目前微波半導(dǎo)體芯片在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、檢驗(yàn)和應(yīng)用等環(huán)節(jié)需要使用在片（On-wafer）測(cè)試設(shè)備，但目前各研究機(jī)構(gòu)、單位或公司主要使用國(guó)外微波測(cè)試產(chǎn)品。而中電科思儀科技股份有限公司生產(chǎn)的的3672系列矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀可直接應(yīng)用于On-wafer測(cè)試。配合手動(dòng)探針臺(tái)，或半自動(dòng)探針臺(tái)的手動(dòng)模式，即可滿(mǎn)足部分芯片的On-wafer測(cè)試需求，可用于芯片設(shè)計(jì)測(cè)試、芯片高低溫老練等場(chǎng)景。

本文設(shè)計(jì)了On-wafer測(cè)試試驗(yàn)，搭建基于3672系列矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的測(cè)試系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)8寸晶圓的某被測(cè)件測(cè)試，介紹片上校準(zhǔn)、片上測(cè)試的基本步驟。

1.系統(tǒng)組成

1.1 測(cè)試系統(tǒng)

測(cè)試系統(tǒng)組成如圖1所示，此系統(tǒng)的主要組成為：

（1）矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀。型號(hào)3672D，頻段10MHz~50GHz；

（2）探針臺(tái)。型號(hào)：CASCADE 12652B-6；

（3）GSG探針。型號(hào)：CASCADE I67-A-GSG-150，間距150μm，2個(gè)；

（4）校準(zhǔn)件。型號(hào)：CASCADE 101-190C，如圖2所示。

1.2被測(cè)晶圓

被測(cè)晶圓為8寸晶圓，無(wú)源元器件，關(guān)注的頻率范圍是100MHz-20GHz，晶圓如圖3所示。

圖1  在片測(cè)試系統(tǒng)構(gòu)成

圖2  校準(zhǔn)件

圖3  被測(cè)晶圓

2 測(cè)試流程

2.1 矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀設(shè)置

（1）開(kāi)啟矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀預(yù)熱充分；

（2）根據(jù)測(cè)試要求及預(yù)測(cè)試分析，矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的設(shè)定值及設(shè)置方法如表1所示。

表1 矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試設(shè)置及方法

2.2 系統(tǒng)校準(zhǔn)

（1）定位及顯示校準(zhǔn)片

開(kāi)啟探針臺(tái)，按如圖4所示的步驟依次操作定位校準(zhǔn)片位置。

圖4  定位、顯示校準(zhǔn)件步驟

（2）顯示及校準(zhǔn)探針

探針支架結(jié)構(gòu)如圖5所示，包含四個(gè)可調(diào)旋鈕控制探針的X、Y、Z和ρ方向，ρ是探針繞Y軸的翻滾角，可調(diào)整探針姿態(tài)。移動(dòng)探針并在顯微鏡中觀察直至出現(xiàn)探針的模糊影像；任選一校準(zhǔn)件扎下探針，觀察扎痕深淺情況，若扎痕深淺不一致（如圖6所示）需要調(diào)整ρ直至深淺一致（如圖7所示）。

圖5  探針支架結(jié)構(gòu)

圖6  扎痕深淺不一致需調(diào)整

圖7  扎痕深淺一致

（3）校準(zhǔn)設(shè)置

矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀中選擇【校準(zhǔn)】→[校準(zhǔn)…]→[非向?qū)?zhǔn)]，根據(jù)校準(zhǔn)件和被測(cè)件，本次校準(zhǔn)采用全雙端口SOLT校準(zhǔn)。進(jìn)入校準(zhǔn)界面如圖8所示，點(diǎn)擊[選擇校準(zhǔn)件]，在彈出窗口中選擇已編輯好的校準(zhǔn)件“I67_GSG_150_2”；

圖8  矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀校準(zhǔn)界面

（4）校準(zhǔn)