太赫茲在片散射參數測量校準件及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及太赫茲器件散射參數測試裝置技術領域，尤其涉及一種太赫茲在片散射參數測量校準件及其制備方法。
【背景技術】
[0002]校準即是將實際測量的結果與已知器件的測量標準進行比較，根據比較的結果確定該測試設備由于系統產生的誤差。確定了這些系統產生的誤差就可以對一些未知成分的測試結果做出比較準確的修正，從而得到參考平面上的比較精確的測量。矢量網絡分析儀(VNA)的事先校準是精確測量射頻微波器件S參數的先決條件，而只有通過準確的測試數據才能建立準確的器件模型并用于電路仿真和設計。而在太赫茲頻段，由于各種高頻效應的影響，校準的誤差會急劇增大，因此對校準件的要求大大提高。
[0003]在太赫茲頻段以下，目前常用的校準方法有LRRM、SOLT (即短路S、開路0、負載L和直通T)和TRL (即直通T、反射R和傳輸線L)。LRRM和SOLT在校準的過程中假定各個校準件都是理想的，因此對校準件的制作工藝要求很高，一般使用商用校準件，襯底為氧化鋁陶瓷；而且LRRM和SOLT校準后的參考面位于探針的針尖，需要對管芯PAD進行去嵌入才能得到管芯的S參數。TRL校準法也是目前VNA中較普遍使用的一種雙端口校準法，能夠修正網絡儀的誤差。與LRRM和SOLT校準法不同，用在片TRL方法進行校準時不必已知所有校準標準件的特性指標，只要求傳輸線標準的特性阻抗和系統特性阻抗一致。這樣就很大程度上減少了校準精度對校準標準件的依賴，提高了校準精度。
[0004]在太赫茲頻段，各種寄生參量和校準件的制備誤差都會被放大，從而對校準產生巨大的影響。對于LRRM和SOLT校準法，兩個方面會影響太赫茲S參數的測量精度:一是商用校準件襯底和被測件襯底的不匹配，二是管芯PAD的去嵌入過程。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術問題是提供一種太赫茲在片散射參數測量校準件及其制備方法，所述校準件不僅可以解決襯底和被測件襯底不匹配的問題，提高了測量的精確度，還可以將校準后的參考平面移到管芯根部，不需要做去嵌入處理，并且采用共面波導結構還可以減小損耗。
[0006]為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是:一種太赫茲在片散射參數測量校準件，其特征在于:包括襯底，所述襯底的上表面制作有一個直通標準件、一個反射標準件和至少一個傳輸線標準件，所述襯底的下表面制作有背面金屬層，所述襯底作為整個校準件和被測件的共同襯底。
[0007]進一步的技術方案在于:所述襯底的制備材料為InP。
[0008]進一步的技術方案在于:所述背面金屬層的制備材料為金或鋁。
[0009]進一步的技術方案在于:所述直通標準件、反射標準件和傳輸線標準件采用共面波導結構。
[0010]本發明還公開了一種太赫茲在片散射參數測量校準件的制備方法，其特征在于所述方法包括如下步驟:
1)在襯底的上表面制作一個直通標準件、一個反射標準件和至少一個傳輸線標準件，所述襯底的制作材料和制備工藝與被測件襯底的制備材料和制備工藝相同，所述襯底作為整個校準件和被測件的共同襯底；
2)在襯底的下表面制作背面金屬層，形成校準件。
[0011]進一步的技術方案在于:所述襯底的制備材料為InP。
[0012]進一步的技術方案在于:所述直通標準件、反射標準件和傳輸線標準件通過InP流片工藝同被測件一起制備在所述襯底的上表面。
[0013]進一步的技術方案在于:所述背面金屬層通過InP流片工藝制備在所述襯底的下表面。
[0014]采用上述技術方案所產生的有益效果在于:本校準件采用與被測件相同的流片工藝制作，一方面可以減小校準件和被測件由于襯底的不一致引起的測試誤差，提高了測量的精確度；另一方面，在太赫茲單片電路管芯模型參數提取時使用該校準件，可使校準后的參考面位于管芯根部而不是針尖，避免被測件PAD去嵌入引起的誤差，從而提高模型參數提取的準確度。此外，傳輸線標準件采用多線結構(至少一個，可以為兩個以上)來拓寬校準頻率的范圍，采用共面波導結構的校準件可以減小損耗。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發明所述校準件的結構示意圖；
圖2是圖1中A-A向的剖視結構示意圖；
其中:1、襯底2、直通標準件3、反射標準件4、傳輸線標準件5、背面金屬層。
【具體實施方式】
[0016]下面結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0017]在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本發明，但是本發明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的情況下做類似推廣，因此本發明不受下面公開的具體實施例的限制。
