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Dokumentenidentifikation DE102006024460A1 29.11.2007
Titel Vorrichtung und Verfahren zur Durchführung eines Tests
Anmelder Infineon Technologies AG, 81669 München, DE
Erfinder Forstner, Johann Peter, Dipl.-Ing., 85643 Steinhöring, DE
Vertreter Schoppe, Zimmermann, Stöckeler & Zinkler, 82049 Pullach
DE-Anmeldedatum 24.05.2006
DE-Aktenzeichen 102006024460
Offenlegungstag 29.11.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 29.11.2007
IPC-Hauptklasse H01L 21/66(2006.01)A, F, I, 20060524, B, H, DE
IPC-Nebenklasse H01L 23/544(2006.01)A, L, I, 20060524, B, H, DE   G01S 7/03(2006.01)A, L, I, 20060524, B, H, DE   H03D 7/12(2006.01)A, L, I, 20060524, B, H, DE   G01R 31/28(2006.01)A, L, I, 20060524, B, H, DE   
Zusammenfassung Eine Schaltungsstruktur weist einen Schaltungsabschnitt mit negativem Widerstand (100) und eine Testresonatorstruktur (110) auf. Ferner weist die Schaltungsstruktur eine Einrichtung zum Koppeln (120) der Testresonatorstruktur (110) mit dem Schaltungsabschnitt mit negativem Widerstand (100) während eines Testens und zum Abkoppeln der Testresonatorstruktur (110) von dem Schaltungsabschnitt mit negativem Widerstand (100) nach dem Testen auf.

Beschreibung[de]
Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen und ein Verfahren zur Durchführung eines Tests, und insbesondere Vorrichtungen und Verfahren, die geeignet sind, um Schaltungsstrukturen für KFZ-Radarsysteme zu testen.

In KFZ-Radarsystemen neuerer Generationen wird ein hoher Integrationsgrad angestrebt, was bedeutet, dass vormals diskret realisierte Schaltungen mehr und mehr durch IC-Lösungen ersetzt werden. Im Bereich der Mikrowellentechnologie setzt man mehr und mehr auf MMIC-Lösungen (MMIC = Monolithic Microwave Integrated Circuits). Ein Problem hierbei stellt die Testbarkeit der einzelnen MMICs dar. Durch die Durchführung der Tests muss einerseits sichergestellt werden, dass die produzierten Schaltungen in ihren einzelnen Parametern den Spezifikationen entsprechen, andererseits stellen solche Tests einen kostenintensiven Faktor bei der Produktion solcher integrierter Schaltungen dar.

Gerade die Durchführung von Tests bei hochfrequenten integrierten Bausteinen, wie beispielsweise in der KFZ-Radartechnologie bei Frequenzen im Bereich von 80 GHz, ist aufwendig und kostenintensiv. In KFZ-Radarsystemen kommen häufig DROs (Oszillatoren mit dielektrischem Resonator) zum Einsatz. Diese Bauteile weisen eine hohe Resonatorgüte auf und führen damit zu einer sehr hohen spektralen Reinheit. Das Testen solcher DROs erweist sich als problematisch, da die entsprechenden Tests in der Regel nicht als On-Wafer-Test (OW-Test) durchgeführt werden können, da bei einem DRO das frequenzbestimmende Element in der Regel eine dielektrische Pille ist, die chipextern an den Oszillatorkern angekoppelt wird. Aus diesem Grund ist eine Durchführung eines OW-Tests des entsprechenden Chips bei der Herstellung nur bedingt möglich.

Zusammenfassung der Erfindung

Gemäß einem Ausführungsbeispiel schafft die vorliegende Erfindung eine Schaltungsstruktur mit einem Schaltungsabschnitt mit negativem Widerstand, einer Testresonatorstruktur, und einer Einrichtung zum Koppeln der Testresonatorstruktur mit dem Schaltungsabschnitt mit negativem Widerstand, um während eines Testens einen Testoszillator zu bilden, und zum Abkoppeln des Testresonators von dem Schaltungsabschnitt mit negativem Widerstand nach dem Testen.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel schafft die vorliegende Erfindung ein Testverfahren zur Durchführung eines Schaltungstests, mit den Schritten des Ankoppelns einer Testresonatorstruktur an einen Schaltungsabschnitt mit negativem Widerstand zur Bildung eines Testoszillators, des Durchführens eines Tests unter Verwendung des Testoszillators, und des Abkoppelns der Testresonatorstruktur von dem Schaltungsabschnitt mit negativem Widerstand.

