Qualifica di componenti RF sui wafer

Attività da eseguire

La sfida fondamentale per gli sviluppatori di frontend RF per 5G è di garantire prestazioni a radiofrequenza adeguate in termini di copertura di frequenza e potenza di uscita, ottimizzando al contempo l'efficienza energetica. Nello sviluppo di componenti attivi come amplificatori di potenza, amplificatori e commutatori a basso rumore o circuiti integrati monolitici a microonde (MMIC) per frontend RF, la prima opportunità di esaminare il progetto RF è quella di verificarlo subito dopo la fabbricazione del wafer. Per verificare il progetto il prima possibile, è opportuno controllare le prestazioni e le capacità a livello di wafer.

Anche durante la produzione in serie è di grande interesse comprendere la qualità dei dispositivi sul wafer, al fine di evitare di confezionare dispositivi scadenti. Questo è particolarmente importante quando il packaging aggiunge un valore significativo ai dispositivi. Per ridurre al minimo i costi dei dispositivi non conformi o difettosi, è pertanto estremamente consigliabile qualificare i dispositivi il prima possibile.

Soluzione Rohde & Schwarz con FormFactor

La caratterizzazione di un dispositivo in prova (DUT) direttamente sul wafer richiede un sistema di misura che comprende un analizzatore di reti vettoriale (VNA), una stazione per sonde, cavi/adattatori e sonde per wafer. Rohde & Schwarz collabora con FormFactor per offrire soluzioni complete per i test a livello di wafer. La collaborazione ha portato allo sviluppo di una soluzione combinata con la fornitura da parte di Rohde & Schwarz dell'analizzatore di reti vettoriale, un potente tester one-box che misura tutti i parametri di qualifica RF, indipendentemente dall'utilizzo di adattatori coassiali o a guida d'onda. FormFactor si occupa del contatto dei dispositivi sul wafer offrendo un'ampia gamma di sistemi di sonde manuali, semiautomatici e completamente automatizzati, tra cui sonde a controllo termico, ad alta frequenza, posizionatori di sonde e strumenti di calibrazione.

I segnali a onda continua (CW) sono tipicamente utilizzati per verificare le caratteristiche RF. I segnali pulsati vengono spesso utilizzati anche per verificare i dispositivi attivi, al fine di limitarne l'autoriscaldamento. La gestione termica è importante per due motivi. Innanzitutto è necessario mantenere il dispositivo in prova in condizioni termiche stabili per consentire misure affidabili, ripetibili e controllate. In secondo luogo, il surriscaldamento potrebbe danneggiare o distruggere il dispositivo stesso.

I sistemi di test RF su wafer non possono fare affidamento sui metodi e sugli standard di calibrazione coassiale o a guida d'onda tipicamente utilizzati con gli analizzatori di reti vettoriali. Per ottenere risultati di calibrazione accurati e coerenti a livello di wafer, è necessario utilizzare tecniche di calibrazione della punta della sonda eseguite su substrati di calibrazione. Questi substrati includono standard di impedenza a elementi concentrati, linee di calibrazione e di verifica, segni di allineamento della sonda e un'area per la planarizzazione della sonda. La calibrazione dell'intero sistema di test, compreso l'analizzatore R&S®ZNA, è completamente supportata dal software di calibrazione FormFactor WinCal XE. Quando si applicano i dati di calibrazione all'analizzatore di reti vettoriale, si sposta il piano di misura sul wafer fino alle punte delle sonde RF utilizzate. In questo modo si ottiene un sistema di test con analizzatore di reti vettoriale completamente calibrato per le misure su wafer.

Applicazione

La soluzione di test su wafer fornisce una caratterizzazione completa delle prestazioni RF del dispositivo in esame. Grazie alla configurazione completamente calibrata, la soluzione consente di accedere a tutte le funzionalità di test dell'analizzatore di reti vettoriale. I test generali dei parametri S consentono la caratterizzazione di filtri e dispositivi attivi. Per qualificare gli amplificatori di potenza si possono misurare anche la distorsione, il guadagno e l'intermodulazione. Le misure di conversione della frequenza sui mixer con caratterizzazione di fase sull'intera larghezza di banda del dispositivo in prova sono un altro esempio delle applicazioni di misura supportate dalla soluzione di test su wafer. Grazie alla configurazione completamente calibrata, tutti i risultati possono essere ricavati direttamente dall'analizzatore di reti vettoriale senza post-elaborazione, poiché i dati di calibrazione vengono applicati direttamente all'analizzatore.

La caratterizzazione dei dispositivi su wafer consente la verifica precoce del progetto durante lo sviluppo, nonché la qualifica e la verifica del prodotto durante la produzione. Abbinando le soluzioni di Rohde & Schwarz e FormFactor si semplifica la caratterizzazione e la qualifica del dispositivo in prova.