[0018]如圖1-2所示，本發明公開了一種太赫茲在片散射參數測量校準件，包括襯底1，所述襯底I的上表面制作有一個直通標準件2、一個反射標準件3和至少一個傳輸線標準件4 ;在圖1中顯示的為兩個傳輸線標準件，傳輸線標準件可以根據頻率要求設計不同的線長和個數；所述襯底I的下表面制作有背面金屬層5，所述襯底I作為整個校準件和被測件的共同襯底。優選的所述襯底I的制備材料為InP，所述背面金屬層5的制備材料為金或鋁，需要指出的是襯底和背面金屬層的制備材料并不局限于上述材料，本領域技術人員可以根據實際需要進行適當選擇。優選的，所述直通標準件2、反射標準件3和傳輸線標準件4采用共面波導結構，用以減小損耗。
[0019]與上述校準件相對應的，如圖1-2所示，本發明還公開了一種太赫茲在片散射參數測量校準件的制備方法，所述方法包括如下步驟:
1)在襯底I的上表面制作一個直通標準件2、一個反射標準件3和至少一個傳輸線標準件4，所述襯底I的制作材料和制備工藝與被測件襯底的制備材料和制備工藝相同，所述襯底I作為整個校準件和被測件的共同襯底；
2)在襯底I的下表面制作背面金屬層5，形成校準件。
[0020]進一步優選的，當所述襯底I的制備材料為InP時，所述方法為:
1)在襯底I的上表面通過InP流片工藝制作一個直通標準件2、一個反射標準件3和至少一個傳輸線標準件4，所述襯底I的制作材料和制備工藝與被測件襯底的制備材料和制備工藝相同，所述襯底I作為整個校準件和被測件的共同襯底；
2)在襯底I的下表面通過InP流片工藝制作背面金屬層5，形成校準件。
[0021]本發明所述標準件的尺寸需要根據測試的實際情況由設計人員仿真和計算得到，其中直通標準件的尺寸需考慮所用的太赫茲頻段探針的尺寸，傳輸線標準件的尺寸需考慮測試的頻率范圍。
[0022]本校準件采用與被測件相同的流片工藝制作，一方面可以減小校準件和被測件由于襯底的不一致引起的測試誤差，提高了測量的精確度；另一方面，在太赫茲單片電路管芯模型參數提取時使用該校準件，可使校準后的參考面位于管芯根部而不是針尖，避免被測件PAD去嵌入引起的誤差，從而提高模型參數提取的準確度。此外，傳輸線標準件采用多線結構(至少一個，可以為兩個以上)來拓寬校準頻率的范圍，采用共面波導結構的校準件可以減小損耗。
【主權項】
1.一種太赫茲在片散射參數測量校準件，其特征在于:包括襯底(1)，所述襯底(I)的上表面制作有一個直通標準件(2)、一個反射標準件(3)和至少一個傳輸線標準件(4)，所述襯底(I)的下表面制作有背面金屬層(5)，所述襯底(I)作為整個校準件和被測件的共同襯底。
2.根據權利要求1所述的太赫茲在片散射參數測量校準件，其特征在于:所述襯底(I)的制備材料為InP。
3.根據權利要求1所述的太赫茲在片散射參數測量校準件，其特征在于:所述背面金屬層(5)的制備材料為金或鋁。
4.根據權利要求1所述的太赫茲在片散射參數測量校準件，其特征在于:所述直通標準件(2)、反射標準件(3)和傳輸線標準件(4)采用共面波導結構。
5.一種太赫茲在片散射參數測量校準件的制備方法，其特征在于所述方法包括如下步驟: 1)在襯底(I)的上表面制作一個直通標準件(2)、一個反射標準件(3 )和至少一個傳輸線標準件(4)，所述襯底(I)的制作材料和制備工藝與被測件襯底的制備材料和制備工藝相同，所述襯底(I)作為整個校準件和被測件的共同襯底； 2)在襯底(I)的下表面制作背面金屬層(5)，形成校準件。
6.根據權利要求5所述的太赫茲在片散射參數測量校準件的制備方法，其特征在于:所述襯底(I)的制備材料為InP。
7.根據權利要求6所述的太赫茲在片散射參數測量校準件的制備方法，其特征在于:所述直通標準件(2)、反射標準件(3)和傳輸線標準件(4)通過InP流片工藝同被測件一起制備在所述襯底(I)的上表面。
8.根據權利要求6所述的太赫茲在片散射參數測量校準件的制備方法，其特征在于:所述背面金屬層(5)通過InP流片工藝制備在所述襯底(I)的下表面。
【專利摘要】本發明公開了一種太赫茲在片散射參數測量校準件及其制備方法，涉及太赫茲器件散射參數測試裝置技術領域。所述校準件包括襯底，所述襯底的上表面制作有一個直通標準件、一個反射標準件和至少一個傳輸線標準件，所述襯底的下表面制作有背面金屬層，所述襯底作為整個校準件和被測件的共同襯底。所述校準件不僅可以解決襯底和被測件襯底不匹配的問題，提高了測量的精確度，還可以將校準后的參考平面移到管芯根部，不需要做去嵌入處理，并且采用共面波導結構還可以減小損耗。
【IPC分類】G01R27-28, G01R3-00
【公開號】CN104865453
【申請號】CN201510323003
【發明人】劉亞男, 胡志富, 杜光偉, 李靜強, 馮彬, 彭志農, 何美林, 曹健
【申請人】中國電子科技集團公司第十三研究所
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年6月12日