Somit weisen Ausführungsbeispiele der Erfindung den Vorteil auf, dass sie ein On-Wafer-Testen einer Schaltung, die in ihrer späteren Anwendung mit einem externen Resonator, beispielsweise einem dielektrischen Resonator, der eine dielektrische Pille aufweisen kann, betrieben wird, ermöglichen.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel schafft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Testen eines Mischers mit folgenden Merkmalen:

einem Oszillator zum Erzeugen eines Signals, das bei einer Oszillatorfrequenz schwingt;

einer Phasenschieberschaltung, die mit dem Oszillator gekoppelt ist, zum Erzeugen eines phasenverschobenen Signals bei der Oszillatorfrequenz,

wobei ein erster Eingang des Mischers mit dem Oszillator gekoppelt ist, um das Signal, das bei der Oszillatorfrequenz schwingt, zu empfangen, und ein zweiter Eingang des Mischers mit der Phasenschieberschaltung gekoppelt ist, um das phasenverschobene Signal, das bei der Oszillatorfrequenz schwingt, zu empfangen; und

einem Leistungsdetektor zum Erfassen einer Leistung des phasenverschobenen Signals, das bei der Oszillatorfrequenz schwingt.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel schafft die Erfindung ein Testverfahren zur Durchführung eines Tests an einem Mischer, mit folgenden Schritten:

Anlegen eines Oszillatorsignals an einen ersten Eingang eines Mischers,

Anlegen einer phasenverschobenen Version des Oszillatorsignals an einen zweiten Eingang des Mischers,

Detektieren der Leistung der phasenverschobenen Version des Oszillatorsignals, und

Bestimmen des Konversionsgewinns des Mischers basierend auf einem Ausgangssignal des Mischers und der detektierten Leistung des phasenverschobenen Oszillatorsignals.

Somit ermöglichen Ausführungsbeispiele der Erfindung, dass auf kostenintensive Hochfrequenzmessgeräte verzichtet werden kann, da die Messung vollständig im Niederfrequenzbereich erfolgen kann, obwohl zum Testen ein Betrieb im Hochfrequenzbereich stattfindet.

Kurzbeschreibung der Figuren

Bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 ein schematisches Blockdiagramm einer Schaltungsstruktur eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;

2 ein schematisches Blockschaltbild einer On-Chip-Realisierung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;

3 ein schematisches Blockschaltbild zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels einer Messvorrichtung und eines Messverfahrens; und

4 eine Darstellung eines diskreten Aufbaus eines DRO.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Bevor anhand der 1 bis 3 die Erfindung im Details erläutert wird, wird mit Hilfe der 4 die Struktur eine DROs verdeutlicht.

Ein diskret realisierter DRO ist in 4 dargestellt. Der Oszillator umfasst einen dielektrischen Resonator 400 samt Ankopplung und einen Schaltungskern mit negativem Widerstand, der durch die übrigen Schaltelemente in 4 gebildet ist. Der Aufbau eines solchen Schaltungskerns mit negativem Widerstand ist Fachleuten bekannt und bedarf hierin keiner weiteren Erläuterung.

Der dielektrische Resonator 400 umfasst eine dielektrische Pille 402 und Zuleitungen 404 und 406, über die der dielektrische Resonator mit Basisanschlüssen von Transistoren T1 und T2 des Schaltungskerns mit negativem Widerstand verbunden ist.

Der dielektrische Resonator 400 stellt in der Regel ein externes Bauelement dar, das an den Schaltungskern mit negativem Widerstand angeschlossen wird, um mit demselben den Oszillator zu bilden. Die Funktion des Oszillators und von mit dem Oszillator verbundenen Schaltungen kann somit erst getestet werden, wenn der dielektrische Schaltungskern mit dem dielektrischen Resonator 400 verbunden ist. Das Testen einer integrierten Realisierung eines DRO ist also problematisch, da während der Herstellung und vor der Chipvereinzelung das Ankoppeln eines externen dielektrischen Resonators nahezu unmöglich ist. Die Einzeltransistoren, wie sie in 4 als T1 und T2 dargestellt sind, werden von Halbleiterlieferanten auf ihre Funktion und Spezifikationshaltigkeit hin getestet.

In 1 ist ein Blockschaltbild einer Schaltungsstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt, bei dem eine Einrichtung zum Koppeln und Abkoppeln 120 zwischen einer Testresonatorstruktur 110 und einem Schaltungsabschnitt mit negativem Widerstand 100 angeordnet ist. Die Einrichtung 120 zum Koppeln und Abkoppeln ist ausgelegt, um während eines Testens die Testresonatorstruktur 110 mit dem Schaltungsabschnitt 100 mit negativem Widerstand zu verbinden, um einen Testoszillator zu bilden. Die Einrichtung zum Koppeln und Abkoppeln ist ferner ausgelegt, um nach dem Testen die Testresonatorstruktur von dem Schaltungsabschnitt mit negativem Widerstand abzukoppeln, vorzugsweise permanent.

