Dreitor-On-Wafer-Mischermessungen bis in den THz-Bereich mit MPI Probe Stations

Ihre Anforderung

Die genaue Charakterisierung von Hochfrequenzmischern und anderen frequenzumsetzenden Komponenten auf dem Wafer zur Bauteilmodellierung und -validierung wird im Millimeterwellenbereich zunehmend anspruchsvoll.
Der R&S®ZNA Vektornetzwerkanalysator (VNA) eignet sich optimal für die erforderlichen Mischermessungen, z. B. zur Ermittlung von Umsetzdämpfung und Anpassung.
Je nach Mischertopologie sind für Frequenzen oberhalb der höchsten Frequenz des VNA Millimeterwellenkonverter an mehreren Mischerports erforderlich.
Darüber hinaus muss der Prüfling aus verschiedenen Positionen geprüft werden, um alle Messergebnisse zu erhalten.

Lösung von Rohde & Schwarz

Um hochpräzise Dreitor-Mischermessungen direkt auf dem Wafer durchzuführen, insbesondere bei Frequenzen bis in den THz-Bereich, ist eine Lösung erforderlich, die hohe Performance und Flexibilität bietet und eine nahtlose Integration ermöglicht. Der R&S®ZNA Viertor-Vektornetzwerkanalysator ist für diese Aufgabe ideal geeignet.

In Kombination mit externen Frequenzumsetzern ermöglicht der Aufbau Messungen an HF-, LO- und ZF-Pfaden – ideal zur Charakterisierung von Mischern mit maximaler Genauigkeit in sehr hohen Frequenzbereichen.

Ein besonderer Vorteil dieser Lösung ist die hocheffiziente mechanische Integration mit den On-Wafer-Probe Stations der MPI Corporation.

Die Millimeterwellenkonverter lassen sich auf den MPI-Probe Stations problemlos in jeder Grundrichtung montieren. Rohde & Schwarz bietet eine komplette Palette von Millimeterwellenkonvertern bis 1,1 THz für Mischertests. Das mechanische Design der Konverter lässt genügend Platz, um das Mikroskop nahe am Wafer zu positionieren.

Die leistungsstarke Architektur des R&S®ZNA mit bis zu vier internen phasenkohärenten Quellen und acht Empfängern mit hohem Dynamikbereich bildet eine solide Grundlage für High-Performance-Messungen. Der R&S®ZNA ermöglicht zudem den Einsatz von zwei unterschiedlichen Konverter-Frequenzbändern, die erforderlich sind, wenn die HF- und LO-Frequenzen des Prüflings in verschiedenen Hohlleiterbändern liegen.

Diese Konfiguration unterstützt wichtige Mischermessungen wie Umsetzdämpfung, Kompression, Isolation und Anpassung – alles in einer einzigen Testumgebung.

Integration von drei Frequenzkonvertern

MPI ist der erste Anbieter in der Branche, der eine Probe-Station-Konfiguration bietet, die drei Frequenzkonverter gleichzeitig in den Positionen Ost, West und Nord unterstützt. Dies ermöglicht echte Dreitor-Millimeterwellen- und Sub-THz-Messungen direkt auf dem Wafer – ideal zur Charakterisierung frequenzumsetzender Bauelemente wie Breitbandmischer.

Die Konfiguration unterstützt eine breite Palette von Frequenzkonvertern, einschließlich D-Band (110 GHz bis 170 GHz) und G-Band (140 GHz bis 220 GHz), mit einer direkten Hohlleiter-Probe-Verbindung zu jedem Konverter. Dadurch wird der HF-Pfad minimiert, sodass die Leistungsübertragung, Phasenstabilität und Direktivität maximiert werden. Gleichzeitig reduzieren sich die Einfügedämpfung und Unsicherheiten bei Hochfrequenzmessungen.

Mehrere MPI-Probesysteme bieten diese Funktionalität, darunter das TS150-THZ, eine 150-mm-Handstation, die für Millimeterwellen- und THz-Messungen optimiert ist. Andere manuelle und automatisierte MPI-Stationen unterstützen die Dreitor-Integration ebenfalls mit demselben mechanischen Ansatz. Das Design ermöglicht eine starre Befestigung der Konverter, wobei der Zugang zum Mikroskop und die Flexibilität der Probe-Positionierung gewahrt bleiben. Ein stabiler, wiederherstellbarer Kontakt ist für eine konsistente und genaue Messung der Ergebnisse unerlässlich, insbesondere wenn mehrere Tore und Hohlleiterbänder beteiligt sind.

Die Kalibrierung erfolgt mit Hilfe von MPI Kalibriersubstraten oder benutzerspezifischen On-Wafer-Standards, die von der QAlibria® Software verwaltet werden. Dadurch vereinfacht sich der Kalibrierungsprozess erheblich, sodass die Kalibriergenauigkeit und Reproduzierbarkeit sichergestellt sind.

Fazit

Die Kombination des R&S®ZNA Vektornetzwerkanalysators mit den leistungsstarken Probing-Lösungen der MPI Corporation ermöglicht hochgenaue Dreitor-Mischermessungen direkt auf dem Wafer bis in den THz-Bereich. Dieser Ansatz bietet unvergleichliche Performance sowie Flexibilität und ermöglicht eine nahtlose mechanische Integration. Es können komplexe Charakterisierungsprozesse durchgeführt werden, z. B. zur Ermittlung von Umsetzdämpfung, Anpassung und Isolation. Mit der Kombination aus dem vielseitigen R&S®ZNA Vektornetzwerkanalysator und den innovativen Probe Stations der MPI Corporation verschieben Ingenieure die Grenzen des Möglichen bei der Mischercharakterisierung und erzielen belastbare Ergebnisse für neueste THz- und Hochgeschwindigkeits-HF-Technologien.

Die MPI Corporation ist ein weltweit führender Anbieter von Halbleiter- und Photonik-Testlösungen. Zu ihren Spezialgebieten gehören fortgeschrittene Probesysteme, Probe-Cards und thermische Testlösungen für verschiedene Branchen wie HF, Photonik und Leistungsbauteile.