KR20190011818A

KR20190011818A - 집적 회로에 대한 반사계 테스트 장치

Info

Publication number: KR20190011818A
Application number: KR1020197001995A
Authority: KR
Inventors: 브라이언 에드워드 콜
Original assignee: 테라뷰 리미티드
Priority date: 2011-02-11
Filing date: 2012-02-13
Publication date: 2019-02-07
Also published as: JP6861745B2; GB201316171D0; JP2014506672A; EP2673650A2; KR102060934B1; US20140021963A1; TWI567398B; CN103635819A; GB201102507D0; KR20190062588A; US11169202B2; CN103635819B; WO2012107782A2; US20180275190A1; KR102060932B1; EP2977774B1; TW201245730A; JP2019070672A; US10006960B2; JP6253988B2

Abstract

장치의 테스트를 가능하게 하는 반사계(reflectometer), 반사계는 펄스 방사 소스; 상기 펄스 소스로부터 조사(irradiation)에 대응하여 펄스를 출력하기 위하여 구성된 제 1 광전도성 요소; 펄스를 수신하기 위하여 구성된 제 2 광전도성 요소; 상기 제 1 광전도성 요소로부터 상기 피 시험 장치(device under test)로 상기 펄스를 향하게 하고 상기 피 시험 장치로부터 반사된 상기 펄스를 상기 제 2 광전도성 요소로 향하게 하기 위하여 구성된 전송선 배열; 및 상기 전송선의 임피던스를 맞추기 위하여 구성된 상기 전송선에 대하여 제공되는 종단 저항(termination resistance)을 포함한다.

Description

집적 회로에 대한 반사계 테스트 장치 {REFLECTOMETER TEST DEVICE FOR INTEGRATED CIRCUITS}

본 발명은 일반적으로 테스트 시스템들의 분야에 관련되어 있다. 보다 상세하게는 전자 장치의 완전성(integrity)을 테스트 하는 것에 관한 것이다.

타임 도메인 반사계들(Time Domain Reflectometers; TDRs)은 케이블, 프린팅된 회로 판, 전자적 장치들 및 그와 같은 것들의 완전성(integrity)을 테스트하기 위해 사용된다. 그들은 짧은 상승 시간 펄스를 테스트될 물체를 통해 전송함으로써 동작하고, 보통 그러한 물체들은 “피 시험 장치(Device Under Test)” 또는 DUT(Device Under Test)로 언급된다. 상기 DUT가 그의 배선(wiring)에 어떤 차단 회로 또는 단락회로들을 가지면, 상기 펄스는 적어도 일부분적으로는 반사되게 된다. 결점이 없고, 장치 배선이 적절히 종단되면(terminated), 상기 펄스는 반사되지 않는다.

전기-광학의 샘플링 기술에 의거한 THz 트랜스미터(transmitters) 및 리시버(receivers)를 사용하는 US7280190의 예와 같이 펄스를 사용하여 TDR을 수행하는 것은 이미 제안되고 있다.

본 발명의 목적은 광전도성 요소들을 리시버 및 제너레이터로 사용하는 반사계 또는 TDR을 수행하기 위한 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명은 광전도성 요소들을 리시버 및 제너레이터로 사용하는 반사계 또는 TDR을 수행하기 위한 시스템을 제공하고, 일 실시 예에 있어서, 본 발명은 장치의 테스트를 가능하게 하기 위한 반사계를 제공하며, 상기 반사계는

펄스 방사(pulsed radiation) 소스(source);

상기 펄스 소스(pulsed source)로부터 조사(irradiation)에 응답하여 펄스를 출력하도록 구성된 제 1 광전도성 요소(photoconductive element);

펄스를 수신하도록 구성된 제 2 광전도성 요소;

상기 제 1 광전도성 요소로부터 피 시험 장치(device under test)로 상기 펄스를 향하게 하고 상기 피 시험 장치로부터 반사된 상기 펄스를 상기 제 2 광전도성 요소로 향하게 하도록 구성된 전송선 배열(transmission line arrangement); 및

상기 전송선의 임피던스를 맞추도록 구성되어 상기 전송선에 대하여 제공되는 종단 저항(termination resistance)을 포함한다.

상기 종단 저항은 상기 제 1 광전도성 요소 및 상기 제 2 광전도성 요소 중 적어도 하나를 향해 반사되어 돌아가는 신호를 흡수하도록 구성된다.

시간 영역에서 펄스들의 오버랩(overlap)이 없고 상기 제 1 광전도성 요소와 상기 제 2 광전도성 요소 사이의 임의의 2 차 반사는 상기 장치로부터 상기 제 2 광전도성 요소까지 반사되는 상기 펄스와 간섭하지 않도록, 상기 제 1 광전도성 요소에서 상기 제 2 광전도성 요소로의 직접적인 경로 길이는 상기 제 1 광전도성 요소에서 상기 장치까지와 그리고 상기 장치에서 상기 제 2 광전도성 요소로의 경로 길이보다 짧다.

일 실시 예에 있어서, 제 1 광전도성 요소에 의하여 출력되는 상기 펄스들은 10GHz에서 10THz까지의 주파수 범위에 존재한다. 추가적 실시 예에 있어서, 상기 주파수 범위는 50GHz 에서 500GHz까지이다.

일 실시 예에 있어서, 상기 광전도성 요소들(photoconductive elements; PCEs)은 분리된 기판 상의 공면 전송선(coplanar transmission line) 또는 마이크로스트립(microstrip)과 집적화된다. 상기 DUT로부터의 신호에 있어서 결함들(artefacts)을 유발하는 도파관으로부터의 백 리플렉션들(back reflections)을 회피하는 것이 바람직하다.

이러한 문제에 적어도 부분적으로 대처하기 위하여, 일 실시 예에 있어서 상기 마이크로스트립을 따라 상기 제너레이터 및/또는 리시버에 입사되는(incident) 신호(signal)가 충분히 흡수되도록 매칭 저항들이 적어도 하나의 제너레이터 및 리시버로 제공된다.

신호를 전달하지 않거나(carry no signals) 또는 저주파수의 신호들을 전송하는 시스템의 적어도 일부의 부분들은 RF 흡수 소재로 덮여 있고, 상기 저주파수의 신호들은 상기 제 1 광전도성 요소에 의하여 생성되고 상기 제 2 광전도성 요소에 의하여 수신되는 펄스 이외의 상기 시스템 내에서의 신호이다.

US4896109에 있어서, 상기 광전도성 리시버들은 50옴 전송선에 직접적으로 연결되어 있다. 이러한 구성에 있어서, 이러한 장치들은 높은 임피던스를 제공하고 이에 따라 상기 선 상의 신호가 교란되지 않도록 하는 것이 가정된다. 상기 전송선이 상기 제너레이터 및/또는 리시버에 대한 상이한 기판 상에 형성되면, 상기 마이크로스트립에 대한 상기 PCE들의 근접성은 상기 선의 임피던스에 있어서의 변화를 필연적으로 유발하게 되고, 그러한 이유로 백 리플렉션들(back reflections)을 피할 수 없다. 상기 본 발명의 실시 예에 따른 시스템들은 이러한 문제들을 최소화한다.

상기 광전도성 장치들 상에서 그들을 제작하기 위한 대안과 같이, 상기 종단 저항들은 상기 전송선들의 끝에(상기 마이크로스트립 회로 그 자체 상에) 내장된(embedded) 저항들일 수 있다.

상기 종단 저항은 추가적인 전송선을 통하여 상기 제 1 광전도성 요소 및 상기 제 2 광전도성 요소 중 적어도 하나로부터 분리될 수 있다.

상기 제 1 광전도성 요소 및 상기 제 2 광전도성 요소 중 적어도 하나를 보호하도록 구성되는 적어도 하나의 과도 전압 다이오드(transient voltage diode)를 더 포함할 수 있다.

상기 제 1 광 전도성 요소는 펌프 빔(pump beam)의 방사(radiation)를 수신하는 제너레이터이고, 상기 제 2 광전도성 요소는 프로브 빔의 방사(radiation)를 수신하는 리시버이고, 상기 펌프 빔 및 프로브 빔은 동일한 소스에서 방출되며, 상기 펌프 빔의 경로 길이를 다르게 하도록 구성되는 딜레이 라인(delay line)을 더 포함하는 반사계는 상기 프로브 빔의 경로길이에 따라 달라지고 또는 그 반대일 수 있다.

제 2 실시 예에 있어서, 본 발명은 장치의 테스트를 가능하게 하는 반사계를 제공하고, 상기 반사계는

펄스 방사 소스;

상기 펄스 소스로부터 조사(irradiation)에 응답하여 펄스를 출력하도록 구성된 제 1 광전도성 요소(photoconductive element);

펄스를 수신하도록 구성된 제 2 광전도성 요소; 및

상기 제 1 광전도성 요소로부터 상기 피 시험 장치(device under test) 쪽으로 상기 펄스를 향하게 하고 상기 피 시험 장치로부터 반사된 상기 펄스를 상기 제 2 광전도성 요소 쪽으로 향하게 하도록 구성된 전송선 배열을 포함하고,

상기 전송선은 별개의 단자들(terminals)에서 제공되는 상기 제 1 및 제 2 요소들 및 제 3 단자에서 제공되어 상기 장치로의 입력을 가지는 세개의 단자 배열을 가진다.

상기 DUT는 상기 제 3 단자에 직접적으로 또는 간접적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 상기 DUT로의 상기 입력은 상기 DUT에 연결된 추가적인 전송선을 포함할 수 있다.

상기 제너레이터로부터 상기 리시버로의 전자적 펄스의 직접적인 전송이 발생할 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시 예들에 따른 반사계에 있어서, 상기 제너레이터로부터 리시버로의 상기 경로 길이는 상기 제너레이터로부터 상기 DUT로 상기 리시버에로의 경로 길이보다 충분히 짧다. 따라서, 상기 시간 도메인에 있어서 상기 두 펄스들 또는 신호들 간의 오버랩은 존재하지 않고, 따라서 밖으로 향하는 펄스들 또는 신호들과 반사되는 신호들간의 간섭 또는 혼란은 발생하지 않는다.

일 실시 예에 있어서, 상기 제너레이터로부터 상기 리시버에 대한 상기 DUT로의 상기 경로 길이는 상기 제너레이터로부터 상기 리시버로의 상기 경로 길이의 적어도 두배이다.

일 실시 예에 있어서, 상기 세개의 포인트 전송선 배열은 Y-스플리터(splitter) 설계로 알려진 Y의 형태이다. 상기 설계는 또한 각각의 장치의 활동 영역들로 펌프 빔 및 프로브 빔을 포커스 하기 위해 사용되는 비구면 렌즈에 대하여 충분한 제너레이터 및 리시버 간의 특정한 최소 물리적 분리를 유지하기 위하여 쓰일 수 있다. 즉, 상기 장치 분리는 적어도 상기 포커싱 렌즈의 지름과 동일하여야만 한다. 상기 세개의 단자 배열을 가지는 전송선은 V의 형태일 수 있다.

상기 전송선(transmission line)은 와이(Wye) 또는 델타(Delta) 스플리터(splitter)를 포함할 수 있다.

추가적 실시 예에 있어서, 상기 제너레이터에 대한 상기 들뜸(excitation) 빔(pump beam) 및 상기 리시버에 대한 상기 들뜸(excitation) 빔(probe beam)은 더 가까운 장치 간격(device spacing)을 허용하기 위하여 안쪽으로 굽어질 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예들에 따른 장치들은 광전도성 반도체 기판을 통하여 생성되거나 수신된 펄스의 어떠한 전송도 방지하도록 한다. 상기 신호는 100Ω 마이크로스트립 트랙와의 본드-와이어에 의하여 즉각적으로 상기 광전도체 전극으로부터 멀어지는 방향으로 향하게 된다.

상기 전송선 배열은 상기 종단 저항들과 결합되어 사용될 수 있다.

제 3 실시 예에 있어서, 본 발명은 장치의 테스트를 가능하게 하는 반사계를 제공하고, 상기 반사계는

펄스 방사 소스;

펄스를 수신하도록 구성된 제 2 광전도성 요소; 및

상기 제 1 광전도성 요소로부터 상기 피 시험 장치(device under test)로 상기 펄스를 향하게 하고 상기 피 시험 장치로부터 반사된 상기 펄스를 상기 제 2 광전도성 요소로 향하게 하도록 구성된 전송선 배열을 포함하고,

적어도 하나의 광전도성 요소는 제 1 기판(substrate)의 제 1 표면 상에 제공되는 전극들(electrodes)의 쌍을 포함하고, 상기 전송선 배열은 제 2 기판의 제2 표면 상에 제공되며,

상기 적어도 하나의 광전도성 요소 및 상기 전송선 배열 간에 펄스의 통신이 존재하도록 상기 제 1 및 제2 표면들은 상호 대향하도록 제공된다.

