Caractérisation sur plaquette : Keysight atteint 250 GHz
Avec la montée des semi-conducteurs vers les fréquences millimétriques et sub-térahertz, les transistors doivent être caractérisés sur des plages de fréquences de plus en plus larges. Les méthodes classiques multiplient alors les bancs de mesure et les étalonnages, ce qui complexifie les essais et dégrade la cohérence des données destinées à la modélisation. Keysight Technologies a collaboré avec l’université de Glasgow, le National Physical Laboratory (NPL) britannique et MPI Corporation pour démontrer une caractérisation continue sur plaquette, de la quasi-CC jusqu’à 250 GHz, en un seul balayage.
Une démonstration sur des HEMT InP
L’expérimentation a porté sur des transistors à haute mobilité électronique en phosphure d’indium (HEMT InP) fonctionnant dans la bande sub-térahertz. Les partenaires ont montré qu’il est possible de caractériser ces dispositifs sur toute la bande en un seul contact de sonde, sans changer de configuration.
Cette approche garantit la cohérence des paramètres S sur l’ensemble de la plage, un point important pour l’extraction de modèles destinés à la conception de circuits. Les méthodes classiques, qui juxtaposent plusieurs bancs et plusieurs étalonnages, introduisent au contraire des discontinuités entre bandes qu’il faut ensuite corriger.
Quatre partenaires, une chaîne de mesure intégrée
La configuration associait l’analyseur de réseau vectoriel PNA-X de Keysight, son extension de fréquence à balayage unique jusqu’à 250 GHz et une unité source/mesure de précision (SMU). L’université de Glasgow a fourni les HEMT InP et les étalons d’étalonnage sur plaquette, MPI Corporation la technologie de sondage large bande et le logiciel d’étalonnage, et le NPL ses méthodologies de métrologie et d’étalonnage haute fréquence.
Le filtrage et l’étalonnage intégrés de la source assurent la pureté du signal millimétrique à la pointe de la sonde. C’est la combinaison de ces quatre briques, instrumentation, dispositifs, sondage et métrologie, qui permet de couvrir toute la bande sans rupture de configuration.
La métrologie au service de la conception
Pour le Dr Xiaobang Shang, du laboratoire national de métrologie britannique, Principal Scientist et responsable des mesures sur plaquette au NPL, des mesures précises sur plaquette sont indispensables à la conception de semi-conducteurs fiables, d’autant plus aux fréquences millimétriques et sub-térahertz. Le savoir-faire du laboratoire en étalonnage haute fréquence a permis de valider la méthode.
Matthew White, directeur du développement commercial de MPI Corporation, souligne qu’atteindre 250 GHz exige une intégration étroite du sondage, de l’étalonnage et de la mesure.
Simplifier la R&D sur les semi-conducteurs sub-THz
Selon Thierry Locquette, vice-président des ventes EMEA de Keysight, caractériser un dispositif de la quasi-CC à 250 GHz en un seul balayage simplifie nettement le travail des chercheurs qui développent les semi-conducteurs de nouvelle génération, en leur fournissant des données large bande fiables.
Pour les laboratoires, la suppression des changements de banc et des étalonnages successifs doit réduire la durée des campagnes de mesure et les sources d’erreur liées au raccordement de plusieurs bandes.
Pour vous qui modélisez des transistors pour le millimétrique ou le sub-THz, cette démonstration montre qu’une caractérisation continue jusqu’à 250 GHz est réalisable en un seul contact de sonde. La cohérence des paramètres S sur toute la bande devrait faciliter l’extraction de vos modèles.
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