Die Einrichtung 120 zum Koppeln und Abkoppeln kann dabei durch eine Schalteinrichtung, beispielsweise einen Transistor, implementiert sein, ist jedoch vorzugsweise ausgebildet, um die Testresonatorstruktur permanent von dem Schaltungsabschnitt mit negativem Widerstand abzukoppeln. Diesbezüglich kann die Einrichtung 120 beispielsweise durch eine Fuse-Struktur gebildet sein, die optisch (z.B. mittels eines Lasers) oder elektrisch (durch einen Strom) durchtrennt werden kann. Alternativ kann die Einrichtung 120 durch Leiterabschnitte auf solchen Abschnitten eines Wafers gebildet sein, die beim Vereinzeln von Chips von dem Wafer beseitigt werden, wobei nach dem Vereinzeln die Testresonatorstruktur 110 und der Schaltungsabschnitt mit negativem Widerstand 100 voneinander abgekoppelt auf einem Chip verbleiben.

Der Schaltungsabschnitt mit negativem Widerstand kann bei Ausführungsbeispielen mit einem oder mehreren weiteren zu testenden Schaltungsabschnitten (nicht gezeigt) verbunden sein, die auf der Grundlage eines Oszillatorsignals, das durch den erfindungsgemäß gebildeten Testoszillator bereitgestellt wird, arbeiten.

Der Schaltungsabschnitt 100 mit negativem Widerstand kann durch einen beliebigen solchen Schaltungsabschnitt gebildet sein, der mit einer entsprechenden Testresonatorstruktur 110 einen Testoszillator bildet. Beispielsweise kann der Schaltungsabschnitt entsprechend dem in 4 gezeigten Schaltungsabschnitt ausgelegt sein, der nach dem Testen, d.h. dem Abkoppeln von der Testresonatorstruktur 110 mit einem dielektrischen Resonator, beispielsweise einem DRO, wie er in 4 gezeigt ist, beschaltet wird.

2 zeigt detaillierter ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem eine erfindungsgemäße Schaltungsstruktur auf einem Wafer, der einen Chip 200 aufweist, gebildet ist. Der Wafer weist eine Mehrzahl von Schaltungschips auf, wobei in

2 schematisch zwei weitere Chips 200a und 200b angedeutet sind, die durch Bereiche 202 und 204, die beim Vereinzeln der Chips 200, 200a, 200b entfernt werden, von dem Chip 200 getrennt sind. Mit anderen Worten können die Bereiche 202 und 204 als Sägestrassen bezeichnet werden.

Die Schaltungsstruktur umfasst einen Schaltungsabschnitt 210 mit negativem Widerstand, dem ein Mischer 220 nachgeschaltet ist. Bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel liegen die Signale jeweils differentiell vor, so dass jeweils zwei Anschlüsse und jeweilige Leitungspaare gezeigt sind, auf denen um 180° phasenverschobene Signale übertragen werden. Der Ausgang des Schaltungsabschnitts 210 mit negativem Widerstand ist mit einem LO-Eingang 220 des Mischers verbunden (LO = Lokaloszillator). Der Mischer weist außerdem einen Zwischenfrequenz-Ausgang 224, der auch als IF-Ausgang bezeichnet wird (IF = Intermediate Frequency) und einen Hochfrequenzeingang 226 auf, der auch als RF-Eingang (RF = Radio Frequency) bezeichnet wird. Der Zwischenfrequenz-Ausgang 224 ist zu Anschlussflächen 224a geführt, während Hochfrequenz-Signale an dem RF-Eingang über Anschlussflächen 226a und 226b empfangen werden.

Auf dem Chip befindet sich ferner eine Testresonatorstruktur in der Form eines Leitungsresonators 230, mit dem der Schaltungsabschnitt 210 mit negativem Widerstand beschaltet ist, so dass der Leitungsresonator 230 zusammen mit dem Schaltungsabschnitt mit negativem Widerstand 210 einen Testoszillator bildet. Ein Ausgang 212 des Testoszillators ist mit dem LO-Eingang 222 des Mischers 220 verbunden. Der Schaltungsabschnitt 210 mit negativem Widerstand kann dabei einen beliebigen Aufbau, beispielsweise einen, wie er in 4 gezeigt ist, aufweisen, wobei dann die Basisanschlüsse der Transistoren T1 und T2 mit den Enden des als Schleife ausgebildeten Leitungsresonators verbunden sein können. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Enden des Leitungsresonators 230 mit Anschlussflächen 232 und 234 verbunden, die mit den entsprechenden Eingängen 214 und 216 des Schaltungsabschnitts 210 verbunden sind.

Leiter 236 und 238 sind mit dem Leitungsresonator 230 gekoppelt und bilden eine Auskoppelstruktur, um einen Teil des Signals des Leitungsresonators 230 dem Hochfrequenzeingang 226 des Mischers 220 zuzuführen. Genauer gesagt sind Enden der Ankoppelleiter 236 mit den Anschlussflächen 226a und 226b verbunden.