위의 배열은 광전도체의 윗면이 상기 마이크로스트립 회로 상으로 엎어져 위치한 플립-플롭 배열이다. 마이크로스트립/스트립라인 도파관들과 같이, 플립칩 마운팅은 상기 광전도체들을 공면(co-planar) 도파관들에 연결하기 위하여 사용될 수 있다. 상기 광-전도성 요소 및 상기 마이크로스트립 간의 상기 전자적 연결은 아래의 평범한 플립칩 방법들 중 하나를 사용하여 형성될 수 있다:

- 리플로우 솔더링(reflow soldering)

- 전도성 에폭시(conductive epoxy)

- 인듐 볼 범프(indium ball bumps)

- 와이어 볼 범프(wire ball bumps)

리플로우 솔더(reflow solder) 프로세스의 경우에 있어서, 솔더 페이스트(solder paste)는 스텐실 프린팅 또는 몇몇의 다른 증착(depositon) 방법을 사용하여 상기 마이크로스트립 PCB 상의 접촉 패드들상에 증착된다. 상기 페이스트가 상기 칩 및 상기 PCB 모두에 접촉하도록 상기 칩은 상기 PCB쪽으로 엎어지도록 위치한다. 그리고 상기 어셈블리는 상기 둘간의 연결부분을 형성하는 상기 솔더를 녹이기위하여 오븐에서 가열된다.

전도성 에폭시를 사용하는 방법은 유사하다, 그러나 상기 에폭시를 경화(cure)시키기 위하여 낮은 온도가 사용될 수 있다.

상기 플립-칩 구조(geometry) 내에 있는 광전도체들을 광학적으로 들뜨게 하기 위하여, 상기 PCB 어셈블리를 통해 상기 광전도체의 활성 영역에 광학적 접근을 제공하기 위하여 상기 PCB 내에 작은 홀을(예를 들어, 레이저-드릴과 같은 드릴을 사용하여) 제공하는 것이 요구된다.

상기 제 1 기판의 상기 제1 표면 상에 제공된 전극들의 쌍을 포함하는 적어도 하나의 광 전도성 요소의 조명을 허용하기 위해 홀이 상기 제 2 기판 내에 위치할 수 있다.

상기 구성에서, 상기 제 1 기판 아래로 연장되는 상기 전송선의 부분들은 상기 제 1 기판 아래로 연장되지 않는 부분들보다 더 얇을 수 있다.

상기 광전도체에 광학적 접근을 제공하는 다른 방법은 투명한(transparent) 기판상에 상기 광전도성 레이어를 제작하는 것이다. 이는 1μm 에피레이어(epilayer)를 GaAs 웨이퍼로부터 융용 석영(fused quartz) 웨이퍼로 전달하기 위한 에피택셜 리프트오프(epitaxial liftoff) 방법을 사용하여 가능하다.

추가적 실시예에 있어서, 반사계 시스템은 복수의 반사계를 포함하도록 제공되고, 복수의 반사계들에 대한 상기 광전도성 요소들이 동시에 플립-칩 접착(bond)되도록 단일 공동 제 1 기판(single common first substrate)은 상기 복수의 반사계에 대하여 제공된다.

위에서 설명한 것은 다수의 광전도성 요소들이 단일 반도체 다이(single semiconductor die) 상에 형성되는 멀티-채널 TDR 시스템을 제공하고, 상기 다이는 펄스들을 상기 피 시험 장치 상의 다양한 테스트 포인트(일반적으로 멀티-핀 IC)로 전달하거나 또는 그로부터 전달하는 마이크로웨어(microware) PCB 회로에 플립-칩 마운트되어 있다. 광전도성 요소들의 전극들은 솔더 볼 범프(solder ball bumps), 전도성 에폭시, 인듐 볼 범프(indium ball bumps) 또는 와이어 볼 범프(wire ball bumps) 중 에서 선택된 플립-칩 본딩(flip-chip bonding) 방법에 의하여 상기 전송선에 연결된다.

상기 복수의 반사계들을 포함하는 반사계 시스템은, 복수의 반사계에 대한 상기 광전도성 요소들이 동시에 플립 칩 본딩(flip chip bonding) 되도록 단일 공동 제 1 기판이 상기 복수의 반사계에 대하여 제공될 수 있다.

상기 복수의 반사계 들은 서로 평행하게 배열될 수 있다.

US 4896109에 있어서, 광전도성 장치들의 선형 배열이 단일 전송선을 따라 위치한 것으로 설명되어 있다. 펄스 제너레이터는 상기 전송선의 한쪽 끝에서 발견된다. 상기 리시버 장치들은 상기 제너레이터 및 상기 DUT 사이에 상기 전송선을 따라서 측정 포인트들에 위치하여 있다.

반도체 기판들의 높은 유전율은 100Ω 전송선들의 설계를 어렵게 한다. 공면 설계들은 방사(radiation) 손실에 시달리고 마이크로스트립 설계는 매우 얇은 트랙-폭을 요구한다. 큰 반사 또는 삽입 손실을 생성하는 것 없이 동축 선에 반도체 기판 상의 전송-선을 연결하는 것 또한 어렵다.

본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 위의 문제들은 상기 반도체 상의 간섭하는 도파관들이 없는 낮은 유전율 (PTFE 기반의) 기판들(타코닉(Taconic) TLY5 또는 로져스(Rogers) RO4000이 고주파수 전송선들이 제작될 수 있는 구리를 입힌 소재들의 적합한 예들이다.) 상에 형성된 마이크로스트립 도파관들에 직접적으로 상기 광전도성 요소들을 연결하는 것에 의하여 적어도 부분적으로 대처된다. 일 실시 예에 있어서, 상기 유전율 ε_r은 10 이하이다. 상기 전송선 배열은 10 이하의 유전율을 가지는 기판 상에 제공될 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 상기 펌프 빔의 경로 길이는 상기 프로브 빔의 그것에 관하여 달라지고, 그 반대도 마찬가지이다. 이러한 변화를 달성하기 위한 종래 기술은 스테퍼-모터로 작동하는 광학적 딜레이를 사용하는 것을 포함한다. 이러한 방식은 위치에서 위치로 상기 광학적 딜레이 광학 장치를 옮기기 위해 사용되는 시간에 따라 측정율을 제한한다.

일 실시 예에 있어서, 상기 시스템은 EP 1543372에서 설명된 바와 같이 유리 롬보이드(glass rhomboid)를 진동함으로써(oscillating) 상기 광학적 딜레이가 얻어지는 소위 “빠른 스캐닝” 시스템을 포함한다. 이는 고율의 데이터 수집을 허용한다. 그러나, 회전하는 빠른-스캐닝 솔루션을 사용함으로써 얻을 수 있는 최대 지연의 길이는 반도체 장치의 충분한 특성에 대하여 불충분할 수 있다. 실시 예들에 따른 추가적인 시스템들은 빠른 스캐닝 광학 딜레이를 제 2 장-거리 “느린” 선형 스테이지-기반 광학 딜레이와 결합한다. 그러면, 상기 전체적인 광학적 딜레이는 상기 빠르고 느린 딜레이들로부터의 합계이다. 상기 취득 방법은 긴 딜레이 위치의 각 값에서 적어도 하나의 빠르게 스캔된 취득 파형을 수집하는 단계를 포함한다. 각 긴-딜레이 위치로부터의 상기 파형들은 상기 빠른-스캐닝 딜레이 하나에 의하여 다루어지는 것 보다 더 긴 범위를 다루는 종합적인 파형을 생성하기 위하여 제어하는 PC 내에 결합된다. 이러한 방법으로, 150mm가 넘는 광학적 딜레이가 얻어진다. 이러한 방법은 “하이브리드” 스캐닝 방법으로 언급된다. 상기 딜레이 라인은 빠른 스캐닝 딜레이 섹션 및 느린 스캐닝 딜레이 섹션을 포함하고, 상기 빠른 스캐닝 딜레이 섹션은 진동하는 유리 롬보이드(oscillating glass rhomboid)에 의하여 제공되고, 상기 느린 스캐닝 딜레이 섹션은 선형 딜레이 라인을 포함할 수 있다.

US 4 896 109는 어떻게 DC 전압이 상기 펄스-생성 장치를 바이어스(bias) 하기 위해 사용되는지를 설명한다. 광학적 절단(optical chopping) 및 위상-검출(phase-sensitive detection)이 상기 신호 측정 시스템의 감도 및 분리도(selectivity)(w.r.t. 노이즈)를 향상시키는 수단들로 상기 문헌 내에 공개되어 있다.

그러나, 상기 신호가 상기 시간의 50%에 대하여 작동이 안됨에 따라서 광학적 절단은 상기 시스템 처리량을 불필요하게 줄인다.

제 4 실시 예에 있어서, 본 발명은 장치의 테스트를 가능하게 하기 위한 반사계를 제공하고, 상기 반사계는

펄스 방사 소스;

상기 제 1 광전도성 요소가 초크 저항(choke resistor)을 통하여 바이어스 되도록 배열된 초크 저항-상기 초크 저항은 적어도 100Ω의 저항을 가짐-;

펄스를 수신하도록 구성된 제 2 광전도성 요소; 및

상기 제 1 광전도성 요소로부터 상기 피 시험 장치(device under test)로 상기 펄스를 향하게 하고 상기 피 시험 장치로부터 반사된 상기 펄스를 상기 제 2 광전도성 요소로 향하게 하도록 구성된 전송선 배열을 포함한다.

상기 초크 저항은 상기 제 1 광전도성 요소에서 상기 광전도 갭의 상기 광학적 들뜸(excitation) 이후의 상기 전류 흐름을 제한한다.

순수한, 단일-결정 광학적 활동 반도체들은 일반적으로 1ns를 넘는(또는 간접적인 밴드 갭을 가지는 다른 소재들 또는 Si의 예에 있어서 >1μs)전하-캐리어 수명을 가진다. 이는 피코초(picosecond) 전기적 펄스들의 생성 또는 측정에 대하여 너무 길다. 그러한 반도체들의 전하 캐리어 수명을 줄이기 위해 소재를 방사로 손상시키는 것, 이온-주입(ion implantation), 저온 성장 또는 양자 도트들과 같은 다른 구조의 매립(embedding)을 사용하는 것이 알려져 있다. 이러한 방법으로, 1 피코초 아래의 캐리어 수명이 가능하다. 그러나, 고 전기장의 인가하에서 자유전자는 이러한 수단에 의하여 비 효율적으로 포획된다. 이러한 낮은 수명 소재들이 광전도성 펄스 제너레이터들을 제작하기 위해 사용될 때, 결과적인 펄스들은 바이어스되지(unbiased) 않은 소재들의 특성들로부터 예측되는 것 만큼 짧지 않지 않다는 것이 알려졌다.

상기 위의 실시 예에 있어서, 초크 저항은 피코 초 보다 작은 펄스들(sub picosecond pulses)의 생성을 가능하게 하기 위하여 전류의 흐름을 제한하기 위해 사용된다. 따라서, 본질적으로 낮은 캐리어 수명을 가진 캐리어를 가진 반도체 기판을 형성할 필요는 모면된다.

*위에서 설명된 종단 저항 또는 저항들은 상기 초크 저항과 결합되어 사용될 수 있다. 위에서 설명된 전송선 배열은 상기 초크 저항 및/또는 종단 저항들과 결합되어 사용될 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 상기 초크 저항은 상기 광전도성 장치의 상기 기판에 직접 집적화되고 장치 전극을 향해 직접 이웃할 수 있다. 다른 실시 예에 있어서, 상기 초크 저항은 다른 기판 상에 제공되고 상기 광전도체로의 연결은 본드-와이어, 표면 마운트 연결 및 그 외의 방법들을 사용하여 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시 예 들에 따른 방법들은 펄스 제너레이터에 AC 바이어스를 사용한다. 그리하여, 상기 리시버 장치로부터 직접 측정된 상기 신호 상에 위상 검출을 사용하는 것이 가능하다. 상기 펌프 및 프로브 빔들은 연속적으로 남는다. 따라서, 처리량은 최대가 된다. 상기 레이저는 ~80MHz 의 반복 율(repetition rate)에서 피코 초 아래의 펄스들의 열을 생성하는 것이 주목되어야 한다. 이는 전자적 장치 또는 디지털 샘플링 시스템의 응답 율(response rate) 보다 매우 빠르다. 상기 80MHz는 상기 JFET 사전-증폭기의 입력 케페시턴스(capacitance)에 의하여 완벽히 다듬어진다(smoothed out). 따라서, 상기 빔은 상기 취득 시스템의 관점으로부터 연속적인 것으로 다루어질 수 있다. 광학적 절단이 사용될 때, 상기 빔은 상기 시간의 50%에 대하여 차단되고, 그러한 시간동안 광학적 전력은, 사실상, 낭비된다. AC 바이어스 변조를 사용하는 것은 어떠한 광학적 전력의 낭비도 방지한다.

상기 제 1 광전도성 요소는 제너레이터로서 구성되고, 상기 제 2 광전도성 요소는 리시버로서 구성되며, 상기 반사계는 상기 제너레이터에 AC 바이어스를 제공하기 위한 AC바이어스 유닛(AC bias unit) 및 상기 리시버로부터 직접 측정된 상기 신호에 대한 위상 검출(phase-sensitive detection)을 수행하도록 구성된 위상 검출 유닛(phase-sensitive detection unit)을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예 들에 있어서 사용되는 상기 타입의 리시버들은 일반적으로 상당히 높은 ~ 1 Mohm의 소스 임피던스를 가진다. 상기 리시버의 상기 출력 신호를 증폭하기 위한 사전-증폭기를 포함하는 실시 예들에 있어서, 상기 사전-증폭기는 가급적 상기 신호 소스를 측정하기 위한 높은 입력 임피던스를 가진다. 상기 사전-증폭기의 상기 입력 임피던스는 주로 이의 입력 케페시턴스에 의하여 결정된다. JFET 버퍼를 사용하여, ~5pF의 입력 케페시턴스가 제공된다.

