolar transistor.

また、アナログチップをパッケージングした場合には、本発明を適用することにより、パッケージ外部から特性を測定、演算することにより、内部のアナログチップの動作特性を抽出できる。これにより、パッケージした場合の影響の予想、アナログチップ間の干渉の低減へ向けた設計等にも本発明は有効である。   When an analog chip is packaged, the operation characteristics of the internal analog chip can be extracted by measuring and calculating characteristics from the outside of the package by applying the present invention. As a result, the present invention is also effective for predicting the effects of packaging, designing for reducing interference between analog chips, and the like.

さらに、上述の実施の形態における半導体装置は、シリコン基板、GaAs, GaN等の化合物半導体基板を用いたものを含む。また、本発明は、半導体装置以外にも、セラミック基板、有機基板、ダイヤモンド基板等を用いたもの、多層基板を用いたものにも適用できる。   Furthermore, the semiconductor device in the above-described embodiment includes a device using a compound semiconductor substrate such as a silicon substrate, GaAs, or GaN. In addition to the semiconductor device, the present invention can also be applied to a ceramic substrate, an organic substrate, a diamond substrate, or the like, or a multilayer substrate.

本発明に係る真性素子特性抽出方法の実施の形態を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows embodiment of the intrinsic element characteristic extraction method which concerns on this invention. 図1のSパラメータ測定ステップを補足説明する図である。FIG. 2 is a diagram for supplementarily explaining an S parameter measurement step in FIG. 1. 図1のSパラメータ演算ステップを補足説明する図である。FIG. 2 is a diagram for supplementarily explaining an S parameter calculation step in FIG. 1. 本発明のシミュレーション結果を説明するための機能回路を示す図であって、(A)は平面図、(B)は(A)のB-B線断面図である。It is a figure which shows the functional circuit for demonstrating the simulation result of this invention, Comprising: (A) is a top view, (B) is the BB sectional drawing of (A). 本発明のシミュレーション結果から抽出されたFET内部の素子値を示すグラフである。It is a graph which shows the element value inside FET extracted from the simulation result of this invention. 電磁界シミュレータの信頼性を確認するためのグラフである。It is a graph for confirming the reliability of an electromagnetic field simulator. 電磁界シミュレータの信頼性を確認するためのグラフである。It is a graph for confirming the reliability of an electromagnetic field simulator. 一般的な機能回路を示す図であって、(A)は平面図、(B)は(A)のB-B線断面図である。It is a figure which shows a general functional circuit, (A) is a top view, (B) is the BB sectional drawing of (A). 図8の機能回路を機能的に表した平面図である。FIG. 9 is a plan view functionally showing the functional circuit of FIG. 8. 第1の従来の真性素子特性抽出方法を説明するための等価回路図である。It is an equivalent circuit diagram for demonstrating the 1st conventional intrinsic element characteristic extraction method. 図10の素子値を説明するための機能回路の平面図であって、(A)は開放状態、(B)は短絡状態を示す。It is a top view of the functional circuit for demonstrating the element value of FIG. 10, Comprising: (A) shows an open state, (B) shows a short circuit state.

符号の説明Explanation of symbols

DUT:機能回路
PC:寄生回路
FET:真性素子
P1,P2:外部ポート
P3,P4:内部ポート

DUT: Functional circuit
PC: Parasitic circuit
FET: Intrinsic element
P1, P2: External port
P3, P4: Internal ports

Claims (3)

