Une méthode de caractérisation des semi-conducteurs simplifie les tests sur wafer

Alors que la conception de semi-conducteurs s'aventure dans les fréquences des ondes millimétriques et sous-térahertz pour les communications avancées et l'électronique haute fréquence, les ingénieurs font face à des obstacles importants lors de la caractérisation de dispositifs actifs tels que les transistors à haute mobilité d'électrons en phosphure d'indium. Les approches de caractérisation traditionnelles exigent souvent de multiples configurations d'instruments, des changements de bande fréquents et des étalonnages répétés pour couvrir de larges plages de fréquences. Ce flux de travail fragmenté introduit des variations mécaniques, augmente la complexité de la configuration et complique la modélisation précise des dispositifs à large bande. Pour remédier à ce problème, Keysight Technologies, l'Université de Glasgow, le National Physical Laboratory et MPI Corporation ont développé une méthodologie de mesure unifiée capable d'une caractérisation sur wafer, depuis le courant continu (proche du DC) jusqu'à 250 GHz en un seul balayage.

Mécanisme d'ingénierie et architecture de mesure
Ce développement collaboratif intègre une instrumentation spécialisée, une conception de dispositifs avancée, un sondage de précision et un étalonnage métrologique dans un écosystème unique et cohérent. Au cœur de la configuration de test se trouve l'analyseur de réseau vectoriel PNA-X de Keysight, couplé à un extenseur de fréquence à balayage unique de 250 GHz et à une unité de source/mesure de précision. Cette architecture matérielle est associée à la technologie de sondage sur tranche à large bande et au logiciel d'étalonnage de MPI Corporation, ainsi qu'aux dispositifs de transistors à haute mobilité d'électrons en phosphure d'indium et aux étalons d'étalonnage personnalisés de l'Université de Glasgow. Le National Physical Laboratory a contribué à la métrologie haute fréquence et aux méthodologies d'étalonnage pour vérifier l'intégrité des mesures.

En combinant ces systèmes, la méthodologie permet des mesures continues sur l'ensemble du spectre de fréquences avec un seul contact de sonde. Cela élimine la nécessité de soulever manuellement les sondes, de reconfigurer le matériel et d'effectuer des changements de connexion multibande. De plus, le filtrage de source intégré et l'étalonnage de la puissance de source à large bande garantissent une pureté de signal élevée directement à la pointe de la sonde, résolvant ainsi les problèmes de dégradation du signal et de réflexion fréquents aux fréquences sous-térahertz.

Applications industrielles et avantages opérationnels
Une caractérisation précise à large bande est cruciale pour les équipes de recherche et développement travaillant sur les circuits intégrés micro-ondes monolithiques à haute fréquence, les communications sans fil de nouvelle génération et les systèmes radar à grande vitesse. Les transistors à haute mobilité d'électrons en phosphure d'indium sont largement déployés dans les circuits d'amplification à haute puissance et à faible bruit fonctionnant bien dans le domaine du térahertz. En rationalisant le flux de travail de caractérisation, la nouvelle méthodologie réduit considérablement le temps de mesure, minimise les erreurs humaines dues au positionnement répété des sondes et fournit les données de paramètres S cohérentes requises pour une modélisation fiable des dispositifs actifs.

Thierry Locquette, vice-président des ventes pour l'Europe, le Moyen-Orient et l'Afrique chez Keysight, a souligné que la caractérisation continue des dispositifs du quasi-DC jusqu'à 250 GHz en un seul balayage simplifie le processus de mesure pour les chercheurs qui développent des technologies de semi-conducteurs de nouvelle génération. En alignant l'instrumentation, l'ingénierie des dispositifs, le sondage et la métrologie, la collaboration établit un cadre pratique pour générer des données à large bande fiables. Le Dr Xiaobang Shang, scientifique principal et responsable des mesures sur tranche au National Physical Laboratory, a souligné que la métrologie précise sur tranche reste essentielle pour le développement fiable de dispositifs dans les spectres d'ondes millimétriques et sous-térahertz. Matthew White, directeur du développement commercial chez MPI Corporation, a ajouté que l'extension de la caractérisation à 250 GHz exige que les plates-formes de sondage, d'étalonnage et de mesure fonctionnent comme un système intégré, permettant aux chercheurs d'accélérer le développement des dispositifs avec une plus grande confiance.

Contexte supplémentaire
Cette section détaille les spécifications techniques et l'analyse comparative concurrentielle qui ne figuraient pas dans l'annonce originale du produit.

La caractérisation sur tranche à large bande au-delà de 110 GHz nécessitait traditionnellement une commutation de bandes de guides d'ondes, où les ingénieurs échangeaient manuellement ou automatiquement des modules extenseurs de fréquence (tels que les bandes WR-10, WR-06 et WR-03) pour couvrir les fréquences des bandes D et H. Historiquement, chaque changement de bande nécessitait des routines d'étalonnage distinctes, telles que des normes Line-Reflect-Line ou Thru-Reflect-Line, ce qui augmentait le risque d'erreurs d'étalonnage aléatoires et d'usure mécanique des pointes de sonde. Les architectures d'extension de fréquence à balayage unique éliminent les incertitudes de désadaptation inter-bande et réduisent la dérive thermique associée aux sessions de test prolongées en plusieurs étapes. Les transistors à haute mobilité d'électrons en phosphure d'indium restent une technologie de semi-conducteurs de référence pour les fréquences de coupure ultra-élevées, surpassant souvent leurs homologues en nitrure de gallium et en silicium-germanium en termes de paramètres de fréquence de transit brute, faisant de la caractérisation par analyseur de réseau vectoriel sous-térahertz de haute précision une exigence critique pour l'ingénierie des semi-conducteurs à ondes millimétriques.

Publié par Sucithra Mani, rédactrice pour Induportals – contenu adapté par IA.

www.keysight.com