추가적 실시 예에 있어서, 1Mohm의 임피턴스에 대하여,

바이어스 주파수

여기서, C=5pF 이고 Z=1Mohm이다.

이는 상기 시스템에 대한 이상적인 바이어스 주파수가 결정되게 한다. 높은 주파수들에서, 상기 JFET의 상기 입력 케페시턴스는 상기 소스에 낮은 임피던스를 제공하고, 그리하여 신호 진폭을 감소시킨다. 낮은 주파수들에서, 상기 위상 검출에 긴 신호 집적화 시간이 필요하고, 그리하여 상기 측정 율을 제한한다.

US4896109, 도 2, 아이템 33은 RF-초크와 같이 사용된 인덕터를 언급한다. 더하여, 상기 광전도체와의 집적화는 설명되지 않았다.

상기 제 2 광전도성 요소는 리시버로서 구성되고, 상기 반사계는 상기 리시버의 상기 출력을 증폭하는 증폭기 및 상기 증폭기에 AC 바이어스 주파수에서 적어도 100,000 옴의 입력 AC 임피던스를 제공하도록 구성된 유닛을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 있어서 시스템들에는 저항이 사용된다. 상기 저항은 주파수에 대하여 일정한 임피던스를 가질 수 있어서, 이는 저 주파수들에서 이의 전류 차단 행위를 유지할 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 상기 임피던스는 상기 광전도체 내의 전하 캐리어에 대하여 주파수들에 대한 높이에서 (1/재결합 시간)에 이르기까지 유지되어야 한다. GaAs에 있어서, 상기 재결합 시간은 ~1ns이고, 그에 따라, 일 실시 예에 있어서 상기 초크 임피던스는 주파수들에 대한 높이에서 1GHz 또는 그 쯤에 이르기까지 유지되어야만 한다. 일 실시 예에 있어서, 상기 임피던스는 상기 AC 바이어스 주파수에서 최소 100,000ohm이다.

본 발명의 실시 예들에 있어서, 광섬유가 상기 광전도성 장치들에 광학 들뜸을 제공하기 위하여 사용된다. 특정 실시 예들에 있어서, 단일 모드 섬유들이 사용된다. 상기 섬유들은 또한 펄스가 상기 섬유들을 통하여 지나가는 것과 같은 상기 펄스의 분산 효과를 무효화하기 위하여 분산 보상되어 있을 수 있다. 편광 유지형 광섬유들(polarisation-maintaining fibres)이 또한 상기 섬유들의 움직임에 따른 상기 신호에 있어서의 변동을 방지하기 위하여 사용될 수 있다.

본 발명의 일부 실시 예들에 있어서, 상기 광전도성 장치들은 와이어-본딩을 사용하여 상기 도파관들에 연결된다. 상기 본드-와이어는 상기 신호의 대역폭을 제한하는 인덕턴스를 가져, 따라서 상기 인덕턴스는 가급적 최소화되어야 한다. 이러한 이유에서, 웨지 본딩 방법(wedge bonding method)이 볼 본딩(ball bonding)보다 선호된다. 리본 본딩(ribbon bonding)은 이러한 연결의 인덕턴스를 최소화하는 훨씬 더 선호되는 수단이다. 리본 본딩은 와이어 본딩에 선호되는데, 리본은 와이어보다 낮은 인덕턴스를 가지기 때문이다. 웨지 본딩은 리본 본드를 만드는 보통의 방법이다(일반적으로 원형 크로스-섹션 와이어와 사용되는 볼 본딩과는 대조적으로). 광전도성 요소들은 와이어 본드들 또는 리본 본드들에 의하여 상기 전송선 배열에 결합될 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 상기 광전도성 소재의 상기 기판은 열처리되어 있다(annealed). 상기 광전도성 소재(또는 광전도성 요소들)의 기판은 GaAs, InP, GaInAs 또는 다른 Ⅲ-Ⅴ합금들(alloys)일 수 있다.

광전도성 장치들은 그들의 고-주파수 한계에서 일반적으로 부드러운 분리(roll-off) 를 가진다. 이는 <70GHz 범위 내에서 생성되고 검출된 전력의 대부분이 자리잡고 있음에도 불구하고, 신호 전력의 작은 양은 이보다 높은 주파수임을 의미한다. 상기 시스템의 상기 높은 동적 범위는 상기 신호에 대한 상기 매우 높은 주파수 컨텐츠가 상기 시스템의 상기 상승 시간(rise time)을 측정된 펄스 그대로를 사용하여 얻어진 것을 넘어서 향상 시키도록 사용될 수 있음을 의미한다.

일 실시 예에 있어서, 광학 연결은 상기 장치들로 상기 광학 배열을 조율하기 위해 사용되는 두개의 정렬된 거울들과 함께 조준된 자유-공간 빔(collimated free-space beam)을 사용하여 만들어 질 수 있다(즉, 상기 장치는 고정된 피그-테일 배열을 사용하여 상기 섬유들에 연결되지 않는다). 이는 상기 디바이스 블록(상기 제너레이터 및 리시버 PCE들, 상기 Y-스플리터 및 상기 동축 커넥터로의 마이크로스트립 “스파크 플러그”를 포함)이 쉽게 대체될 수 있음을 의미한다.

일 실시 예에 있어서, 상기 전류의 성능을 특성 짓는 수단과 같은 상기 제너레이터 장치를 통하는 상기 전류가 측정된다. 상기 제너레이터로 ESD 손상이 발생함에 따라, 상기 제너레이터를 통하는 상기 광전류는 변경된다.

추가적 실시예에 있어서, 상기 리시버 광전도체가 레이져 빔(baser beam)에 의하여 비추어 질 때 테스트 신호가 상기 검출 신호에 통하여 연결된 상기 리시버 장치로의 접지(ground connection )로 주입된다. 상기 테스트-신호의 크기는 상기 리시버 장치의 성능에 대한 암시(indication)를 제공한다.

위의 두개의 테스트 방법을 사용하여, ESD 손상 또는 다른 품질 하락에 따른 장치의 상태에 있어서의 변화에 대한 체크가 가능하다.

고도로 평행할 수 있는 아키텍쳐는 많은 펄스 제너레이터/리시버들로 공급된 광학 전력을 분배하는 평면 광 회로(planar light circuits; PLC)를 요구할 수 있다. 추가적 실시 예에 있어서, 결점 분석 툴(Fault Analysis tool; FA-tool)은 1.55μm(um) 섬유 레이저에 기반할 수 있다. 이러한 시스템은 광학 벤치 또는 캐스팅에 대한 필요를 방지하기 위해 섬유-기반 빠른-스캔 딜레이 라인 및 “U”벤치 선형 딜레이를 더 포함할 수 있다.

제 5 실시 예에 있어서, 본 발명은 장치 상의 반사계(reflectometry) 테스트를 수행하는 방법을 제공하고, 상기 방법은,

펄스 방사 소스를 제공하는 단계;

상기 펄스 소스로부터 조사(irradiation)에 응답하여 펄스를 출력하도록 구성된 제 1 광전도성 요소(photoconductive element)를 제공하는 단계;

상기 제 1 광전도성 요소가 초크 저항(choke resistor)을 통하여 바이어스 되도록 배열된 초크 저항을 제공하는 단계-상기 초크 저항은 적어도 100Ω의 저항을 가짐-;

펄스를 수신하도록 구성된 제 2 광전도성 요소를 제공하는 단계;

상기 제 1 광전도성 요소로부터 피 시험 장치(device under test)로 상기 펄스를 향하게 하고 상기 피 시험 장치로부터 반사된 상기 펄스를 상기 제 2 광전도성 요소로 향하게 하는 단계를 포함한다.

제 6 실시 예에 있어서, 본 발명은 장치에 대한 반사계(reflectometry) 테스트를 수행하는 방법을 제공하고, 상기 방법은,

펄스 방사 소스를 제공하는 단계;

전송선을 사용하여 상기 제 1 광전도성 요소로부터 피 시험 장치(device under test)로 상기 펄스를 향하게 하고 상기 피 시험 장치로부터 반사된 상기 펄스를 상기 제 2 광전도성 요소로 향하게 하는 단계; 및

상기 전송선의 임피던스를 맞추도록 구성된 상기 전송선에 대하여 제공되는 종단 저항(termination resistance)을 제공하는 단계를 포함한다.

제 7 실시 예에 있어서, 본 발명은 장치에 대한 반사계(reflectometry) 테스트를 수행하는 방법을 제공하고, 상기 방법은,

펄스 방사 소스를 제공하는 단계;

전송선을 사용하여 상기 제 1 광전도성 요소로부터 피 시험 장치(device under test)로 펄스를 향하게 하고 상기 피 시험 장치로부터 반사된 펄스를 상기 제 2 광전도성 요소로 향하게 하는 단계를 포함하고, 상기 전송선은 별개의 단자들(terminals)에서 제공되는 상기 제 1 및 제 2 요소들 및 제 3 단자에서 제공되는 상기 장치로의 입력을 가지는 세개의 단자 배열을 가진다.

제 8 실시 예에 있어서, 본 발명은 장치에 대한 반사계(reflectometry) 테스트를 수행하는 방법을 제공하고, 상기 방법은,

펄스 방사 소스를 제공하는 단계;

전송선을 사용하여 상기 제 1 광전도성 요소로부터 피 시험 장치(device under test)로 상기 펄스를 향하게 하고 상기 피 시험 장치로부터 반사된 상기 펄스를 상기 제 2 광전도성 요소로 향하게 하는 단계를 포함하고,

여기서 적어도 하나의 광전도성 요소는 제 1 기판(substrate)의 제 1 표면 상에 제공되는 전극들(electrodes)의 쌍을 포함하고, 상기 전송선 배열은 제 2 기판의 제2 표면 상에 제공되며,

위에서의 실시예들에 따른 시스템들은 아래와 같은 다양한 사용들에 적용될 수 있다:

1. 결점 분석 툴 - 장치 상의 핀들의 단일 쌍을 탐지. 수동 포지셔닝이 사용됨.

2. 품질 보증 툴 - IC 기판들의 집단으로부터 중요한 샘플을 테스트하기 위한 반-자동 툴

3. 대량 생산(High Volume Manufacture) - 다이(die)에 집적화되기 전에 모든 패키지를 테스트 하기 위한 고-처리량 시스템

도 1은 반사계의 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반사계의 상세한 도면이다.
도 3은 도 2의 반사계의 프로브를 도시하는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반사계의 더욱 상세한 도면이다.
도 3a는 도 2 및 도 3의 반사계 내에 사용되는 마이크로스트립 전송선의 변형을 도시한 도면이다.
도 4는 기판상에 상기 전송선에 대하여 제공된 광전도성 요소를 나타내는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반사계의 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반사계에 있어서 사용을 위한 전송선 및 광전도성 요소의 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반사계의 3D 도면이다.
도 7은 도6의 도면의 확대 부분도이다.
도 8은 마이크로스트립 및 광전도성 요소 간의 본딩(bonding)을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 트랜시버 구성을 가지는 반사계의 선화 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 트랜스시버 구성을 가지는 반사계의 개념도이다.
도 11은 플립-칩 테크닉을 사용하는 전송선에 본드되어 있는 광전도성 요소들이 나타난 본 발명의 일 실시 예에 따른 반사계의 도면이다.
도 12는 광전도성 제너레이터 아래의 메탈 트랙들을 도시하기 위한 투명한 광전도성 제너레이터를 가지는 도 11의 반사계의 도면이다.
도 13은 광전도성 리시버 아래의 와이어링(wiring)을 도시하기 위한 투명한 광전도성 제너레이터를 가지는 도 11의 반사계의 도면이다.
도 14는 광전도성 요소들이 플립-칩 테크닉을 사용하여 본드된 본 발명의 일 실시 예에 따른 멀티-채널 반사계의 도면이다.
도 15는 도 14의 확대된 영역을 나타내는 도면이다.
도 16은 광학적 입력을 가지는 도 14의 반사계의 밑면을 도시하는 도면이다.
도 17a는 본 발명의 추가적 실시 예에 따른 테스트 시스템을 나타내는 도면이다.
도 17b는 도 17a의 시스템의 광전도성 에미터의 상세도이다.
도 17c는 도 17a의 시스템의 광전도성 디텍터의 상세도이다.
도 18a는 도 17a의 시스템에 있어서 사용될 수 있는 와이 스플리터(wye splitter)의 도면이다.
도 18b는 도 17a의 시스템에 있어서 사용될 수 있는 델타 스플리터(delta splitter)의 도면이다.
도 19는 도 17a의 마이크로스트립 및 마이크로 스트립 기판의 도면이다.
도 20은 RF 흡수 소재를 가지는 도 5의 요소의 도면이다.
도 21은 TVS 다이오드(diode)를 가지는 본 발명의 일 실시 예에 따른 시스템에 있어서의 사용에 대한 광전도성 디텍터 회로의 도면이다.

본 발명은 이하의 제한되지 않는 실시 예들의 참조와 함께 설명될 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 테스트 장치의 도면이다. 광전도성 요소(photoconductive element)(1)은 전송선(transmission line)을 따라 피 시험 장치(device under test; DUT)(5)로 펄스를 보낸다. 일 실시 예에 있어서, 제 1 광전도성 요소에 의하여 출력되는 펄스는 10GHz 에서 10THz까지의 주파수 범위에 있다. 추가적 실시 예에 있어서, 상기 주파수 범위는 50GHz에서 500GHz까지이다.

