Keysight Technologies hat in Zusammenarbeit mit der Universität Glasgow, dem National Physical Laboratory (NPL) und der MPI Corporation einen neuen Ansatz zur Breitbandcharakterisierung von Halbleiter-Bauelementen der nächsten Generation im Sub-Terahertz-Bereich (Sub-THz) entwickelt. Gemeinsam demonstrierten die Organisationen die kontinuierliche On-Wafer-Charakterisierung von InP-HEMTs (Indiumphosphid-Transistoren mit hoher Elektronenbeweglichkeit) von nahezu Gleichstrom bis 250 GHz in einem einzigen Durchlauf, wodurch Breitbandmessungen für die fortschrittliche Halbleiterforschung und -entwicklung vereinfacht werden.
Da sich Halbleitertechnologien für Anwendungen der nächsten Generation zunehmend in den Millimeterwellen- und Sub-Terahertz-Frequenzbereich verlagern, müssen Entwickler die Transistorleistung über immer breitere Frequenzbereiche hinweg genau charakterisieren. Herkömmliche Ansätze erfordern unter Umständen mehrere Messaufbauten und Kalibrierungen, was die Komplexität erhöht und es erschwert, konsistente Daten für die Modellierung von Bauelementen über einen breiten Frequenzbereich zu erhalten.
Ein Messsystem für den gesamten Frequenzbereich
Die vier Organisationen kombinierten Messgeräte von Keysight, Halbleiter-Bauelemente der Universität Glasgow, die On-Wafer-Tastkopf-Technologie der MPI Corporation und das messtechnische Fachwissen des NPL, um die Breitband-Messlösung zu entwickeln. Der Aufbau umfasste:
Keysights PNA-X Vektor-Netzwerkanalysator
Der 250-GHz-Single-Sweep-Frequenz-Extender von Keysight
Die Präzisions-SMU von Keysight
InP-HEMT-Bauelemente und On-Wafer-Kalibrierstandards der Universität Glasgow
Die Breitband-On-Wafer-Tastkopf-Technologie und die Kalibriersoftware der MPI Corporation
Die Methoden der NPL zur Hochfrequenzmesstechnik und -kalibrierung
Zusammen ermöglichten diese Technologien eine kontinuierliche Messung von nahezu Gleichstrom bis 250 GHz mit einem einzigen Tastkopf-Auflagepunkt, wodurch mehrere Setup-Änderungen überflüssig wurden und konsistente breitbandige S-Parameter-Messungen gewährleistet wurden. Die integrierte Quellenfilterung und die breitbandige Kalibrierung der Quellenleistung trugen ebenfalls dazu bei, die Signalreinheit des angelegten Millimeterwellen-Signals an der Tastkopfspitze sicherzustellen.
Gemeinsamer Ansatz für präzise Breitbanddaten
Thierry Locquette, Vice President of Sales für Europa, den Nahen Osten und Afrika bei Keysight, sagte: „Die kontinuierliche Charakterisierung von Bauelementen von nahezu Gleichstrom bis 250 GHz in einem einzigen Sweep kann den Messprozess für Forscher, die Halbleitertechnologien der nächsten Generation entwickeln, erheblich vereinfachen. Durch die Bündelung von Fachwissen in den Bereichen Messgeräte, Bauelemente, Tastköpfe und Metrologie zeigt diese Zusammenarbeit einen praktischen Ansatz zur Erzeugung der konsistenten Breitbanddaten, die Entwickler benötigen, um die Bauelemententwicklung zu beschleunigen.“
Dr. Xiaobang Shang, leitender Wissenschaftler und Leiter des Bereichs On-Wafer-Messtechnik am NPL, erklärte: „Genaue On-Wafer-Messungen sind für die Entwicklung zuverlässiger Halbleiter-Bauelemente unerlässlich, insbesondere da sich die Technologien immer weiter in die Millimeterwellen- und Sub-Terahertz-Frequenzbereiche vorwagen. Wir haben uns gefreut, das Know-how des NPL im Bereich der Hochfrequenz-On-Wafer-Messtechnik und -Kalibrierung in diese Zusammenarbeit einzubringen und damit dazu beizutragen, einen praktischen Weg zu konsistenten Breitband-Bauelementmessungen unter Verwendung des hochmodernen Single-Sweep-Systems aufzuzeigen.“
Matthew White, Director of Business Development bei der MPI Corporation, sagte: „Um die Charakterisierung auf dem Wafer auf 250 GHz auszuweiten, müssen die Prüf-, Kalibrierungs- und Messplattformen als ein nahtlos integriertes System zusammenarbeiten. Diese Zusammenarbeit zeigt einen praktischen Ansatz, um mit einem einzigen Tastkopf konsistente Breitbandmessungen von nahezu Gleichstrom bis 250 GHz zu erzielen. Das vereinfacht Forschern die Charakterisierung und beschleunigt die Entwicklung von Bauelementen mit großer Zuverlässigkeit.“