外部ポート(P1,P2)を有する寄生回路(PC)と該寄生回路内に埋め込められ該寄生回路の内部ポート(P3,P4)に接続された真性素子とを具備する機能回路(DUT)から前記真性素子の特性を抽出するための真性素子特性抽出方法であって、
ベクトルネットワークアナライザを用いて前記外部ポートから見た前記機能回路のSパラメータ(S(DUT))を測定するステップと、
電磁界シミュレータを用いて前記外部ポート及び前記内部ポートから見た前記寄生回路のSパラメータ(S)を演算するステップと、
前記寄生回路のSパラメータのうち前記内部ポートの部分に関してのみ電流、電圧で表現することにより前記寄生回路のSパラメータをSパラメータとZパラメータ、Yパラメータ及びZ、Yパラメータのハイブリッドパラメータの1つとのハイブリッドパラメータ(A)に変換するステップと、
前記機能回路のSパラメータ及び前記ハイブリッドパラメータを用いて前記真性素子のZパラメータ(Z(DEV))を演算するステップと
を具備する真性素子特性抽出方法。
From the functional circuit (DUT) comprising a parasitic circuit (PC) having an external port (P1, P2) and an intrinsic element embedded in the parasitic circuit and connected to the internal port (P3, P4) of the parasitic circuit An intrinsic element characteristic extraction method for extracting the characteristic of an intrinsic element,
Measuring an S parameter (S (DUT) ) of the functional circuit viewed from the external port using a vector network analyzer;
Calculating an S parameter (S) of the parasitic circuit viewed from the external port and the internal port using an electromagnetic simulator;
Of the S parameters of the parasitic circuit, only the internal port portion is expressed by current and voltage so that the S parameter of the parasitic circuit is an S parameter, a Z parameter, a Y parameter, and one of the hybrid parameters of the Z and Y parameters. Converting to hybrid parameter (A);
And a step of calculating a Z parameter (Z (DEV) ) of the intrinsic element using the S parameter of the functional circuit and the hybrid parameter.
前記外部ポートの数がN(=1,2,3,…)であり、前記内部ポートの数がN以下である請求項1に記載の真性素子特性抽出方法。   2. The intrinsic element characteristic extraction method according to claim 1, wherein the number of external ports is N (= 1, 2, 3,...), And the number of internal ports is N or less. 第1、第2の外部ポート(P1,P2)を有する寄生回路(PC)と該寄生回路内に埋め込められ該寄生回路の第1、第2の内部ポート(P3,P4)に接続された真性素子とを具備する機能回路(DUT)から前記真性素子の特性を抽出するための真性素子特性抽出方法であって、
ベクトルネットワークアナライザを用いて前記第1、第2の外部ポートから見た前記機能回路のSパラメータS(DUT)を、
Figure 2009210381
但し、a1,b1は前記第1の外部ポートでの前記寄生回路への進行波、前記寄生回路からの反射波を表し、a2,b2は前記第2の外部ポートでの前記寄生回路への進行波、前記寄生回路からの反射波、により測定するステップと、
電磁界シミュレータを用いて前記外部ポート及び前記内部ポートから見た前記寄生回路のSパラメータSを、
Figure 2009210381
但し、a3,b3は前記第1の内部ポートでの前記寄生回路への進行波、前記寄生回路からの反射波を表し、a4,b4は前記第2の内部ポートでの前記寄生回路への進行波、前記寄生回路からの反射波、により演算するステップと、
前記寄生回路のSパラメータのうち前記第1、第2の内部ポートの部分に関してのみ電流、電圧で表現することにより前記寄生回路のSパラメータを次に示すSパラメータ及びZパラメータのハイブリッドパラメータA
Figure 2009210381
但し、
Figure 2009210381
と小行列を表現すると、A{ij}はS{ij}を用いて
Figure 2009210381
Iは2 x 2の単位行列、Ziは前記第1、第2の内部ポートの内部インピーダンス、diag(a,b)は対角成分を左上から右下に向かってa,bとする対角行列、に変換するステップと、
前記機能回路のSパラメータ及び前記ハイブリッドパラメータを用いて前記真性素子のZパラメータZ(DEV)を、
Figure 2009210381
により演算するステップと
を具備する真性素子の特性抽出方法。

A parasitic circuit (PC) having first and second external ports (P1, P2) and an authenticity embedded in the parasitic circuit and connected to the first and second internal ports (P3, P4) of the parasitic circuit An intrinsic element characteristic extraction method for extracting the characteristic of the intrinsic element from a functional circuit (DUT) comprising the element,
The S parameter S (DUT) of the functional circuit as seen from the first and second external ports using a vector network analyzer,
Figure 2009210381
Where a 1 and b 1 represent traveling waves to the parasitic circuit at the first external port and reflected waves from the parasitic circuit, and a 2 and b 2 represent the parasitic waves at the second external port. Measuring with a traveling wave to the circuit, a reflected wave from the parasitic circuit;
S parameter S of the parasitic circuit viewed from the external port and the internal port using an electromagnetic simulator,
Figure 2009210381
Where a 3 and b 3 represent traveling waves to the parasitic circuit at the first internal port and reflected waves from the parasitic circuit, and a 4 and b 4 represent the parasitic waves at the second internal port. A step of calculating by a traveling wave to the circuit and a reflected wave from the parasitic circuit;
Of the S parameters of the parasitic circuit, only the first and second internal port portions are expressed by current and voltage, whereby the S parameter of the parasitic circuit is expressed by the following S parameter and Z parameter hybrid parameter A
Figure 2009210381
However,
Figure 2009210381
A {ij} can be expressed using S {ij}
Figure 2009210381
I is a 2 × 2 unit matrix, Z i is the internal impedance of the first and second internal ports, and diag (a, b) is a diagonal with diagonal components a, b from upper left to lower right Converting to a matrix,
Using the S parameter of the functional circuit and the hybrid parameter, the intrinsic parameter Z parameter Z (DEV) ,
Figure 2009210381
A method of extracting characteristics of an intrinsic element, comprising the step of:

JP2008053061A 2008-03-04 2008-03-04 Method for extracting characteristics of intrinsic element Pending JP2009210381A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008053061A JP2009210381A (en) 2008-03-04 2008-03-04 Method for extracting characteristics of intrinsic element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008053061A JP2009210381A (en) 2008-03-04 2008-03-04 Method for extracting characteristics of intrinsic element

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2009210381A true JP2009210381A (en) 2009-09-17

Family

ID=41183697

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008053061A Pending JP2009210381A (en) 2008-03-04 2008-03-04 Method for extracting characteristics of intrinsic element

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2009210381A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140278197A1 (en) * 2013-03-14 2014-09-18 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. Ltd. 4 Port L-2L De-Embedding Method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140278197A1 (en) * 2013-03-14 2014-09-18 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. Ltd. 4 Port L-2L De-Embedding Method
US9530705B2 (en) * 2013-03-14 2016-12-27 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. 4 port L-2L de-embedding method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Aaen et al. Modeling and characterization of RF and microwave power FETs
Raffo et al. A new approach to microwave power amplifier design based on the experimental characterization of the intrinsic electron-device load line
Horn et al. GaN device modeling with X-parameters
Le et al. Empirical large-signal modeling of mm-Wave FDSOI CMOS based on Angelov model
Zarate-de Landa et al. Advances in linear modeling of microwave transistors
Krozer et al. On-wafer small-signal and large-signal measurements up to sub-THz frequencies
Costrini et al. A 20 watt micro-strip X-Band AlGaN/GaN HPA MMIC for advanced radar applications
Aguirre-Morales et al. Towards amplifier design with a SiC graphene field-effect transistor
Teyssandier et al. 0.1 µm GaAs pHEMT technology and associated modelling for millimeter wave low noise amplifiers
Emekar et al. Modified angelov model for an exploratory GaN-HEMT technology with short, few-fingered gates
Pampori et al. A large-signal SPICE model for a dual-gate GaN RF switch with OFF-state harmonic control
JP2009210381A (en) Method for extracting characteristics of intrinsic element
Heinz et al. Highly scalable distributed high electron mobility transistor model
Tang et al. Harmonic included CSWPL model for broadband PA design based on GaN HEMTs
Raffo et al. Linear versus nonlinear de-embedding: Experimental investigation
Kikuchi Characterization and Modeling Techniques for High-Power Microwave GaN HEMTs
Van Raay et al. A microstrip X-band AlGaN/GaN power amplifier MMIC on si SiC substrate
Andrei et al. Efficient de-embedding technique for 110-GHz deep-channel-MOSFET characterization
Diebold et al. A fully-scalable coplanar waveguide passive library for millimeter-wave monolithic integrated circuit design
Longhi et al. 4.1-dB noise figure and 20-dB gain 92–115-GHz GaAs LNA with hot via interconnections
García-Luque et al. Frequency-characterization and modeling of AlGaN/GaN HEMTs for high-power applications
Ciccognani et al. GaN device technology: Manufacturing, characterization, modelling and verification
Moser et al. Development and RF-Performance of AlGaN/GaN and InAlN/GaN HEMTs on Large-Diameter High-Resistivity Silicon Substrates
Chéron et al. Electrical modeling of packaged GaN HEMT dedicated to internal power matching in S-band
Cho et al. Geometry-scalable parasitic deembedding methodology for on-wafer microwave characterization of MOSFETs