상기 DUT는 전송선을 따라 광전도성 리시버(3)으로 상기 신호를 되돌려 반사한다. 상기 반사 펄스를 측정함으로써, 상기 DUT에 어떠한 문제가 있는지를 결정하는 것이 가능하다. 상기 신호는 쇼트 또는 개방 회로와 같은 일부 결점(defect)이 있다면 반사되게 된다. 일반적으로, 상기 DUT는 테스트를 필요로하는 많은 접함(contacts)을 포함하게 된다. 상기 제너레이터(1)과 같이 사용되는 상기 광전도성 요소(1) 및 상기 리시버와 같이 사용되는 광전도성 요소는 그에 적당히 위치하게 된다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 테스트 시스템을 도시한다. 어떠한 불필요한 반복도 방지하기 위하여, 비슷한 참조 번호들은 비슷한 특성을 표시하기 위하여 사용된다. 광전도성 요소(1)는 방사를 전송선 어셈블리(7) 내로 향하게 하고, 방사(radiation)는 DUT(5)로부터 전송선 어셈블리(7)을 통하여 광전도성 리시버(3)로 되 반사된다.

상기 시스템은 레이저를 포함한다. 상세한 실시 예에 있어서, 이는 800nm파장 근처에서 작동하는 모드-동기된(mode-locked) 피코 초 이하(sub-picosecond)의 레이저 시스템이다. 그리하여, 레이저21의 출력은 그룹 속도 분산 보상기(group velocity dispersion compensator; GVDC) 유닛(23) 내로 향한다. GVDC 유닛(23)은 레이저(21)에 의하여 방출되는 펄스를 알리도록(chirp) 사용된다. 상기 펄스는 광섬유들을 통하여 지나가게 된다. 상기 펄스가 광섬유들을 지나가는 동안 상기 펄스는 왜곡될 수 있어서(stretched), 그에 따라 상기 섬유들 내에서 유발되는 어떠한 변형에 대하여도 보상하도록 상기 펄스를 압축하기 위해 상기 GVDC 유닛(23)이 그곳에 있다.

그리고는, 상기 펄스는 빔 스플리터(beamsplitter)(25)를 통하여 경로(27)를 따르는 프로브 펄스(probe pulse) 및 경로(29)를 따르는 펌프 펄스(pump pulse)로 분리된다. 상기 펌프 펄스는 제너레이터를 들뜨도록 사용되고 상기 프로브 펄스는 리시버를 들뜨게 하도록 사용된다. 상기 펄스의 주파수들의 범위를 시도해 보기 위하여(sample), 상기 펌프 및 프로브 펄스 간의 광학적 딜레이를 다르게 하는 것이 요구된다. 이는 빠른 스캐닝 광학 딜레이 라인(rapid scanning optical delay line)과 같은 딜레이 라인(31)을 사용함으로써 수행된다. 상기 딜레이 라인(31)은 상기 펌프 펄스 또는 상기 프로브 펄스의 경로 중 어느 하나에 제공될 수 있다. 상기 특정 실시 예에 있어서, 이는 상기 프로브 펄스(27)의 경로 내에 제공될 수 있다. 상기 딜레이 라인(31)은 EP 1543372에 설명된 검류계 구동부(galvanometer driven part)(35) 및 선형 스테이지 느린 스캐닝 부(linear stage slow scanning part)(33)의 두 경로를 가진다.

느린 스캐닝 부(33) 및 검류계 구동 부(35)의 결합은 긴 길이에 대해 스캔되도록 지연을 허용하는 반면에 고율의 데이터 수집을 허용한다. 상기 취득 방법은 긴 딜레이 위치의 각 값에서 적어도 하나의 빠르게 스캔된 취득 파형들을 수집하는 단계를 포함한다. 각 긴-딜레이 위치로부터의 상기 파형들은 상기 빠른-스캐닝 딜레이 하나에 의하여 다루어지는 것 보다 더 긴 범위를 다루는 종합적인 파형을 생성하도록 제어하는 PC(81) 내로 결합된다. 이러한 방법으로, 150mm를 넘는 광학적 딜레이들이 얻어진다.

일단 상기 프로브 빔이 딜레이(31)를 통하여 지나가면, 상기 프로브는 상기 빔을 상기 광전도성 리시버(3)로 전달하는 단일 모드 편광 유지형 광섬유(single mode polarisation maintaining optical fibre) 내로 연결된다. 상기 펌프 빔은 또한 단일 모드 편광 유지형 광섬유 내로 연결되고 상기 제너레이터 쪽으로 향하게 된다.

*상기 프로브 펄스를 전송하는 상기 광섬유의 출력상은 상기 광섬유의 근적외선 빔(near infra red beam) 출력을 조준된 빔(collimated beam) 내로 연결하는 시준기(collimator)(36)이다. 그리고는, 이는 근적외선 방사를 광전도성 리시버(3)로 향하게 하는 렌즈(37)로 출력된다. 광전도성 리시버(3)는 상기 광전도성 리시버(3)의 출력 신호를 수신하는 JFET 버퍼 트랜지스터(71)를 포함한다. 그리고는, 상기 출력 신호는 사전-증폭기(pre-amplifier)(73)를 통하여 지나간다.

광전도성 리시버(3)는 일반적으로 ~1Mohm의 매우 높은 소스 임피던스를 가지게 된다. 사전-증폭기(pre-amplifier)(73)는 상기 광전도성 리시버(3)의 출력 신호를 증폭하도록 사용된다. 사전-증폭기(73)는 상기 신호 소스를 측정하도록 높은 입력 임피던스를 가급적 가진다. 상기 사전-증폭기(73)의 상기 입력 임피던스는 그의 입력 케페시턴스(capacitance)에 의하여 주로 결정된다. JFET 트랜지스터 버퍼(71)를 사용하여, ~5pF의 입력 케피시턴스가 제공된다.

상기 펌프 펄스는 상기 섬유들의 근적외선 펌프 빔 출력을 조준된 빔 내로 연결하는 시준기(41) 내로 향하여 진다. 그리고는, 상기 빔은 렌즈(43)에 의하여 제너레이터, 즉 광전도성 요소(1)로 포커스된다.

리시버, 즉 광전도성 리시버(3) 및 제너레이터, 즉 광전도성 요소(1) 모두 전송선으로 연결되고, 상기 실시 예에서 전송선은 마이크로스트립(microstrip) 도파관(waveguide) Y-접합(junction)(45)이다. 마이크로스트립 도파관 Y-접합은 제1암(arm)(47)을 포함하고, 제 1 암은 상기 제 1 제너레이터(1)로 연결된 100Ω 마이크로스트립 전송선 도파관, 즉 제 1 100Ω 마이크로스트립 전송선 도파관(47)이다. 마찬가지로 100Ω 마이크로스트립 전송선 도파관인 제 2 암(49)은 상기 광전도성 리시버(3)로 연결된다. 그리고, 제 3 암은 상기 마이크로스트립 도파관의 제3 암(51)을 동축 케이블 도파관으로 연결하는 인터커넥트(interconnect), 즉 동축 커넥터(53)에 연결된다. 이는 도3에 있어서 더욱 자세히 나타나 있다.

일 실시 예에 있어서, 영향력이 쇠퇴하도록 상기 제너레이터 및 리시버간의 복수의 반사들에 대한 더 많은 시간을 허용하기 위하여, 상기 DUT를 경유하는 경로는 상기 직접적인 제너레이터 리시버 경로의 길이의 두배가 되어야 한다. 예를 들어, 위에서 설명한 시스템에 있다. 일 예와 같이, 상기 DUT를 통하는 경로는 ~170mm인 반면, 상기 제너레이터에서 리시버로의 직접적인 경로는 8mm이다.

상기 마이크로스트립 도파관 Y접합(45)은 작은 중심 암을 가진 “V”형에 더 가까울 수 있다. 예를 들어, 상기 선의 상기 50-옴(ohm) 다리는 상기 인터커넥트, 즉 동축 커넥터(53)에 직접적으로 연결되는 매우 짧은 토막이다. 추가적인 실시 예에 있어서, 도 3a에 있어서 도시되는 바와 같이 임피던스들을 매칭하도록 얇은 필름 저항 네트워크를 사용하는 광대역(broadband) 50-옴 3-포트 스플리터에서 구현하는 것이 가능하다.:각 포트는 50-옴 부하를 제공하고, 도시된 바와 같이 제공된 16.7 옴 저항들이 상기 접합에 삽입된다. 이는 6dB 저항성 스플리터로 알려져 있다. 이는 광대역 주파수 특성을 가진다(즉, 이는 효율성 및 스플리터 율(splitter ratio)은 주파수에 무관하다). TDR 신호가 상기 장치를 가로지르는 두개의 이동을 생성함에 따라, 상기 스플리터에 따른 전체 손실은 12dB이다. 대조적으로, 본 실시 예에 있어서(2x100옴 포트, 1x50옴 포트) 비대칭 스플리터는 이를 통하는 각각의 패스에서 오직 3dB의 손실을 가진다(즉, 총 6dB). 따라서, 처리량 전력은 보다 평범한 대칭 설계에 비교하여 4개의 요인에 의하여 향상될 수 있다.

그리고, 동축 커넥터(coaxial connector)(53)는 동축 도파관(coaxial waveguide), 즉 동축 전송선(55)에 연결된다. 상기 동축 도파관(55)은 50Ω 도파관이다. 이는 동축 프로빙 팁(coaxial probing tip)인, 예를 들어 GGB피코프로브 모델 110H, 고주파수 프로브(57)에 연결된다. 상기 프로빙 팁(57)은 상기 피 시험 장치(5) 상의 여러 포트로 이동할 수 있다.

상기 제어 전자장치가 도2의 섹션(60)과 같이 도시되어 있다. 20Hz 오실레이터가 상기 딜레이 라인(31)으로 구동 신호를 제공한다. 그리고, 상기 딜레이 라인의 위치는 아날로그 디지털 컨버터(analogue to digital converter; ADC) (65) 로 주어진다. 33킬로헤르츠 오실레이터(67)는 AC 신호를 출력하도록 제너레이터, 즉 광전도성 요소(1)로 제공된다. 가장 간단한 형태의 제너레이터, 즉 광전도성 요소(1)는 전극의 쌍을 가지는 광전도성 기판을 포함한다. 상기 전극은 배열되어 두개의 전극 간에 광전도선 갭이 존재하게 한다. 상기 전극들을 가로질러 AC 바이어스를 인가함으로써, 방사의 근적외선(near infra-red; NIR) 펄스 빔을 통하는 조명에 따라, 피코 초 펄스가 상기 제너레이터, 즉 광전도성 요소(1)에 의하여 생성된다. 상기 오실레이터(67)로부터 상기 제너레이터, 즉 광전도성 요소(1)로의 출력을 단계적으로 증대하는 변압기(transformer)(69)가 제공된다.

상기 리시버는 상기 제너레이터에 대한 구성과 유사한 것이나, 여기서는, NIR 프로브 펄스 및 상기 DUT로부터 반사된 펄스 모두의 수령(receipt)은 전극간의 흐름에 대한 바이어스를 유발한다. 이는 먼저 JFET 버퍼 트랜지스터(71)를 통하고, 사전-증폭기(사전-증폭기(pre-amplifier))(73)를 통하고, 위상 검출(Phase sensitive detection; PSD)를 통하고 아날로그 디지털 컨버터(65)를 통하여 PC(81)로 지나간다. 상기 위에서 설명된 실시 예에 있어서, 위상 검출은 디지털화(digitisation) 이후 시스템 PC 내에서 수행된다. 그러나, 락-인 증폭기(lock-in amplifier)의 사용과 같은 다른 테크닉이 사용될 수 있다.

도 4는 보다 상세하게 본 발명의 일 실시 예에 따른 테스팅 모듈을 나타낸다. 어떠한 불필요한 반복을 방지하기 위하여 비슷한 참조 번호들은 동일한 특징들을 나타내기 위하여 사용된다. 오실레이터(67)로부터의 AC 바이어스는 제너레이터, 즉 광전도성 요소(1)의 전극(91) 및 (93)을 가로질러 인가된다. 그리고서, 이는 제 1 100Ω 마이크로스트립 전송 선 도파관(47)을 따라 생성된 신호를 보낸다. 상기 마이크로스트립 전송선 도파관(47)은 상기 광전도성 요소들의 그것에 대하여 상이한 기판에 형성된다.

반도체 기판들의 높은 유전율은 100Ω 전송선의 설계를 어렵게 한다. 따라서, 본 실시 예에서, 상기 제 1 100Ω 마이크로스트립 전송선 도파관(47)은 예를 들어 타코닉(Taconic) TLY5 또는 로져스(rogers) RO4000와 같은 PTFE 기반의 기판과 같은 낮은 유전율 기판에 형성된다.

그리고는 이 신호는 동축 컨버터(53)를 통하여 동축 전송선(55)으로 변환되는 50Ω 전송 선으로 지나간다. 그리고는 상기 신호는 상기 DUT(5)의 포트로 향하게 된다. DUT로부터 반사된 신호는 그리고서 전송선(55), 예를 들어 동축 전송선을 따라, 전송선(53)의 제 3 암(미도시)을 통하여 그리고 상기 전송선의 제 2 암(49)을 따라 뒤쪽으로 지나간다. 상기 출력은 그리고서 광전도성 리시버(3)로 향하여진다. 이는 그리고서 JFET 버퍼 트랜지스터(71)를 통하여 지나간다. 상기 광학적 들뜸은 NIR 펄스인 상기 프로브 펄스(27)이고, 상기 광학적 들뜸(27) 및 상기 DUT (5) 로부터 반사된 상기 신호의 결합은 상기 전극들을 가로지르는 흐름에 대한 바이어스를 유발한다. 상기 출력은 그리고서 증폭기(73)를 사용하여 증폭되고, 상기 출력은 데이터 취득 시스템과 함께 처리된다.