Ferner ist ein Leistungsdetektor 240 vorgesehen, um die an dem HF-Eingang 226 anliegende Leistung zu erfassen und an seinem Ausgang auf Anschlussflächen 242 auszugeben. Die Leitungen 236 und 238, die aus dem Leitungsresonator 230 einen Signalanteil auskoppeln und dem Hochfrequenzeingang 226 des Mischers zuführen, stellen Phasenleitungen dar und liefern eine definierte Phasenverschiebung des an dem HF-Eingang anliegenden Signals relativ zu dem an dem LO-Eingang 222 des Mischers anliegenden Testoszillatorsignal. Die Leitungen 236 und 238 stellen somit Verzögerungsleitungen dar. Das am LO-Eingang 222 des Mischers 220 anliegende Testoszillatorsignal wird ferner einem Frequenzteiler 260 zugeführt, der die Frequenz des zugeführten Signals in einem definierten Verhältnis teilt und ein Maß für die geteilte Frequenz an Anschlussflächen 262 zur Verfügung stellt. Das an den Anschlussflächen 262 anliegende, die Frequenz anzeigende Signal kann unter Verwendung eines Frequenzzählers erfasst werden, was eine kostengünstige Alternative zur Verwendung von Hochfrequenzmessgeräten darstellt, da Frequenzteiler die Frequenz eines Signals in einem vordefinierten Verhältnis genau teilen, so dass eine entsprechend niedrigere Frequenz gemessen und hochgerechnet werden kann.

Die Anschlussflächen 224a, 226a, 226b, 232, 234, 242 und 262 stellen Anschlussflächen dar, die nach außen geführt sind und auf die nach Fertigstellung des Chips, d.h. nach Vereinzelung und optional Häusung desselben, von außen zugegriffen werden kann. Die Anschlussflächen 232 und 234 stellen dabei Anschlussflächen dar, an denen die Schaltungsstruktur nach einem Testen derselben mit einem dielektrischen Resonator beschaltet wird, während an den RF-Anschlussflächen 226a, 226b ein Hochfrequenz-Signal zu dem Mischer eingegeben wird und an den IF-Anschlussflächen 224a ein Zwischenfrequenz-Signal von dem Mischer ausgegeben wird.

Wie in 2 gezeigt ist, sind Leitungsabschnitte 270 des Leitungsresonators 230 benachbart zu den Anschlussflächen 232 und 234 über geometrische Chipgrenzen des Chips 200 hinausgeführt. Ferner sind Leitungsabschnitte 280 der Auskoppelleiter 236 und 238 über die geometrischen Chipgrenzen des Chips 200 hinausgeführt. Die Leiterabschnitte 270 und 280 befinden sich auf den Wafer-Bereichen 202 und 204, die beim Vereinzeln der Chips abgetrennt werden, d.h. die Sägestraßen darstellen. Diese Leiterabschnitte 270 und 280 werden somit beim Vereinzeln der Chips, was beispielsweise durch Sägen, Laserbestrahlung, Ätzen oder dergleichen erfolgen kann, abgetrennt, so dass der Leitungsresonator 230 von den Anschlussflächen 232 und 234 abgetrennt wird und die Auskoppelleiter 236 und 238 von den Anschlussflächen 226a und 226b abgetrennt werden.

2 zeigt somit einen Chip für einen DRO, der später mit einem dielektrischen Resonator (nicht gezeigt) beschaltet wird, um ein Lokaloszillator-Signal dem Mischer 220 zu liefern. Der dielektrische Resonator ist ein externes Bauelement, mit dem der Chip 200 nach dem Vereinzeln bestückt wird, so dass der Chip mit dem Mischer 220 herkömmlicherweise nicht auf Wafer-Basis getestet werden konnte, da das notwendige LO-Signal fehlte.

Bei Ausführungsbeispielen der Erfindung wird, um ein solches On-Wafer-Testen zu ermöglichen, ein Testresonator durch den Leitungsresonator 230 und den Schaltungsabschnitt 210 mit negativem Widerstand gebildet. Um ein Testen durchzuführen, wird der Schaltungsabschnitt 210 mit negativem Widerstand mit entsprechenden Versorgungsspannungen beaufschlagt, so dass der durch den Schaltungsabschnitt 210 und den Leitungsresonator 230 gebildete Testoszillator zur Schwingung angeregt wird und ein LO-Signal an seinem Ausgang 212 liefert. Das LO-Signal wird dem Mischer 220 an dem LO-Eingang 222 zugeführt. Um den Mischer 220 zu testen, ist zusätzlich ein Hochfrequenz-Signal notwendig. Dieses Hochfrequenz-Signal wird bei Ausführungsbeispielen der Erfindung durch die Auskoppelleitungen 236 und 238 geliefert. Eine solche Vorgehensweise ist insbesondere im Bereich von KFZ-Radarsystemen vorteilhaft, bei denen häufig ein FMCW-Verfahren (FMCW = Frequency Modulated Continuous Wave) eingesetzt wird, bei dem die Frequenz eines Empfangssignals, das an den Anschlussflächen 226a und 226b empfangen wird, fast identisch mit der des ausgesendeten Signals ist, wobei die Frequenz des ausgesendeten Signals der des LO-Signals entspricht. Entsprechend wird bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Teil des auf dem Leitungsresonators 230 vorliegenden Signals dem RF-Eingang 226 zugeführt, so dass am Ausgang 224 des Mischers und somit an den Anschlussflächen 224 des Mischers 220 ein Gleichsignal-Versatz (DC-Offset) gemessen werden kann. Sind die Amplitude, Frequenz und Phasenlage des Signals am RF-Eingang bekannt, so kann der Mischer bezüglich seines Konversionsgewinns bei der Frequenz Null charakterisiert werden.

