在片SOLT校准件校准规范建议书.docx

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1、附件:电子行业计量技术规范项目建议书建议项口名称在片SOLT校准件校准规范制定或修订制定 口修订被修订计量 技术规范号计量技术规范 性质检定规程校准规范计量技术规 范类别重点基础主要起草单位中国电子科技集团公司第十三研究所联系人霍晔联系电话0311-87091561-91177 9809 5040任务年限1年申请经费4万元参加单位中国电子科技集团公司第四十一研究所具备的特点安全节能环保自主创新其他目的、意义和 必要性1.指出该计量技术规范项目编制的目的、意义，描述涉及安全、位能、环保、自主创新等方面的特点和发挥的作用，解决行业、产业的问题和必要性、迫切性；1.1 编制的目的和意义在片SOLT校

2、准件是在片S参数测量系统的必备工具之一，主要用途是对在片S参数测 量系统进行校准，消除系统误差。在片SOLT校准件由短路（ShOr0、开路（open） 负载（Ioad）和直通（IhrU）组成 的校准组件，在片SOLT校准件的原理是通过用在片5参数测量系统分别测量其短路、开路、 负载和直通校准件的原始数据，得到卜二项或八项系统误差项，通过误差项修正得到DUT （被测件）的测量值。目前，在使用在片30LT校准件校准时，均采用厂家给的定义值：包括特征阻抗Z） （50）,开路电容Cope短路电感Lmn,负载电阻/?和负载电感Lk）M直通延时Idelay、参 考延时杼依Iay和参考损耗呼/33。但随着长

3、时间的使用，探针与校准件频繁的接触，校准 件会出现不同程度的磨损，导致校准件参数量值发生了偏差，若继续使用厂家定义值会使 测量结果不准。编制在片SOLT校准件校准规范能够保证在片校准件的准确性和一致 性。1.2 规范特点及必要性和迫切性在片3参数是微波亳米波半导体器件最基础、最重要的微波参数之一，涵彘了反射与 传输特性、幅度与相位特性，能对大部分在片器件如低噪放、功率单片、衰减器等裸芯片 的微波特性进行合理的表征。测试芯片S参数前，需对系统进行校准，在片SoLT校准件是应用最广泛的校准件，如果其量值偏差大，会导致被测芯片S参数出现偏差，从而降低设计效率，影响器件性能。由于上述在片-SoLT校准

4、件的重要性以及应用的普遍性，如果校准件的准确性、一致 性出现问题，将直接影响被测件量值的准确性。为了保障在片SOLT校准件的准确性，须对其进行可靠的计量校准工作，目前国内没 有在片SoLT校准件的校准规范，因此编制在片SOLT校准件校准规范就显得尤为迫切 和必要。2 .先进性和亮点、社会效益和推广应用前景；2.1 先进性和亮点一：在片SOLT校准件的参数定值方法。通过校准件的等效电路，建立测量模型，通过测量校准件的长度，直流电阻和用校准 准确度最高的多线TRL校准方法对在片S参数测量系统进行校准、校准完后测量在片校准件 的S参数。开路、短路、负载和直通（传输线）的测量示意图如图1图4所示。根据

5、测量示 意图可以计算得到在片SoLT校准件的参数量值。（1）开路电容（2）短路电感（3）负载电感和电阻图3负载校准件测量示意图（4）直通（传输线）延时、参考延时和参考损耗OIIO特征阻抗Z）延时/delay参考延时守Idelay参考损耗七1SsOI1-O图4直通（传输线）测量示意图2.2 先进性和亮点二：在片SOLT校准件的参数量值不确定度通过测量模型，根据在片S参数测量不确定度，用蒙特卡洛评定测量不确定度的方法 得到开路电容、短路电感、负载电感等参数的测量不确定度。2.3 社会效益和推广应用前景在片-SOLT校准件校准规范的制定，可以保证在片校准件量值统一、准确、可靠， 从而提升半导体器件电

6、路的设计效率，保证工艺质量可靠。规范此类校准方法，推进国产 化进程，具有一定的经济效益和显著的社会效益，应用前景广阔。3 .查新结果（国家、本行业或其他行业是否有相关技术规范）国内无在片SOLT校准件计量技术规范，UF （军工）162-2017网络分析仪在片测量 系统校准规范规定了用已知量值的检验件校准在片矢量网络分析仪的方法，表征的是反 射幅度、传输幅度和传输相位。不适用于在片SoLT校准件开路电容、短路电感等参数的 校准，不满足计量需求。L计量技术规范的适用范围；一适用于新制造、新购置、修理后、使用中的在片SOLT校准件的校准。4 .以典型仪器或试验设备（注明仪器型号）为依据，提出计量特性