도 5는 보다 상세한 본 발명의 일 실시 예에 따른 광전도성 요소를 도시한다. 상기 요소는 광전도성 기판(101) 상에 형성된다. 이 특정 예에 있어서, 이는 준 단열 갈륨 비소(semi-insulating gallium arsenide)이나, 이는 이떠한 광전도성 기판일 수 있다. 접지 본드 패드들(ground bond pads)이 상기 기판 위에 가로 놓여 제공된다. 이 특정 예에 있어서, 그들은 U의 기저에 갭을 가지는 정사각형 모양의 U(square U) 형태에 있다. 상기 모양은 또한 제 1 L-모양의 본드 패드로부터 가까운 거리를 두어 제공되는 L-모양의 본드 패드의 미러 이미지를 가지는 L-모양의 본드 패드 존재로 생각될 수 있다. 상기 본드 패드는 일반적으로 금이나, 알루미늄 또는 다른 알려진 본드 패드 소재일 수 있다.

갭 (105)이 접지 본드 패드들(103)의 바닥에 제공된다. 이 갭에 있어서 상기 광전도성 요소의 제 1 전극(107)이 제공된다. 상기 제 1 광전도성 요소 전극(107)은 전송선 종단 저항들(termination resistors)(109)을 통하여 상기 접지 본드 패드(103)의 모든 쪽에 연결된다. 이 특정 실시 예에 있어서, 각 전송선 종단 저항들(109)은 거의 200Ω이다. 상기 종단 저항들은 상기 출력 신호에 있어서 결함들(artefacts)을 유발하는 백 리플렉션들(back-reflections)을 방지하도록 상기 전송 선의 임피던스를 맞추도록 제공된다. 상기 두개의 200옴 저항들은 상기 마이크로스트립 전송선의 100옴 임피던스를 맞추는 100옴 부하를 제공하도록 병렬적으로 동작한다.

상기 제 1 광전도성 요소 전극(107)은 본드 와이어(113)를 통하여 100Ω 마이크로스트립 도파관 (111)에 연결된다. 제2 광전도성 요소 전극(115)은 제1 광전도성 요소 전극(107) 건너편에 제공된다. 상기 제1 광전도성 요소 전극(107) 및 제 2 광전도성 요소 전극(115)는 광전도성 기판(101)에 의하여 형성되는 그들의 정점들 간의 작은 갭을 가지도록 구성된다. 제 2 광전도성 요소 전극들(115)는 100KΩ 전류 제한(초크(choke)) 저항(117) 과 함께 연속하여 제공되고, AC 바이어스(bias)본드 패드(119)는 상기 전류 제한 저항(117), 즉 100KΩ 전류 제한 (초크(choke)) 저항(117)에 연결된다. 상기 초크 저항(117), 즉 100KΩ 전류 제한 (초크(choke)) 저항(117)은 피코 초 이하의 펄스의 생성을 가능하기 하기 위하여 전류 흐름을 제한하도록 사용된다.

상기 제2 광전도성 요소 전극(115), 상기 저항(117), 즉 100KΩ 전류 제한 초크 저항(117) 및 상기 AC 바이어스 본드 패드(119)는 상기 접지 본드 패드(103)에 의하여 형성되는 U-모양의 홀(cavity) 내에 일렬로 제공된다.

제너레이터와 같이 구성될 때, AC 바이어스는 본드 패드(119) 에 인가되고, 접지 본드 패드(103)은 접지되고, 따라서 이는 AC 바이어스를 제1 광전도성 요소 전극(107) 및 제2 광전도성 요소 전극들 간의 광전도성 갭을 가로질러 인가한다. 광전도성 갭을 가로지르는 NIR 방사 펄스의 인가는 제 1 광전도성 요소 전극(107)으로부터 본드 와이어(103)를 통하여 100Ω 마이크로스트립 도파관(111)으로 지나가는 신호의 출력을 생성한다.

상기 본드 와이어는 상기 신호의 대역폭을 제한하는 인덕턴스를 가지고 따라서 이 인덕턴스는 가급적 최소화 되어야 한다. 이러한 이유에 따라, 웨지 본딩 방법이 볼 본딩 보다 선호된다. 일 실시 예에 있어서, 상기 와이어 임피던스는 최대 관심 주파수에서 100옴 또는 그 이하이다. 예를 들어, 100GHz의 최대 주파수에서 이는 160pH에 대응된다. 1THz에서, 이는 16pH이다. 주목하면, 이론적으로, 25μm(um) 지름을 가지는 200μm(um) 길이 와이어(본드 와이어에 대하여 전형적임)는 ~100pH의 인덕턴스를 가진다.

리시버와 같이 PCE를 구성하기 위하여, 상기 100Ω 마이크로스트립 도파관 (111)은 상기 DUT로부터 반사된 펄스를 수신하고, 이는 본드 와이어 (113)을 통하여 제 1 광전도성 요소 전극(107)으로 전송된다. NIR 들뜸 신호(상기 프로브 펄스)가 광전도성 갭(106)을 가로질러 인가되면, AC 바이어스는 제 1 광전도성 요소 전극(107) 및 제 2 광전도성 요소 전극(115)들 간에 흐르고 그리고서 이는 검출된다.

도 6은 일 실시 예에 따라 사용될 수 있는 테스트 구조를 나타낸다. 광전도성 제너레이터(201)이 제공되고 마이크로스트립 Y-스플리터(203)에 연결된다. 도 5의 참조에서 설명된 것과 같은 동일한 타입의 것일 수 있는 상기 광전도성 제너레이터(201)는 도 5의 참조에서 설명된 것과 같이 마이크로스트립 선 Y-스플리터(203)의 단자 내로 상기 펄스를 출력한다. 리시버(205)는 그리고서 상기 반사 펄스를 검출하기 위해 제공된다. 도 6에 도시된 실시 예에 있어서, 상기 접지 본드 패드(103)의 배열은 도 5에 있어서 나타나는 그것과 상이하다. 그러나, 동일한 구성이 광전도성 갭을 가로질러 제공되는 두개의 전극들 및 상기 갭을 가로질러 AC 바이어스를 인가하는 능력 및 상기 전극들의 하나를 마이크로스트립 Y-스플리터(203)의 암들에 직접 연결하는 능력에 남아있다.

PCB(209)가 제너레이터 장치에 인접하는 제너레이터 장치에 관련성을 가지고 제공되고, PBC는 JFET 유닛을 포함하며, 사전 증폭기는 리시버 장치에 인접하여 제공된다. 상기 전송선 유닛은 상기 제너레이터 및 리시버 광전도성 요소들 사이에 제공된다. 상기 전송선으로부터의 상기 출력은 그리고서 마이크로스트립을 통하여 동축 컨버터(211)로 제공된다.

도 7은 도 6의 제1 및 제2 요소들 및 전송선의 확대도를 나타낸다. 어떠한 불필요한 반복을 방지하기 위하여, 비슷한 참조번호들은 비슷한 특징을 나타내기 위하여 사용된다.

도 8은 광전도성 제너레이터 제1 광전도성 요소 전극(107) 및 100Ω마이크로스트립 전송선(111)(즉, 100 Ω 마이크로스트립 도파관(111))간의 연결을 도시한다. 제 1 광전도성 요소 전극(107) 및 제2 광전도성 요소 전극(115)는 상기 두 전극들의 정점들 사이의 광전도성 갭(106)을 형성한다. 상기 본드 와이어(113)는 상기 신호를 상기 제 1 광전도성 요소 전극(107)에서 상기 마이크로스트립 도파관(111)(즉, 100 Ω 마이크로스트립 도파관(111))으로 전송한다.

위에서의 실시 예 들에 있어서, 두개의 광전도성 장치들은 마이크로스트립 도파관 Y-접합에 연결된다. 상기 Y-접합은, 상기 광전도체가 연결되는 두개의 100Ω 포트 및 50Ω 동축 케이블로 연결되는 하나의 50Ω 포트의, 3-포트를 가진다.

100Ω 포트들의 어느 하나로부터 상기 마이크로스트립을 따라 전송되는 상기 펄스는 임피던스 불일치에 따라서 상기 50Ω 포트에서 부분적 반사를 생성하게 된다. 그러나, 상기 광전도성 장치들은 상기 장치들로 반사되어 돌아가는 어떤 백 신호(back signal)를 흡수하는 100Ω 임피던스를 가진 상기 마이크로스트립을 종단하는 매칭 저항들을 포함한다.

상기 두 100 Ω 마이크로스트립들이 50 Ω부하를 상기 동축 선로에 제공하도록 결합되어 있음으로부터 상기 DUT로부터 50 Ω 포트로 백 리플렉션(back reflections)된 신호들은 그 포트에서 어떠한 반사도 생성하지 않는다. 상기 장치들 상의 매칭 저항들에 의하여 그들이 흡수되는 곳에서 상기 신호들은 상기 마이크로스트립 및 상기 제너레이터 사이에서 그리고 상기 리시버에 대하여 각각 동등하게 분리된다.

상기 종단 저항의 대안으로 또는 이에 더하여, 초크 저항(choke resistor)가 제공된다. 상기 초크 저항은 상기 전극을 통하여 인가되는 상기 전류를 제한한다.

추가적 실시 예에 있어서, 상기 테스트 어셈블리는 트랜시버(transceiver)를 가진다. 이 배열에 있어서, 상기 광전도성 제너레이터 및 상기 광전도성 리시버는 단일 반도체 기판으로 집적화되고 50Ω 마이크로스트립 전송 선에 의하여 연결된다.

이 배열에 있어서, 전송 선 배열(215)이 상기 전송 선 배열(215)의 끝에서 제공되는 DUT(212)와 함께 제공된다. 상기 전송선은 두개의 와이어와 같이 도시되었고 위쪽 하나는 신호에 대한 것이고, 아래쪽 하나는 전류 접지 귀로(current ground return)이다. Y 또는 V 모양의 전송 선에 있어서, 상기 접지귀로는 상기 회로의 보이지 않는 나머지에 위치하는 접지 평면에 이어진다.

상기 광전도성 제너레이터(217)는 상기 마이크로스트립 전송선, 즉 전송선 배열(215)의 끝, 상기 DUT(212)에 대하여 대립하는 끝,에서 제공된다. 상기 광전도성제너레이터는(217) 초크 저항(216)를 통하여 AC 바이어스(207)된다. 이 특정 실시 예에 있어서, 상기 초크 저항은 100KΩ 초크 저항이다.

더하여, 상기 마이크로스트립은 50Ω 매칭 저항(214)과 함께 종단된다. 이는 상기 전송 선을 따라 더 멀리로부터 상기 제너레이터에서 입사되는 신호들, 예를들어 백 리플렉션들(back reflections),을 흡수한다.

상기 리시버(213)은 상기 마이크로스트립 및 리시버 전극 바로 사이의 갭에서 형성된다. 앞서와 같이, 상기 리시버는 또한 JFET 버퍼를 포함하고 상기 신호는 사전 증폭 디지털화 및 취득 시스템으로 출력된다.

위의 실시 예에 있어서, AC 바이어스는 상기 장치를 바이어스 하도록 사용된다. 이는 상기 신호 처리에 있어서 위상 검출이 사용되게 한다. 그러나, DC 바이어스를 사용하는 것 또한 가능하다. 더욱이, 상기 리시버 장치는 상기 전송 선 배열(215)의 끝에서 위치하고 상기 제너레이터는 상기 50Ω 스트립 선에 인접하도록 상기 제너레이터 및 리시버 장치들의 위치는 교환될 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 상기 마이크로스트립, 즉 전송 선 배열(215)은 상기 DUT(212)으로 직접 연결되지 않는다. 일 실시 예에 있어서, 동축 전송선에 대한 과도(transition)가 만들어질 수 있다. 상기 동축 선은 그리고서 상기 신호를 상기 DUT로 또는 상기 DUT로부터 전송하도록 사용될 수 있다. 동축 전송 선 기하구조에 대하여 높은 대역폭 과도(transition)를 실현하기 위하여, 표준 동축 커넥터의 유전체의 공-지름(co-diameter)에 보다 잘 맞도록 얇은 반도체 기판이 사용될 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 상기 반도체 기판은 100μm(um)에서 300μm(um)까지의 범위에 있는 두께를 가질 수 있고, 추가적 실시 예에 있어서, 상기 기판은 거의 200미크론(microns) 두께이다.

도 10은 도9에 대한 참조와 함께 설명된 것과 같은 광전도성 트랜시버 요소를 도시한다. 상기 트랜시버 요소는 반도체 기판(301) 상에 형성된다. 상기 반도체 기판(301)은 100 미크론 및 300 미크론 사이의 두께를 가지고, 가급적 약 200미크론을 가져 표준 동축 커넥터의 그것과 거의 같을 수 있다.

