밀리미터파 평판 전송로의 특성 평가 기술

Abstract

근래 반도체/통신 기술의 발달에 따라, 정보 전송 량과 속도가 기하급수적으로 증가하고 있다. 수십 Gbps 혹은 수십 GHz 영역에서의 대용량 고속 정보 전달을 위하여 고주파 회로 부품(Component) 및 설 계 기술이 필요하게 되었다. 특히 수십 GHz 주파수 대역에서 시스템 모듈 혹은 반도체 칩 내에서 정보 전달을 위한 전송로는 예외 없이 평판 구조의 전송 로(마이크로스트립 혹은 스트립 라인)로 되어 있다. 따라서 그 회로 및 시스템이 아날로그든 디지털이든 혹은 RF든 간에 전송로에 대한 정확한 평가 기술이 선행되지 않으면, 효율적인 시스템을 설계한다는 것 은 사실상 불가능하다. 정보 전달을 위한 평판 전송 구조는 기본적으로 TEM(Transverse Electro-Magnetic) 모드(mode)로 근사 화 할 수 있다. 따라서 전송로의 평가는 원론적으로 전파상수와 특성 임피던스를 정확히 추출하면, 신호 전송에 관련된 거의 대부분의 물리적 특성(신호의 손실, 유전체 특성, 신호의 전달 지연, 주파수에 따 른 물질의 변화 특성 등)을 모두 평가/분석할 수 있 다. 문제는 여하히 그리고 얼마나 정확히 이들 두 파 라미터(전파상수와 특성 임피던스)를 넓은 주파수 대역에서 추출하느냐다. DUT(Device Under Test)를 동축 cable로 연결해도 무방한 비평판 구조의 전송 로나 평판 구조 테스트 구조를 SMA 커넥터로 연결 하여 측정하는(이는 측정의 정확성을 완전히 무시하 는 경우로 볼 수 있다) 경우는 측정 자체가 완전히 표준화/자동화되어 있기 때문에 전자파 이론에 대한 지식이 전혀 없어도 누구라도 쉽게 측정이 가능하 다. 하지만, DUT에 직접적인 접근이 불가능한 반도 체 웨이퍼, 매우 작은 소자, PCB(Printed Circuit Board) 내부에 실장된 소자(embedded components) 등의 측 정은 기생 효과가 지배하기 때문에 정확히 측정하기 가 대단히 어렵다. 본고에서는 평판 구조 전송로의 웨이퍼 레벨(반도 체 웨이퍼에서와 유사한 평판 구조체 위에 DUT가 있 고, 이것을 Coplanar Access Line을 통하여 수행하는 측정의 통칭) 측정/평가법에 관하여 간단히 소개한다.