Die Phasenlage ist aufgrund der durch die Auskoppelleitungen 236 und 238 gelieferten definierten Phasenverzögerung bekannt. Die Messung der Frequenz kann über den bereitgestellten On-Chip-Frequenzteiler 260 erfolgen, während die Leistung des Signals durch den On-Chip-Leistungsdetektor 240 bestimmt werden kann. Auf der Grundlage der an den Anschlussflächen 224a und 242 anliegenden Gleichsignale sowie dem an den Anschlussflächen 262 anliegenden, die Frequenz des LO-Signals anzeigenden Signal kann nun bei bekannter Phasenbeziehung zwischen dem LO-Signal und dem am RF-Eingang 226 anliegenden Signal der Konversionsgewinn des Mischers 220 ermittelt werden.

Ein großer Vorteil der beschriebenen Testmethode ist, dass keinerlei Hochfrequenzmessungen erforderlich sind, da am Frequenzteilerausgang 262 lediglich niederfrequente Signale entstehen und an den Anschlussflächen 224a und 242 Gleichsignale anliegen. Dieses Vorgehen ermöglicht einen sehr kostengünstigen Test, der dennoch eine hohe Testabdeckung gewährleistet.

Nach dem Durchführen des Testens werden die Leiterabschnitte 270 und 280 abgetrennt, beispielweise durch Vereinzeln des Chips 200, so dass der Leitungsresonator 230 und die Auskoppelleitungen 236 und 238 von dem Schaltungskern mit negativem Widerstand 210 sowie dem RF-Eingang des Mischers 220 abgekoppelt werden. Im Anschluss kann dann der Schaltungsabschnitt mit negativem Widerstand 210 mit einem herkömmlichen dielektrischen Resonator beschaltet werden, um einen DRO zu bilden. Der Frequenzteiler 260 und der Leistungsdetektor 240 können nach einem erfolgreichen Test abgetrennt bzw. abgekoppelt werden. Alternativ können sie jedoch auch für Überwachungszwecke auf dem Chip verbleiben.

Alle für den Test benötigen Testschaltungen bzw. Strukturen können nach einem erfolgreichen Test abgetrennt bzw. deaktiviert werden, so dass der letztendlichen Anwendung des Chips keinerlei Einschränkungen entstehen. Bei alternativen Ausführungsbeispielen der Erfindung können zumindest die Strukturen abgetrennt bzw. abgekoppelt werden, die die letztendliche Anwendung des Chips beeinträchtigen würden. Bei der letztendlichen Anwendung wird beispielsweise der Schaltungsabschnitt mit negativem Widerstand mit einem dielektrischen Resonator beschaltet, um einen DRO zu bilden.

Das beschriebene Testverfahren kann bei Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung zum Testen von Mischerschaltungen verwendet werden, unabhängig von der Oszillatorschaltung, die das Lokaloszillatorsignal bereitstellt. Ein solches Testverfahren ist insbesondere vorteilhaft dahin gehend, dass ohne Zuhilfenahme von Hochfrequenzmessgeräten, die sehr kostenintensiv sind, ein umfangreicher Schaltungstest durchgeführt werden kann.

Ein Ausführungsbeispiel einer messtechnischen Realisierung ist schematisch in 3 dargestellt. 3 zeigt einen Chip 300, auf dem sich ein Oszillator 310 befindet. Ein Ausgang 312 des Oszillators ist mit einem LO-Eingang 322 eines Mischers 320 verbunden. Ein Zwischenfrequenz-Ausgang 324 des Mischers ist nach außen geführt, so dass das darin anliegende Signal von außen mit einem DC-Multimeter 330 gemessen werden kann. Der Ausgang 312 des Oszillators ist ferner mit einem Frequenzteiler 340 verbunden, dessen Ausgänge nach außen geführt und mit einem Frequenzzähler 350 verbunden sind. Mit dem Frequenzzähler 350 lässt sich über den Frequenzteiler 340, der die Frequenz des Ausgangssignals des Oszillators in einem definierten Verhältnis teilt, die Oszillatorfrequenz bestimmen.