상기 기판의 한 끝 상에서 동축 과도 요소(coaxial transition element, 303)에 대한 마이크로스트립이 제공된다. 이는 그리고서 상기 신호를 상기 DUT(미도시)로 전송한다. 두개의 본드 패드 요소들 305 및 307은 접지 본드 패드 요소들을 제공한다. 이러한 요소들은 U의 공간에서 갭을 가지는 U-모양을 함께 형성한다. 이 갭을 통하여 전송 선(311)로 연결된 제 1 전극(309)이 제공된다. 전송 선(311)은 그리고서 과도 요소(303)쪽으로 확장된다. 상기 제 1 전극(309)는 전송로 종단 저항(313)을 통해 상기 두개의 본드 패드 요소로 연결된다. 상기 종단 저항(313) 모두 100Ω이어서, 그들이 평행하여 동작할 때, 그들은 상기 전송로의 저항에 맞추도록 요구되는 50옴 부하를 제공할 수 있다.

상기 제 1 전극(309)의 반대쪽은 제 2 전극(315)이다. 제1 및 제 2 전극 모두 정점을 가지도록 구성되고 상기 두 정점들은 작은 갭을 두고 서로 대향하도록 배열되고, 상기 광전도성 갭이 그사이에 있다. 상기 제 2 전극(315)는 AC 바이어스된 본드 패드(317)을 통하고 초크 저항(315b)를 통하여 바이어스 된다. 본 실시 예에 있어서 초크 저항(315b)은 100KΩ이다.

이 특정 실시예에 있어서, 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극의 상기 배열은 상기 제너레이터 광전도성 요소를 형성한다.

상기 리시버 광전도성 요소는 상기 전송선(311)을 따르는 위치에서 제공되는 리시버 전극(319)에 의하여 제공된다. 그리고서, 상기 리시버 전극으로부터의 출력은 상기 제너레이터에 대하여 분리되어 제공될 때 리시버에 대하여와 같은 방식으로 처리된다.

피코초 이하의 펄스들을 방출하고 검출하기 위하여, 상기 트랜시버는 펌프 펄스 및 프로브 펄스에 의하여 조사될(irradiated) 필요가 있다. 상기 펌프 펄스들을 받는 상기 제너레이터 들뜸 위치(excitation point)는 상기 제1 전극(309) 및 제 2 전극(315)들에서 두 정점들의 사이이다. 제 2 들뜸 위치(321)는 상기 리시버 전극(319) 및 상기 전송선(311) 사이이다. 이것은 상기 프로브 펄스를 수신하는 들뜸 위치 이다.

추가적 실시 예에 있어서, 상기 리시버 광전도성 요소는 상기 전송선을 따라 상기 DUT쪽으로 더 향하여 상기 제너레이터에서 상기 선의 끝에서 위치할 수 있다. 상기 제너레이터 및 리시버 광전도성 요소들의 상대적인 위치를 잡는 것은 중요하지 않다.

그러나, 위의 실시 예에 있어서, 상기 선의 끝으로부터의 백 리플렉션이(back reflections)가 최소화되도록 상기 전송선은 저항성으로 종단된다는 것이 주목되어야 한다.

상기 제너레이터 및 리시버는 상기 두개의 광학적 요소들 간에 광학적 혼선(cross talk)가 발생하지 않도록 보장하기 위하여 공간적으로 분리된다. 상기 제너레이터는 고 저항 전류 초크를 통하여 바이어스 되고, 상기 리시버는 JFET 버퍼에 의하여 제공되는 것과 같은 매우 높은 입력 임피던스 증폭기를 구동하여야 한다.

도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 추가적인 장치를 도시한다. 여기에, 상기 리시버 및 제너레이터 광전도성 요소들이 상기 전송선들에 대하여 마운트된(mounted) 플립-칩(flip-chip)인 분리된 요소로 제공된다. 이는 본드 와이어들에 대한 요구를 방지한다.

도 11의 배열에 있어서, 유닛(401)은 마운팅을 위한 것이고, 상기 신호를 상기 피 시험 장치(미도시)로 전송하기 위한 상기 동축 선으로 상기 전송선을 연결하는 스파크 플러그 커넥터(spark plug connector)(403)를 포함한다. 상기 장치 어셈블리(405)는 이전에 설명된 타입의 Y-모양의 마이크로스트립 전송선(407)을 가진다. 이 전송선은 제 1 기판(409) 상에 형성된다. 두 개의 전기적 연결(411) 또한 제 1 기판(409) 상에 제공된다. 이러한 단자들은 제1 영역(417) 또는 제 2 영역(419)으로 각각 이어지는 본드 패드들, 즉 전기적 연결(413) 및 트랙들(415)로 구성된다. 종단 저항들(418)은 제1 기판(409) 상에 제공된다. 이러한 저항들 각각은 접촉 위치 및 상기 Y-모양 마이크로스트립 전송선(407) 사이에 다리를 놓는다. 상기 Y-모양 마이크로스트립 전송선(407)의 한 가지는 제 1 영역(417)을 통해 흐르고 다른 가지는 제2 영역(419)를 통해 흐른다. 이 실시 예에 있어서, 상기 제너레이터 광전도성 요소(433)는 상기 제 1 영역(417) 내에 제공되고, 상기 리시버 광전도성 요소(431)는 상기 제 2 영역 내에 제공된다.

상기 제너레이터 광전도성 요소(433)는 제너레이터 기판(433b) 상에 형성되어 있다. 상기 광전도성 요소는 제너레이터 기판(433b)의 제1 표면 상에 형성되어 있다. 그리고 상기 제너레이터 기판(433b)은 위아래가 뒤집어져 있고 상기 제 1 영역(417)의 상단에 결합되어 있다. 도 12는 더욱 상세한 구조를 도시한다. 불필요한 어떠한 반복을 방지하기 위하여, 비슷한 참조 번호는 비슷한 특징을 나타내기 위하여 사용된다. 상기 제너레이터 기판(433b)은 도 12에서의 와이어프레임(wireframe)과 같이 나타나 있고 그리하여 상기 제너레이터 기판 표면 상의 구조가 보여질 수 있다. 여기에서, 상기 구조는 초크 저항(443)을 통하여 제1 전극(435)으로 연결되는 큰 패드, 즉 본드 패드(441)를 포함한다. 그리고 큰 제 2 전극(437)이 상기 제 1 전극(435)을 향하도록 제공되어 있다. 상기 제 1 및 제 2 전극들 모두 상호 대향하는 정점들을 포함한다. 상기 구조가 반대가 될 때, 전도성 에폭시가 본드 패드(441) 및 상기 큰 제 2 전극(437) 모두에 적용된다. 상기 보다 큰 제 2 전극(437)은 그에 적용될 에폭시가 가능하도록 충분히 커야 한다. 그리고 상기 구조는 반대가 되고 본드 패드(441)는 전기적 연결(413)의 트랙(415) 보다 위의 제 1 영역 내에 위치하고 상기 보다 큰 제 2 전극(437)이 제공되어 상기 구조가 반대가 되었을 때 이는 Y-모양 마이크로스트립 전송선(407)에 대하여 에폭시로 본드된다.

홀(451)은 상기 제 1 기판(409)을 통하여 형성되고(도 11 참조) 상기 홀은 상기 펌프 펄스가 상기 제 1 전극(435) 및 제 2 전극(437)들 사이의 광전도성 갭을 들뜨게하도록 사용될 수 있게 위치한다.

도 13은 상기 리시버 광전도성 요소(431)를 도시한다. 다시, 상기 리시버는 리시버 기판(461)의 한 표면 상에 형성된다. 제 1 전극(463)이 상기 리시버 기판(461)의 상기 표면 상에 제공되고 제 2 전극(465)이 상기 리시버 기판(461)의 상기 표면 상에 제공된다. 상기 제 1 전극(463) 및 상기 제 2 전극(465)는 함께 광전도성 갭을 형성한다.

상기 리시버 기판이 뒤집어지면, 상기 제 1 전극은 상기 전송선(407)에 나란하도록 구성되고 상기 Y-모양 마이크로스트립 전송선(407)에 본드되며, 상기 제 2 전극(465)은 전기적 단자, 즉 전기적 연결(413)의 트랙(415)으로부터 연장되는 본드 패드에 나란하도록 구성된다. 홀은 상기 제 1 전극(463) 및 제2 전극(465)들 사이의 상기 광전도성 갭이 상기 프로브 펄스로 조사될 수 있도록 제 1 기판(409)을 통하여 제공된다.

위에서의 실시 예에 있어서, 상기 광전도성 요소들은 상기 제 1 기판 상에 형성된 전송 선 회로(즉, 스트립선, 마이크로스트립 또는 공명 도파관 구조) 상에 직접 마운트될 수 있다. 위에서의 실시 예의 설계에 있어서, 상기 광전도성 요소의 상기 기판은 상기 장치에 있어서 펄스들을 전송하도록 사용되지 않으나 대신에 상기 제 1 기판 상의 분리된 PCB 회로가 사용된다.

이 실시 예에 있어서, 전도성 에폭시의 작은 영역이 상기 제너레이터 전도성 요소(433) 및 리시버 전도성 요소(431) 및 상기 마이크로스트립 회로 사이의 전기적 연결을 형성하도록 사용된다. 보통, 제작중에, 상기 마이크로스트립 회로는 스텐실 프린팅 처리를 사용하여 증착된다(deposited). 추가적인 실시 예에 있어서, 솔더-페이스트(solder-paste)는 리플로우(reflow) 처리를 사용하여 형성된 전기적 연결 내에 증착될 수 있다. 이러한 리플로우 처리는 상기 페이스트를 녹이도록 상기 어셈블리를 가열하는 단계와 그것이 식음에 따라 그것을 굳히는 단계를 포함한다.

거의 50 미크론의 갭은 상기 제너레이터 전도성 요소(433) 및 리시버 전도성 요소(431)의 표면들 및 제 1 표면 사이에 남게된다. 상기 제너레이터 기판의 존재가 상기 마이크로스트립 회로를 따라 상기 펄스의 진행을 교란하거나 상기 리시버 및 제너레이터 모두에 대하여 사용되는 상기 기판의 모서리에서 반사를 유발하지 않을 정도로 충분히 큰 반면에 상기 갭은 상기 제너레이터/리시버 및 마이크로 스트립 사이의 상기 에폭시 다리를 가로지르는 펄스의 전송이 방해받지 않을 정도로 충분히 작다.

이 실시 예의 설계에 있어서, 상기 100Ω 종단 저항은 또한 플립 칩 본드 장치 또는 표면 마운트 장치로 구현된다. 교대로, 상기 종단 저항은 박막 처리 방법을 사용하여 상기 마이크로스트립 회로 상에 직접 제작될 수 있고 또는 상기 기판 상에 증착될 수 있다.

도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 멀티-채널 반사계의 도면이다.

상기 멀티 채널 시스템은 기판(501) 상에 제공된다. 멀티 채널 PCE 다이(die)(503)는 기판(501) 위에 접촉하여 제공된다. 상기 멀티 채널 PCE 다이(503)는 상기 PCE 다이, 즉 멀티 채널 PCE 다이(die)(503)의 표면 아래에 배열된 복수의 광전도성 요소들(505)( photoconductive elements; PCEs)을 포함한다.

도 11 에서 도 13에 대한 참조와 함께 설명된 것과 같이, 상기 PCE 다이는 기판(501) 상에 플립-칩 본드 되어 있다.

도 15는 도 14의 기판(501)의 확대된 영역을 도시한다. 불필요한 반복을 방지하기 위하여, 비슷한 참조번호는 비슷한 특징을 나타내기 위하여 사용된다. 기판(501)의 표면 상에 DUT(미도시)로 이어지는 Y 또는 V 모양의 전송 선(507)이 있다. 상기 Y 모양의 전송 선은 제너레이터(511)로 이어지는 제1 암(즉, 전송선 제 1암)(509) 및 리시버(515)로 이어지는 제 2 암(즉, 전송선 제 2암)(513)을 가진다(그럼에도 불구하고 상기 제너레이터(511) 및 상기 리시버(515)의 위치는 바뀔 수 있음이 이해되어야 한다.).

상기 제너레이터(511)은 전송 선 제 1 암(509)과 평행하게 흐르는 본드 패드(517) 및 트랙(518)을 포함한다. 상기 제 1 암(즉, 전송선 제 1 암(509)) 및 상기 트랙(518) 사이에 제공되는 조명(illumination) 홀(519)이 있다. 광전도성 요소(505)는 다이, 즉 멀티 채널 PCE 다이(503)의 아랫면 상에 위치한다. 솔더 범프들(solder bumps)이 광전도성 요소(505)가 위아래로 뒤집혔을 때 상기 갭을 가로질러 플립-칩 본드 결합을 할 수 있도록 홀(519) 옆에 있는 상기 전송 선(509) 및 상기 트랙(518) 의 부분들 상에 제공된다. 상기 광전도성 요소(505)는 조사될(illuminated) 수 있도록 홀(519) 위에 위치한다. 전송 선 배열, 즉 전송라인 제 1 암(509)은 초크 저항(525)을 통하여 접지로(523) 이어진다. 상기 초크 저항(525)는 앞서서 설명된 것과 정확히 같은 방식으로 기능한다.

