混合平衡-非平衡射频探针的在片测试方法

随着对微波单片集成电路(MMIC)愈发严苛的尺寸限制和集成度要求,越来越多的MMIC芯片如限幅器、射频开关等同时具有平衡和非平衡的不同测试焊盘结构,需采用平衡-非平衡混合射频探针进行在片测试,而基于单一平衡或非平衡结构的直通在片校准件无法同时满足混合射频探针的阻抗匹配要求,导致校准精度大幅下降,无法用于MMIC在片测试.为此,本文对采用传统SOLR校准方式的平衡-非平衡混合射频探针测试的校准误差进行了评估计算,并结合带误差修正的OSL二阶去嵌技术和级联矩阵变换技术,提出一种基于平衡-非平衡混合射频探针的MMIC在片测试方法,同时搭建了以矢量网络分析仪、SG与GSG射频探针、微波探针台等组成的在片测试系统来验证方案可行性.通过矢量修正和级联矩阵去嵌,将校准参考平面精确平移至探针尖端面,有效地保证了测试精度,并且结合C#面向对象语言为该测试方案构建了自动测试系统,实现了仪器控制、数据采集、结果修正、数据分析等全自动操作,避免了人为干预的影响,解决了晶圆级测试面临的效率问题.

螺旋波等离子体放电特性的射频补偿朗缪尔单探针测量研究

采用射频补偿朗缪尔单探针研究了螺旋波放电中功率、气体压强、磁场强度等对等离子体参数的影响。结果表明,随着功率的增大,等离子体密度会出现两次明显的跳跃,分析认为放电模式经历了由容性模式到感性模式和波模式转变过程。实验发现磁场的增大、放电压强的增大都可以使模式转变的功率阈值提前。同时,在天线上端的测量到低场密度峰的存在,并进行了气压和功率的影响的研究,认为低场峰主要是由螺旋波放电模式引起。

射频Langmuir探针制作过程中的干扰问题及解决办法

射频Langmuir探针是诊断射频感应耦合等离子体参数的重要工具.通过给探针添加LC调谐电路,减小了探针尖鞘层射频压降的干扰,得到可以由简单理论处理的I-V特性曲线;通过控制扫描电压大小对探针尖进行加热或溅射,解决了探针尖污染和测量结果不能重复的问题,找到恰当的测量扫描电压.

体声波滤波器的片上测试与性能表征

为了表征制备的L波段体声波(BAW)滤波器的性能,采用射频探针台和矢量网络分析仪片上测试获得了BAW滤波器的S参数;在ADS软件环境下计算了BAW滤波器的各项性能参数。比较实测与仿真得到的S参数曲线,发现:低阻硅衬底会使BAW滤波器的带内插损显著增加;BAW滤波器中各薄膜体声波谐振器(FBAR)单元的薄膜沉积厚度误差会使BAW滤波器的带内波动偏大,且FBAR薄膜厚度较设计值增大时BAW滤波器的中心频率会向下偏移。以制备的一只BAW滤波器为例,测得其中心频率为1 495MHz,带宽为17MHz,带内插损为-46.413dB,带内波动为2.816dB,带外抑制为-72.525dB/-79.356dB,电压驻波比为1.940。该文给出的BAW滤波器片上测试与性能表征方法具有通用性。

薄膜体声波谐振器的测试与表征

为了表征所制备的L波段通孔型AlN薄膜体声波谐振器(FBAR)的性能,使用射频探针台和矢量网络分析仪测得FBAR的S参数,扫频步长为1 MHz;为了避免使用3 dB带宽法计算FBAR Q值产生的较大误差,采用阻抗相位微分法,在ADS软件环境下计算出FBAR的Q值。比较实测的S参数及Mason模型仿真得到的S参数发现:采用低阻硅衬底会使FBAR的Q值降低;制备的FBAR中膜层的偏厚会使其谐振频率向低处漂移。制备的性能较好的FBAR,其串联谐振频率为1.509 GHz,Q值为60.4,并联谐振频率为1.523 GHz,Q值为523.4,有效机电耦合系数为2.25%。给出的FBAR片上测试与性能表征方法具有通用性。

螺旋波激发氢等离子体的电子温度及密度研究

采用射频调谐朗缪尔单探针方法对螺旋波激发的氢等离子体I-V特性曲线进行了测量。运用Druyvestey方法对氢等离子体的电子能量分布(EEDF)及电子密度ne的变化规律进行了研究,并与发射光谱诊断结果进行了比较。结果表明:ne随着射频功率的增大成线性增大,本实验中最大值可达到1012cm-3量级,电子平均能量E随着射频功率的增大逐渐升高,并逐渐达到饱和;ne随着工作气压的增加而增大并出现峰值,存在一个最佳气压范围(2 Pa^4 Pa)使ne达到最大,E则随着工作气压的增加逐渐减小;氢气流量对ne的影响非常小,当氢气流量达到一定值(12 sccm)后,ne几乎不变化,E随着氢气流量的增加逐渐降低,最后趋于稳定;朗缪尔单探针方法与发射光谱法诊断的结果基本一致。

高功率螺旋波等离子体诊断试验研究

高功率螺旋波等离子体源作为可变比冲磁等离子体发动机(Variable Specific Impulse Mag-netoplasma Rocket,VASIMR)的第一级,其参数直接影响发动机的性能。为提高螺旋波源的等离子体密度和工质电离率,以4kW螺旋波等离子体源为研究对象,利用射频补偿Langmuir探针诊断等离子体的离子密度和电子温度。试验结果表明,在强磁场条件下,随着功率的升高,螺旋波等离子体源内部共出现两次放电模式转换,最终进入了螺旋波放电模式。在达到螺旋波放电模式后,羽流区域的等离子体密度超过1×10^(12)cm^(-3),初步评估,放电天线区域的离子密度超过2×10^(14)cm^(-3),离子密度在放电管中心区域较高,沿径向逐渐降低。研究结果为30kW磁等离子体发动机的研制提供依据。