Mit dem Ausgang 312 des Oszillators 310 ist ferner eine Verzögerungsleitung 360 gekoppelt, die eine definierte Phasenverschiebung des Ausgangssignals des Oszillators 310 bewirkt, wobei das phasenverschobene Ausgangssignal der Verzögerungsleitung 360 an den RF-Eingang 326 des Mischers 320 angelegt wird. Ferner wird dasselbe einem Leistungsdetektor 370 zugeführt, der an seinem herausgeführten Ausgang 372 ein Spannungsmaß zur Verfügung stellt, das der dem RF-Eingang 326 des Mischers 320 zugeführten Leistung proportional ist. Dieses Spannungssignal kann wiederum mit einem DC-Multimeter 380 gemessen werden. Die Energieversorgung des Chips 300, der das zu testende Objekt (DUT) darstellt, wird während des Tests durch eine externe Leistungsquelle 390 geliefert.

Wie aus dem gezeigten Messaufbau hervorgeht, sind nur DC-Messungen bzw. niederfrequente Messungen notwendig, um den Chip 300 zu testen, was eine Grundvoraussetzung für ein kostengünstiges Testverfahren ist. Dennoch ist das Testverfahren vorteilhaft dahin gehend, dass eine sehr hohe Testabdeckung erreicht wird, da die zu testende Schaltung trotz Verwendung niederfrequenter Messinstrumente mit Hochfrequenz-Signalen betrieben wird.

Zusammenfassend kann somit festgestellt werden, dass Ausführungsbeispiele der Erfindung es ermöglichen, Schaltungsstrukturen zu testen, die ein Oszillatorsignal benötigen, ohne dass ein externes Resonatorelement notwendig ist. Zu diesem Zweck sind bei Ausführungsbeispielen der Erfindung Testresonatorstrukturen vorgesehen, die nach einem Testen abgetrennt bzw. abgekoppelt werden, so dass der letztendlichen Anwendung keine merkenswerte Einschränkung bzw. Beeinträchtigung entsteht.

Weiterhin kann zusammenfassend festgestellt werden, dass Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung Vorrichtungen und Verfahren schaffen, die es ermöglichen, mit Hochfrequenz-Signalen betriebenen Schaltungsstrukturen zu testen, indem an den Lokaloszillator-Eingang eines Mischers 320 ein Lokaloszillator-Signal angelegt wird, und an den RF-Eingang des Mischers eine phasenverschobene Version des Lokaloszillator-Signals angelegt wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind insbesondere geeignet, um Schaltungsstrukturen, die im GHz-Bereich arbeiten, zu testen, beispielsweise solche, die für Frequenzen von mehr als 1 GHz, bevorzugter mehr als 20 GHz und noch bevorzugter mehr als 70 GHz ausgelegt sind.

Bei Ausführungsbeispielen der Erfindung können die Schaltungen und Schaltungsstrukturen auf einem Halbleitersubstrat gebildet sein, beispielsweise einem Siliziumsubstrat oder einem GaAs-Substrat. Dabei können die hochfrequenzfähigen Komponenten und Bauelemente dieser Schaltungen durch hochfrequenzfähige Prozesse, beispielsweise einen Si/SiGe-Prozess oder einen Indiumphosphidprozess hergestellt sein.

100
Schaltungsabschnitt mit negativem Widerstand
110
Testresonatorstruktur
120
Einrichtung zum Koppeln
200, 200a,200b
Chips
202, 204
Sägestrassen
210
Schaltungsabschnitt mit negativem Widerstand
212
Testoszillatorausgang
214, 216
Eingänge des Schaltungsabschnitts mit negativem Widerstand
220
Mischer
222
Local Oscillator Eingang des Mischers
224
Zwischenfrequenzausgang des Mischers
224a
IF-Anschlussflächen
226
Hochfrequenzeingang des Mischers
226a, 226b
RF-Anschlussflächen
230
Leitungsresonator
232, 234
Anschlussflächen
236, 238
Auskoppelleiter
240
Leistungsdetektor
242
Anschlussflächen des Leistungsdetektors
260
Frequenzteiler
262
Anschlussflächen des Frequenzteilers
270
Trennstellen Leitungsresonator
280
Trennstellen Auskoppelstruktur
300
Chip
310
Oszillator
312
Ausgang des Oszillators
320
Mischer
322
Local Oscillator Eingang des Mischers
324
Zwischenfrequenzausgang des Mischers
326
Hochfrequenzeingang des Mischers
330
DC-Multimeter
340
Frequenzteiler
350
Frequenzzähler
360
Phasenleitung
370
Leistungsdetektor
372
Ausgang des Leistungsdetektors
380
DC-Multimeter
390
Power Supply
400
Dielektrischer Resonator