여기로부터, 상기 생성된 신호는 DUT로 주어지고 수신하는 섹션, 즉 리시버(515) 내로 백 리플렉션(reflected back)된다. 리시버(515)는 또한 전송 선(513)에 평행하게 흐르는 트랙(533)으로 이어지는 본드 패드(531)을 가진다. 전송 선(513)은 초크 저항(537)을 통하여 접지로(535) 이어진다. 트랙(533) 및 전송선 (513)은 서로 평행하게 흐르고 그들 사이에 조명(illumination) 홀(539)에 대한 홀이 제공된다. 그리고, 광전도성 요소들(505)은 다이, 즉 멀티 채널 PCE 다이(503)의 아랫면 상에 위치한다. 솔더 범프들(solder bumps)이 광전도성 요소(505)가 위아래로 뒤집혔을 때 상기 갭을 가로질러 플립-칩 본드 결합을 할 수 있도록 조명 홀(539) 옆에 있는 상기 전송 선(513) 및 상기 트랙(533) 의 부분들 상에 제공된다. 상기 광전도성 요소(505)는 조사될(illuminated) 수 있도록 조명 홀(539) 위에 위치한다.

도 16은 기판(501)의 아랫면을 도시한다. 상기 조명(illumination) 홀(539 및 519)는 배열과 같이 보여질 수 있고, 렌즈 배열이 상기 조명 홀(519 및 539)과 일직선을 이루어 제공된다. 그리고, 파이버 시준기 배열(fibre collimator array)(553)이 파이버 시준기 배열 내의 각 파이버가 상기 방사(radiation)를 상기 파이버로부터 단일 홀519, 539을 통하여 보내는 렌즈로 출력하도록 렌즈 배열(551)과 나란히 제공된다. 두개의 다섯개 웨이(5 way) 파이버 스플리터(fire splitter)가 제공되어 있고, 상기 펌프 빔의 소스로부터 하나는 상기 섬유들로 방사를 제공하도록 하고 그리고 그리하여 상기 제너레이터들의 광전도성 스위치들(505)이 들뜨도록 상기 제너레이터들의 상기 홀들(즉, 조명 홀들)(519)을 통하여 방사를 보내도록 한다. 다른 5-웨이 섬유 스플리터 배열(557)은 상기 리시버들(515)의 상기 광전도성 요소들(505)이 들뜨도록 홀들(즉, 조명 홀들)(539)을 통하여 상기 프로브 빔을 제공한다.

상기 배열은 도 14에 도시되는 바와 같이 테스트 프로브의 선이 단일 기판(501) 상에 형성되는 것을 가능하게 한다. 도 14에 있어서, 다섯개의 반사계가 연결을 테스트하도록 능력을 가지고 하나가 다른 하나 바로 옆에 배열된 것이 보인다. 상기 광전도성 안테나들, 즉 광전도성 요소들(505)이 다이, 즉 멀티 채널 PCE 다이(503) 상에 제작되어 있고 상기 다섯 반사계들 상에 하나의 유닛처럼 플립-칩 본드되어 있다. 다섯 개의 반사계들은 위에 예제와 같이 도시되어 있고, 위의 제작 방법은 필요에 따라 더 많은 반사계들로 확장될 수 있다.

상기 위의 실시예에 있어서, 초크 저항이 피코 초 아래의 펄스들의 생성을 가능하게 하기 위하여 상기 전류 흐름을 제한하도록 사용된다. 그러나, 상기 초크 저항의 사용은 선천적으로 낮은 캐리어 수명을 가진 캐리어들을 가진 반도체 기판을 사용함으로써 방지될 수 있다.

도 17a는 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 반사계를 도시한다.

상기 반사계는 도 2 내지 도 15에서 참조되어 설명된 것과 같은 설계에 기반하고 있다. 그러나, 상기 광전도성 요소의 배열 및 상기 전송선들에 있어서 차이점이 존재한다.

상기 시스템은 광전도성 반도체 기판을 포함하는 광전도성 요소(601)를 포함한다. 상기 광전도성 요소(601)은 도 17b에 있어서 보다 상세하게 도시되어 있다. 여기서, 상기 광전도성 요소가 제 2 전극(605)로부터 광전도성 갭에 의하여 분리된 제 1 전극(603)을 포함하는 것이 보여질 수 있다. 상기 제 1 전극(603) 및 상기 제 2 전극(605)는 상기 광전도성 반도체 기반 상에 제공된다. 이 특정 예에 있어서, 상기 광전도성 반도체 소재는 낮은 캐리어 수명을 가지는 갈륨 비소(gallium arsenide)이다.

상기 광전도성 요소는 이전에 설명된 바이어스가 상기 광전도성 갭을 가로질러 인가되고 상기 갭이 펌프 펄스로 조사되는 상황과 유사한 방법으로 동작한다.

상기 제 1 전극(603)은 V-모양의 커넥터 배열(607)의 정점에 연결된다. 상기 V-모양의 커넥터 배열(607)은 제 1 암 및 제 2 암을 포함한다. 각 암은 AC 바이어스 패드(609)로 연결된다. 상기 암들, 즉 V-모양 커넥터 배열(607)은 트랙들(611)을 통하여 상기 AC 바이어스 패드로 연결된다.

위의 배열에 있어서, 상기 V의 2개의 암들에 의하여 제공되는 2개의 연결은 제 1 전극(603)으로 만들어진다. 여기서, 상기 저주파수(low-frequency; LF)면으로의 상기 두개의 연결들은 동일하다.

전기적 연결은 어느 하나의 단자로 만들어질 수 있다. 두개의 단자들은 저항들이 상기 GaAs 상에 LF 연결들과 함께 연속하여 부가된다면 사용될 수 있다. 상기 두 개의 단자의 공급은 상기 저항 값이 상기 두 개의 LF 단자들 사이에서의 저항성으로부터 점검되는 것을 가능하게 한다. 그러나, 추가적인 저항들의 부재에 있어서, 오직 하나의 장치 단자가 사용될 것이 요구된다.

상기 제 2 전극(605)는 전송선(621)에 연결된다. 전송선(621)은 스플리터(623)에 향한 한 향? 및 종단 저항(625)에 향한 다른 방향에 있어서 상기 펌프 펄스에 응답하여 생성되는 상기 테스트 신호를 전송한다.

상술한 것은 DUT에 대한 테스트 신호를 생성하는 것에 관련되어 있다. 제 2 광전도성 요소(631)가 상기 DUT로부터 한번 반사된 상기 테스트 신호를 검출하기 위하여 제공된다. 이것은 도 17c에 있어서 보다 상세히 나타난다.

상기 광전도성 안테나, 즉 제 2 광전도성 요소(631)는 제 2 전극(635)과 대립하는 제 1 전극(633)을 포함한다. 상기 제 2 전극(635) 내의 상기 제 1 전극(633)은 갭에 의하여 분리된다. 상기 제 2 전극(635) 내의 상기 제 1 전극(633)은 광전도성 반도체 기판 상에 위치한다.

상기 제 1 전극(633)은 V-모양 커넥터(637)의 정점에 연결된다. 커넥터, 즉 V-모양 커넥터(637)는 연결 트랙(639)을 통하여 출력 패드(641)로 연결된다. 출력 패드(641)는 신호를 사전증폭기(preamp)(643)로 출력한다. 상기 반사된 신호 펄스의 처리는 이전에 설명된 것과 동일하다.

상기 제 2 전극(635)은 전송 선(651)에 연결된다. 한 끝에서 전송 선(651)은 스플리터(623)에 연결되고, 다른 끝은 종단 저항(653)에 연결된다. 종단 저항(625) 및 종단 저항(653)은 모두 접지로 연결되어 있다.

상기 스플리터(623)는 상기 출력을 상기 광전도성 에미터(601)로부터 상기 피 시험 장치(DUT)로 향하여 이동시키고, 상기 피 시험 장치로부터 상기 출력을 상기 검출기, 즉 제 2 광전도성 요소(631)로 다시 이동시킨다.

일 실시 예에 있어서, 상기 스플리터(623)는 “와이(Wye)” 또는 “델타(Delta)” 스플리터이다. 와이 스플리터의 일 실시 예가 도 18a에 나타나 있고 델타 스플리터의 일 실시 예가 도 18b에 나타나 있다. 도 2를 참조하여 설명된 실시 예에 있어서, 상기 DUT로부터의 50옴 포트를 두 개의 광전도체들에 대한 두 개의 100 옴 포트에 각각 연결하는 3-단자 스플리터가 사용된다. 도 17a의 상기 실시 예에 있어서, 50옴 선들은 100옴 대신에 상기 광전도체들로 연결된다. 상기 저임피던스는 상기 회로의 과도 응답(transient response)을 향상시킨다.

추가적인 실시예에 있어서, 마이크로파 동작에 대하여 설계된 표면 마운트 저항으로부터 제작된 와이 스플리터가 사용된다. 추가적인 실시 예에 있어서, PCB 라미네이트(laminate) 상에 집적화된 박막(thin-film) 처리를 사용하여 제작된 델타-스플리터가 사용된다. 이러한 박막(thin-film) 저항들을 포함하는 PCB 라미네이트들은 오메가플라이(OhmegaPly) RCM 및 티세르(Ticer) TCR 저항성 포일(resistive foil)과 같은 제품을 사용하여 만들어진다.

앞서와 같이, 상기 광전도성 장치(상기 DUT 면으로부터)에 입사되는(incident) 펄스에 대하여, 상기 배열은 상기 장치에서 맞춰진 부하(즉, 50옴)를 제공함으로써 백 리플렉션들(back-reflections)을 방지할 수 있다. 앞선 상기 실시 예들에 있어서, 상기 매칭 저항이 상기 장치에서 제공된다. 이 실시 예에 있어서, 상기 부하는 다른 길이의 마이크로스트립을 사용하여 제공된다. 상기 장치는 상기 마이크로스트립 상의 상기 부하에 기여하지 않으며 입사된 펄스는 상기 장치를 지나서 상기 마이크로스트립의 추가적인 “종단” 길이 아래로 이동한다. 전송선의 상기 새로운 섹션의 끝에서 반사되는 상기 펄스를 방지하기 위하여, 종단 저항이 사용된다. 여기에서의 이익은 종단 저항이 광전도성 요소로부터 물리적으로 거리를 둘 수 있다는 것이고, 따라서 상기 광전도성 안테나의 반도체 상에 박막 저항들을 제조하는 것과 대조적으로 평범한 박막 ”칩” 저항들이 사용될 수 있다. 따라서, 도 17의 시스템은 제조하기 용이하다.

상기 종단 저항 (625) 및 (653)을 향하여 확장된 상기 전송 선의 부분인 상기 커넥터 611 및 상기 커넥터 639 또한 RF 흡수 소재(681)에 의하여 씌워진다. 상기 RF 흡수제, 즉 RF 흡수 소재(681)는 상기 반도체 장치 상의 상기 금속 구조를 가로지르는 과도 전송(transient propagation)에 따른 울림(ringing)을 억제한다.

상기 흡수제는 상기 회로의 저주파수 구성요소를 형성하는 TPR 장치의 금속 구조위에 위치한다. 이 실시 예에 있어서, 이는 HF쪽 상의 펄스를 약하게 하는 것을 방지하도록 상기 장치의 고주파수(HF) 면 위에 위치하지 않는다.

이 실시 예에 있어서, 상기 RF 흡수 소재는 상기 바이어싱 전극들 및 접지들과 같이 상기 저주파수 구성요소들 위에 위치한다.

적합한 마이크로파 흡수체 제품의 예는 “Wurth Electronik WE-FAS Flexible Absorber Sheets”이다. 이들은 GHz 영역 및 그 위에서 높은 감쇠를 생성하도록 투자성 입자들(magnetically permeable particles)(페라이트(ferrite) 또는 철을 함유한 금속)과 함께 장착된 합성 폴리머 시트(composite polymer sheet)를 포함한다. 가급적, 시트들은 100μm 에서 300μm의 두께를 가진다. 10μm 에서 3mm의 범위에 있는 두께는 유용할 수 있다. 그 대신에, 흡수하는 소재는 콜로이드(colloid) 또는 페이트로 또는 다른 적용 방법에 의하여 적용될 수 있다.

도 19는 마이크로스트립 기판(661) 상의 도 17a에 대한 참조로 설명된 시스템의 마이크로스트립 레이아웃(667)을 도시한다. 이 실시 예에 있어서, 상기 마이크로스트립들은 구리트랙들로 생성된다.

상기 광전도성 요소들(601 및 631)은 상기 마이크로스트립, 즉 마이크로스트립 레이아웃(667)에 플립-칩 본드 되어 있다. 상기 V 모양 커넥터들을 따라 상기 전극들(603), (605), (633) 및 (635)는 상기 광전도성 기판의 표면 상에 형성된다. 그리고, 상기 광전도성 기판은 상기 광전도선 소개 상의 상기 전극 및 커넥터들이 상기 기판 상의 상기 마이크로스트립들에 향하도록 뒤집어진다.

상기 위의 시스템의 성능은 상기 반도체 기판 상의 상기 금속 구조의 자기-커패시턴스(self-capacitance)를 줄임으로써 향상될 수 있다. 상기 반도체들의 유전율은 높고(Si 및 GaAs 모두에 해하여 >12), 가장 작은 전극 구조 또한 상기 커패시턴스를 높인다. 그리하여, 상기 부하 회로(load circuit)의 RC-시간-상수에 따라 상기 커패시턴스는 상기 레이저 펄스에 의하여 생성된 상기 전기적 과도(electric transient)를 넓힌다.