7、的技术指标，包括其名 称、测量范闱和最大允许误差：范围和主要计量特性技术指标名称测量范围最大允许误差/测量不确 定度频率1 GHz50 GHZ/开路电容-30 fF -5 IF0.1 fF-2,0fF (A=2)短路电感-30 pH-20 pH0.1 pH -3.0 pH (Jt=2)负载电阻45Q55Q0.3%负载电感-5 pH-15pH0.1 pH 3.0 pH (=2)直通延时0.9 psl.l ps0.06 ps 0.10ps (=2)传输线参考延时1 ps-40 ps0.06 ps 1.5 ps (k=2)传输线参考损耗0.10dB0.95 dB0.02 dB0.08 dB (=2)

8、典型仪器型号：10119（）3.主:要测量标准的技术指标：校准用设备应经过计量技术机构检定或校准，满足使用要求，并在有效期内。（1）在片S参数校准装置多线TRL校准软件图5在片S参数校准装置在片3参数标准件校准装置如图5所示，包含了多线TRL校准件、矢量网络分析仪、多 线TRL校准软件、微波探针和探针台等。频率范围：IGHz50GHz;S21 模：OdB -40dB, U=O13dB0.40dB (=2)；S21 相位:-18O18O, U=I.53。32);Sll模:0-1 ， (/=0.015-0.05 32)；Sll 相位：/80 180 ； U： 1.5 180 32)；(2)数字多用

9、表测量范围：30C60C；允许误差：优于0.07%。(3)显微镜测量范围：100m22mm ：允许误差：优于2m.4.简要描述主要计量项目的技术原理。在片SoLT校准件外观应完好无损。数字多用表、在片S参数校准装置至少预热30min; 按被测在片SOLT校准件的计量特性，设置扫描类型、频率、扫描点数、中频带宽(应不 大于200HZ)；根据多线TRL校准软件提示，采用多线TRL校准件对在片S参数校准装 置用多线TRL方法进行校准。依次将多线TRL校准件放置于探针台，完成自校准。然后 开始测试，步骤如下：(1)开路电容(a)在在片S参数校准装置探针端口 1和探针端口 2连接在片开路校准件：(b)设

10、置测量参数为S”，设置数据格式为实部ReaI和虚部Imaginary；(c)设置测量参数为S22,设置数据格式为实部Real和虚部Imaginary；图6在片S参数校准装置校准在片SOLT校准件示意图(d)开路电容如式(1)和(2)所示。I-Sopen reopen _.*jll(J) ju. _ z(F)殳汝(I-ShI) j式中：L器一负载校准件1端口电感值，H；Li负载校准件2端口电感值，H；51,ad负载校准件1端口反射系数实部和虚部测量值：Sad一负载校准件2端口反射系数实部和虚部测量值；Rl负载校准件1端口电阻值，。；R2负载校准件2端Il电阻值，;Zo特征阻抗，50 ；CO角频率

11、，rad/s ； /频率，Hz。(5)直通延时(a)用多线TRL校准软件得到直通校准件的审效介电常数，如公式(8)(15)所示;Mi = XTiY(8)三Mj(M(9)(MK + A/)+ J(Mt - MgY + 4M(M1_ (MZ-M幻2 +4M2鸣2,W -Z1NM 7- =-(12)2四(13)a = 201g()Re,y(14)L-I-=工(15)ef |_0/lOOc式中：i一第i个传输线；j第/个传输线：Mi第i个传输线的传输矩阵：X、Y多线TRL校准时两个误差网络的传输矩阵：m、皮MV的特征值：传输线传播常数；a一传输线衰减常数；角频率，rad/s；%ff有效介电常数；C光在真空中的传播速度，3108mso(b)用显微镜测量直通校准件的长度，测量示意图如图9所示，根据式(16)计算直通 校准件的延时。, C式中：LMy直通校准件的延时，S；/直通校准件的长度，m；/1探针与直通校准件接触的长度，一般取710-5m;C光在真空中的传播速度，3I08ms;CdY直通校准件的有效介电常数。Thru图9显微镜测量直通长度示意图(6)传输线参考延时(a)用多线