Anspruch[de]
Schaltungsstruktur mit folgenden Merkmalen:

einem Schaltungsabschnitt (100; 210) mit negativem Widerstand;

einer Testresonatorstruktur (110; 230); und

einer Einrichtung zum Koppeln (120; 270) der Testresonatorstruktur (110; 230) mit dem Schaltungsabschnitt (100; 210) mit negativem Widerstand, um während eines Testens einen Testoszillator zu bilden, und zum Abkoppeln der Testresonatorstruktur (110; 230) von dem Schaltungsabschnitt (100; 210) mit negativem Widerstand nach dem Testen.
Schaltungsstruktur gemäß Anspruch 1, bei der die Testresonatorstruktur einen Leitungsresonator (230) aufweist. Schaltungsstruktur gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, bei der der Schaltungsabschnitt mit negativem Widerstand (100; 210) und die Testresonatorstruktur (110; 230) auf einem Substrat gebildet sind. Schaltungsstruktur gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, die ferner einen zu testenden Schaltungsabschnitt (220), der einen Eingang (222) aufweist, der mit einem Ausgang des Schaltungsabschnitts mit negativem Widerstand (210) gekoppelt ist. Schaltungsstruktur gemäß Anspruch 4, die ferner eine Signalauskoppeleinrichtung (236, 238) zum Auskoppeln eines Signalanteils aus der Testresonatorstruktur und zum Koppeln zu einem zweiten Eingang (226) der zu testenden Schaltungsabschnitts (220) aufweist. Schaltungsstruktur gemäß Anspruch 5, die eine Einrichtung (280) zum Koppeln der Signalauskoppeleinrichtung (236, 238) mit dem zweiten Eingang (226) des zu testenden Schaltungsabschnitts (220) während des Testens und zum Abkoppeln nach dem Testen aufweist. Schaltungsstruktur gemäß Anspruch 5 oder 6, bei der die Signalauskoppeleinrichtung (236, 238) eine Phasenverzögerungsleitung aufweist. Schaltungsstruktur gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, die einen Leistungsdetektor (240) zum Detektieren der Leistung eines von der Signalauskoppeleinrichtung ausgekoppelten Signals aufweist. Schaltungsstruktur gemäß Anspruch 8, bei der der zu testende Schaltungsabschnitt (220) ein Mischer ist und wobei die Schaltungsstruktur zumindest einen ersten Ausgangsanschluss (224a) zum Ausgeben eines Ausgangssignals des Mischers (220) und zumindest einen zweiten Ausgangsanschluss (242) zum Ausgeben eines Ausgangssignals des Leistungsdetektors (240) aufweist. Schaltungsstruktur gemäß einem der Ansprüche 5 bis 9, die ferner einen Frequenzteiler (260) zum Teilen der Frequenz eines durch die Signalauskoppeleinrichtung ausgekoppelten Signals aufweist. Schaltungsstruktur gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der die Einrichtung oder die Einrichtungen zum Koppeln (120; 270, 280) und Abkoppeln einen Leiterabschnitt in einem von dem Substrat abzutrennenden Bereich (202, 204) oder eine Fuse-Struktur aufweist. Schaltungsstruktur gemäß Anspruch 11, bei der der abzutrennende Bereich ein Bereich ist, der bei einem Vereinzeln aus einem Waferverbund von dem Substrat (200) abgetrennt wird. Schaltungsstruktur gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, die ferner einen dielektrischen Resonator aufweist, der mit dem Schaltungsabschnitt mit negativem Widerstand (100) einen Oszillator bildet, und bei der die Testresonatorstruktur (110) permanent von dem Schaltungsabschnitt mit negativem Widerstand (100) abgekoppelt ist. Schaltungsstruktur mit folgenden Merkmalen:

einem Schaltungssubstrat;

einem Schaltungsabschnitt mit negativem Widerstand (210) auf dem Schaltungssubstrat;

einem Testleitungsresonator (230) auf dem Schaltungssubstrat;

einer Signalauskoppelleitung (236, 238), die mit dem Testleitungsresonator (230) gekoppelt ist, auf dem Schaltungssubstrat;

einem Mischer (220) auf dem Schaltungssubstrat, wobei ein erster Eingang (222) des Mischers (220) mit einem Ausgang des Schaltungsabschnitts (210) mit negativem Widerstand und ein zweiter Eingang (226) des Mischers (220) mit einem Ausgang der Signalauskoppelleitung (236, 238) gekoppelt ist; und

einem abtrennbaren Leiterstruktur (270) oder einer Fuse-Struktur, die die Testleitungsresonator (230) mit dem Schaltungsabschnitt (210) mit negativem Widerstand während eines Testens zum Bilden eines Testoszillators koppelt, und die den Testleitungsresonator (230) von dem Schaltungsabschnitt (210) mit negativem Widerstand nach dem Testen abkoppelt.
Vorrichtung zum Testen eines Mischers (220; 320 ) mit folgenden Merkmalen:

einem Oszillator (310), zum Erzeugen eines Signals, das bei einer Oszillatorfrequenz schwingt;

einer Phasenschieberschaltung (236, 238; 360), die mit dem Oszillator (310) gekoppelt ist, zum Erzeugen eines phasenverschobenen Signals, das bei der Oszillatorfrequenz schwingt;

wobei ein erster Eingang (222; 322) des Mischers (220; 320) mit dem Oszillator gekoppelt ist, um das Signal, das bei der Oszillatorfrequenz schwingt, zu empfangen, und ein zweiter Eingang (226; 326) des Mischers mit der Phasenschieberschaltung (360) gekoppelt ist, um das phasenverschobene Signal, das bei der Oszillatorfrequenz schwingt, zu empfangen; und

einem Leistungsdetektor (240; 370) zum Erfassen einer Leistung des phasenverschobenen Signals, das bei der Oszillatorfrequenz schwingt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 15, die ferner einen Frequenzteiler (260; 340) zum Teilen der Frequenz eines Signals, das bei der Oszillatorfrequenz schwingt, aufweist. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 15 oder 16, die ein Substrat (200; 300), auf dem der Oszillator (310), die Phasenschieberschaltung (360), der Mischer (220; 320) und der Leistungsdetektor (240; 370) gebildet sind, aufweist. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 15 bis 17, die ferner eine Einrichtung zum Bestimmen eines Konversionsgewinns des Mischers (220; 320) basierend auf einem Ausgangssignal des Mischers (220; 320) und einem Ausgangssignal des Leistungsdetektors (240; 370) aufweist. Testverfahren zur Durchführung eines Schaltungstests, umfassend:

Bereitstellen eines Testoszillators, der eine Testresonatorstruktur und einen Schaltungsabschnitt mit negativem Widerstand, der mit der Testresonatorstruktur gekoppelt ist, aufweist,

Durchführen eines Tests unter Verwendung des Testoszillators,

Abkoppeln der Testresonatorstruktur von dem Schaltungsabschnitt mit negativem Widerstand.
Testverfahren gemäß Anspruch 19, wobei der Schritt des Ankoppelns einen Schritt des Bereitstellens des Schaltungsabschnitts mit negativem Widerstand und der Testresonatorstruktur auf einem Substrat aufweist. Testverfahren gemäß Anspruch 19 oder 20, wobei der Schritt des Abkoppelns einen Schritt des Abtrennens eines Substratabschnitts zum Durchtrennen eines Leiterabschnitts oder einen Schritt des Durchtrennens einer Fuse-Struktur umfasst. Testverfahren gemäß Anspruch 21, bei dem das Abkoppeln bei einem Vereinzeln von Schaltungssubstraten, die die Testresonatorstruktur und den Schaltungsabschnitt mit negativem Widerstand aufweisen, von einem Wafer erfolgt. Testverfahren gemäß einem der Ansprüche 17 bis 20, wobei die Durchführung des Tests ferner folgende Schritte umfasst:

Auskoppeln eines Signalanteils aus der Testresonatorstruktur mittels einer Signalauskoppeleinrichtung,

Mischen des Ausgangssignals des Testoszillators mit einer phasenverschobenen Version des ausgekoppelten Signalanteils zu einem Mischsignal,

Messen eines DC-Signalanteils des Mischsignals.
Testverfahren gemäß Anspruch 23, das ferner einen Schritt des Detektierens der Leistung des ausgekoppelten Signalanteils und einen Schritt des Ermittelns eines Konversionsgewinns des Mischens auf Basis des DC-Signalanteils des Mischsignals und der detektierten Leistung aufweist. Testverfahren gemäß Anspruch 23 oder 24, das ferner einen Schritt des Teilens der Frequenz des ausgekoppelten Signalanteils aufweist. Testverfahren gemäß einem der Ansprüche 23 bis 25, das ferner einen Schritt des Abkoppelns der Signalauskoppeleinrichtung nach dem Durchführen des Tests aufweist. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 17 bis 26, das ferner einen Schritt des Ankoppelns eines dielektrischen Resonators an den Schaltungsabschnitt mit negativem Widerstand aufweist. Testverfahren zum Durchführen eines Tests an einem Mischer, mit folgenden Schritten:

Anlegen eines Oszillatorsignals an einen ersten Eingang eines Mischers,

Anlegen einer phasenverschobenen Version des Oszillatorsignals an einen zweiten Eingang eines Mischers,

Messen eines Ausgangssignals des Mischers;

Detektieren der Leistung der phasenverschobenen Version des Oszillatorsignals, und

Bestimmen des Konversionsgewinns des Mischers basierend auf dem Ausgangssignal des Mischers und der detektierten Leistung der phasenverschobenen Version des Oszillatorsignals.
Testverfahren gemäß Anspruch 28, das ferner einen Schritt des Bestimmens der Frequenz des Oszillatorsignals aufweist.






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