상기 전극은 상기 GaAs 상에 가급적 가능한 작게 생성됨에도 불구하고, 상기 광전도체에 대한 저유전율 기판을 사용함으로써 상당한 성능 향상이 얻어질 수 있다. 이는 원래의 기판에서 벗어나서 일부 다른 소재 상으로 광전도성 소재의 매우 ?은(<10μm) 레이어를 옮기도록 하는 “에피택셜 리프트오프(epitaxial liftoff)”의 처리를 사용하여 달성될 수 있다. 저유전율을 가진 새로운 기판 소재를 선택함으로써(유리, 석영, 사파이어와 같은), 향상된 성능이 얻어질 수 있다. 더하여, 광학적으로 투명한 기판은 상기 레이저 펄스를 상기 기판 소재를 통하여 향하게 함으로써 광학적으로 상기 광전도체를 들뜨게 하는 선택가능한 수단을 제공한다.

상기 마이크로스트립 기판을 통하는 홀(663)이 도시되어 있다. 이러한 것들은 들뜸 레이저(excitation laser)로부터 상기 펌프 펄스에 대한 상기 광전도체로의 광학적 접근을 제공한다.

광전도성 요소들이 플립-칩 구성 내에 마운트될 때, 상기 마이크로스트립도파관은 상기 광전도체 전극(들)에 닿도록 상기 반도체 다이의 모서리 아래로 지나가야 한다. 상기 마이크로스트립 위의 상기 다이의 존재는 상기 마이크로스트립의 효과적인 커패시턴스-당-유닛 길이(capacitance-per-unit-length)를 향상시킨다. 상기 다이 아래를 지나가는 상기 마이크로스트립 처럼 변함없는 전송선 임피던스를 유지하기 위하여, 이의 트랙폭은 상기 다이의 커패시턴스-강화 효과에 대하여 보상하도록 줄어든다. E_r=2.2의 130μm 높이 PTFE 라미네이트 소재 상에 형성된 50옴 마이크로스트립의 25μm 위에 위치한 GaAs 기판에 대하여, 커패시턴스가 40% 향상된 것이 발견되었다. 따라서, 이 실시 예에 있어서, 상기 마이크로스트립은 상기 다이에서 예상되는 값과 동일한 값으로 그의 커패시턴스를 줄이기 위하여 상기 GaAs 다이 아래로 흐르는 곳에서 좁혀진다.

위의 상기 고-유전율 GaAs에 대하여 보상하도록 좁혀진 마이크로스트립 트랙(665)의 영역이 도시되어 있다.

도 20은 상기 전송선 저항성 종단(transmission line resistive termination)으로부터의 백 리플렉션들(back reflections)의 추가적인 억제를 제공하기 위하여 사용되는 RF 흡수제(701)를 가지는 도 5의 실시 예를 도시한다. 다시말해서, 특히 가장 높은 주파수에서, 종단은 완벽하지 않음이 가정된다. 상기 종단 선을 넘는 상기 흡수제의 추가는 어떠한 잔여 반사도 없애게 된다. 어떠한 불필요한 반복도 방지하기 위하여, 비슷한 참조 번호는 비슷한 특징을 나타내기 위하여 사용된다.

도 21은 하우징 유닛, 광-전도성 요소들 및 마이크로파 전송선에 과도전압억제(transient voltage suppression; TVS) 다이오드를 사용하는 도면이다. 이것은 광전도성 요소들을 상기 측정 시스템의 나머지들로부터 연결된 ESD에 따른 손상으로부터 보호한다.

상기 광전도성 요소들은 정전 방전(electro-static discharge; ESD) 손상에 극히 예민하다. 이 민감성은 상기 장치의 고 임피던스 및 그들의 저 커패시턴스로부터 뒤따른다. 반면에, 상기 DUT로 또는 상기 DUT로부터의 신호 입력 선은 고주파수 성능을 심각하게 저하시키지 않고는 ESD로부터 보호될 수 없다(상기 회로는 고 주파수 과도(transition)의 전송을 위하여 설계되어서 과도(transition)와 같은 어떤 필터링 수단들은 상기 장치를 목적에 부적합하게 만들 수 있다.). 그러나, 이러한 시스템들에 대한 대부분의 ESD 손상은 전자기 과도(electro-magnetic transient)(정전 방전 때문에)를 지지하는 회로로 연결하는 것으로부터 발생한다. 이것은 장치로의 전력 연결 및 저-주파수 신호를 통하여 상기 광전도체들로 전송된다.

과도 억제 다이오드는 그러한 과도(transition)로부터 손상을 방지하는 상기 장치들로의 연결 상에 위치한다. 노트: 펄스 리시버의 예에 있어서, 상기 TVS 다이오드는 상기 광전도체로부터 직접적으로 신호 출력으로 연결되지 않고, 두개의 다이오드들이 광전도체 신호를 완충하는 JFET의 바깥쪽을 보호하기 위하여 위치한다.

도 21은 리시버 광전도체 신호를 완충하도록 사용되는 JFET 사전-증폭기 설계를 도시한다. 상기 신호 및 접지 연결(801) 및 (803)은 상기 광전도선 요소 상의 상기 전극들에 있다. 전력 연결(805) 및 신호 출력 선 모두 보호된다. 에미터 장치(미도시)의 예에 있어서, 오직 단일 TVS 다이오드가 요구되고 이는 상기 광전도체로의 상기 바이어스 연결을 직접 가로질러 위치할 수 있다. 보통, 그에 인가되는 큰 바이어스 전압의 관점에 있어서 상기 에미터에 대하여 큰 격리 전압을 가진 TVS 다이오드가 요구된다.

Claims

장치의 테스트를 가능하게 하는 반사계(reflectometer)에 있어서,
펄스 방사 소스;
상기 펄스 방사 소스로부터 조사(irradiation)에 응답하여 펄스를 출력하도록 구성된 제 1 광전도성 요소(photoconductive element);
펄스를 수신하도록 구성된 제 2 광전도성 요소;
상기 제 1 광전도성 요소로부터 피 시험 장치(device under test)로 상기 펄스를 향하게 하고 상기 피 시험 장치로부터 반사된 펄스를 상기 제 2 광전도성 요소로 향하게 하도록 구성된 전송선 배열; 및
광전도성 기판을 포함하되, 상기 제1 광전도성 요소와 상기 제2 광전도성 요소 중 적어도 하나는 상기 광전도성 기판상에 형성되고, RF 또는 마이크로웨이브 흡수 소재는 상기 광전도성 기판 또는 상기 전송선 배열의 적어도 일부에 제공되는 반사계.
제1항에 있어서,
상기 전송선 배열의 전송선은 별개의 단자들(terminals)에서 제공되는 제 1 및 제 2 요소들 및 제 3 단자에서 제공되어 상기 장치로의 입력을 가지는 세개의 단자 배열을 가지는 것을 특징으로 하는 반사계.
제1항에 있어서,
적어도 하나의 광전도성 요소는 제 1 기판(substrate)의 제 1 표면 상에 제공되는 전극들(electrodes)의 쌍을 포함하고, 상기 전송선 배열은 제 2 기판의 제2 표면 상에 제공되며,
상기 요소 및 상기 전송선 배열 간에 펄스의 통신이 되도록 상기 제 1 및 제2 표면들은 상호 대향하도록 제공되는 것을 특징으로 하는 반사계.
제1항에 있어서,
상기 제1 광전도성 요소와 상기 제2 광전도성 요소 중 적어도 하나는 상기 광전도성 기판의 제1 표면상에 형성되고, 상기 RF 또는 마이크로웨이브 흡수 소재는 상기 광전도성 기판의 제1 표면에 제공되는 것을 특징으로 하는 반사계.
제2항에 있어서,
상기 세 개의 포인트 전송선 배열(three point transmission line arrangement)은 Y 또는 V의 형태인 것을 특징으로 하는 반사계.
제 2 항에 있어서,
상기 세 개의 포인트 전송선(three point transmission line arrangement)은 와이(Wye) 또는 델타(Delta) 스플리터(splitter)를 포함하는 것을 특징으로하는 반사계.
제 1 항에 있어서,
상기 전송선 배열의 전송선에 대하여 제공되어 상기 전송선의 임피던스와 매칭되도록 구성되는 종단 저항을 더 포함하고, 상기 종단 저항은 추가적인 전송선을 통하여 상기 광전도성 요소로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 반사계.
제 1 항에 있어서,
신호를 전달하지 않거나(carry no signals) 또는 저주파수의 신호들을 전송하는 시스템의 적어도 일부의 부분들은 상기 RF 또는 마이크로웨이브 흡수 소재로 덮여 있고, 상기 저주파수의 신호들은 상기 제 1 광전도성 요소에 의하여 생성되고 상기 제 2 광전도성 요소에 의하여 수신되는 펄스 이외의 상기 시스템 내에서의 신호들인 것을 특징으로 하는 반사계.
제 1 항에 있어서,
상기 RF 또는 마이크로웨이브 흡수 소재는 투자성 입자들(magnetically permeable particles)과 함께 장착된 합성 폴리머 시트(composite polymer sheet)인 것을 특징으로 하는 반사계.
제 3 항에 있어서,
상기 제 1 기판 상의 상기 광전도성 요소의 조사를 가능하게 하는 홀이 상기 제 2 기판 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 반사계.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 광 전도성 요소는 펌프 빔(pump beam)의 방사(radiation)를 수신하는 제너레이터이고, 상기 제 2 광전도성 요소는 프로브 빔의 방사(radiation)를 수신하는 리시버이고, 상기 펌프 빔 및 프로브 빔은 동일한 소스에서 방출되며, 상기 펌프 빔의 경로 길이를 다르게 하도록 구성되는 딜레이 라인(delay line)을 더 포함하는 반사계는 상기 프로브 빔의 경로길이에 따라 달라지고 또는 그 반대인 것을 특징으로 하는 반사계.
제 11 항에 있어서,
상기 딜레이 라인은 빠른 스캐닝 딜레이 섹션 및 느린 스캐닝 딜레이 섹션을 포함하고, 상기 빠른 스캐닝 딜레이 섹션은 진동하는 유리 롬보이드(oscillating glass rhomboid)에 의하여 제공되고, 상기 느린 스캐닝 딜레이 섹션은 선형 딜레이 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 반사계.
제1항에 있어서,
상기 제 1 광전도성 요소는 제너레이터로서 구성되고, 상기 제 2 광전도성 요소는 리시버로서 구성되며, 상기 반사계는 상기 제너레이터에 AC 바이어스를 제공하기 위한 AC바이어스 유닛(AC bias unit) 및 상기 리시버로부터 직접 측정된 상기 신호에 대한 위상 검출(phase-sensitive detection)을 수행하도록 구성된 위상 검출 유닛(phase-sensitive detection unit)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반사계.
제 1 항에 있어서,
광전도성 요소들은 와이어 본드들 또는 리본 본드들에 의하여 상기 전송선 배열에 결합되는 것을 특징으로 하는 반사계.
제 1 항에 있어서,
상기 광전도성 요소들은 GaAs, InP, GaInAs 또는 다른 Ⅲ-Ⅴ합금들을 포함하는 것을 특징으로 하는 반사계.
제 3 항에 있어서,
상기 광전도성 요소들의 전극들은 솔더 볼 범프(solder ball bumps), 전도성 에폭시, 인듐 볼 범프(indium ball bumps) 또는 와이어 볼 범프(wire ball bumps) 중 에서 선택된 플립-칩 본딩(flip-chip bonding) 방법에 의하여 상기 전송선에 연결되는 것을 특징으로 하는 반사계.
제 3 항에 따른 복수의 반사계들을 포함하는 반사계 시스템은,
복수의 반사계에 대한 상기 광전도성 요소들이 동시에 플립 칩 본딩(flip chip bonding) 되도록 단일 공동 제 1 기판이 상기 복수의 반사계에 대하여 제공되는 것을 특징으로 하는 반사계 시스템.
장치에 대한 반사계(reflectometry) 테스트를 수행하는 방법에 있어서,
펄스 방사 소스를 제공하는 단계;
상기 펄스 방사 소스로부터 조사(irradiation)에 응답하여 펄스를 출력하도록 구성된 제 1 광전도성 요소(photoconductive element)를 제공하는 단계;
펄스를 수신하도록 구성된 제 2 광전도성 요소를 제공하는 단계; 및
전송선을 사용하여 상기 제 1 광전도성 요소로부터 피 시험 장치(device under test)로 펄스를 향하게 하고 상기 피 시험 장치(device under test)로부터 반사된 펄스를 상기 제 2 광전도성 요소로 향하게 하는 단계를 포함하되,
상기 제1 광전도성 요소와 상기 제2 광전도성 요소 중 적어도 하나는 광전도성 기판상에 형성되고, RF 또는 마이크로웨이브 흡수 소재는 상기 광전도성 기판 또는 상기 전송선 배열의 적어도 일부에 제공되는 반사계(reflectometry) 테스트를 수행하는 방법.
제18항에 있어서,
상기 전송선은 별개의 단자들(terminals)에서 제공되는 상기 제 1 및 제 2 요소들 및 제 3 단자에서 제공되어 상기 장치로의 입력을 가지는 세개의 단자 배열을 가지는 것을 특징으로 하는 반사계(reflectometry) 테스트를 수행하는 방법.
제18항에 있어서,
적어도 하나의 광전도성 요소는 제 1 기판(substrate)의 제 1 표면 상에 제공되는 전극들(electrodes)의 쌍을 포함하고, 상기 전송선 배열은 제 2 기판의 제2 표면 상에 제공되며,
상기 요소 및 상기 전송선 배열 간에 펄스의 통신이 되도록 상기 제 1 및 제2 표면들은 상호 대향하도록 제공되는 것을 특징으로 하는 반사계(reflectometry) 테스트를 수행하는 방법.