TW201625971A - 三軸直流交流連接系統 - Google Patents

Abstract

本發明的實施例提供改良的兩纜線連接系統，用以連接電測試儀器至待測裝置(DUT)。在一實施例中，單一對的等長三軸纜線各個具有期望的特性阻抗。各個纜線具有中心導體、中間導體、及外側導體。各個纜線的近端係連接至測試儀器，及末端係位在DUT處。在末端處，中心導體係連接至DUT，允許中間導體浮動，及外側導體係連接至彼此。使用適於將執行的測試之連接，將各個纜線的近端連接至裝置。此使測試儀器能夠執行不同類型的測試卻未改變至DUT的連接。

Description

三軸直流交流連接系統

所揭示技術的實施例係相關於電測試儀器，尤其是電測試儀器與待測裝置(DUT)之間的互連系統。

在晶圓的半導體裝置上與包括其最終產品之裝置壽命的後期中執行多種方法的多種測試已變得很普遍。常見的測試之例子為電流-電壓(IV)、電容-電壓(CV)、一般射頻(RF)、及向量網路分析(VNA)測試。諸如CV、RF、及VNA測試等一些類型的測試得利於在測試儀器與DUT之間具有控制阻抗。然而，諸如IV測試等其他類型的測試不需要此種控制阻抗。此在必須執行兩類型的測試時會是個問題。

在IV測試時，使用兩對三軸纜線(各個纜線具有外側、中間及中心連接器)在測試儀器與DUT處的兩管腳之間是很常見的。在DUT(末)端處，第一對纜線的中心導體係連接至一管腳，而第二對纜線的中心導體係連接至第二管腳。各對的兩中間導體典型上在末端處亦連接在一 起。在操作中，中間導體典型上被供應有對應於各自中心導體上的電壓之防護電壓。三軸纜線的外側導體典型上係連接至保護接地，因為中間及中心導體電壓會在高電位。

在CV測試時，使用兩對兩導體同軸纜線在測試儀器與DUT處的兩管腳之間是很常見的。在末端處，第一對纜線的中心導體係連接至一管腳，而第二對纜線的中心導體係連接至第二管腳。纜線的外側導體典型上係連接至儀器接地。

諸如RF及VNA測試等AC測試典型上需要傳輸線在儀器與DUT之間。習知系統使用空間在三軸纜線的中心導體與中間導體之間作為這些測試的傳輸線。為了建立此傳輸線，使用者必須在DUT處將中間導體短路在一起。此短路然後必須在執行諸如IV測試等DC測試之前被移除。對使用者而言，在DUT處改變連接是不方便的(若不是全然的繁重)，尤其是當執行數量明顯的兩AC及DC測試時。此外，許多類似的連接系統會會聚到DUT處中非常侷促的空間內，使其甚至更難及更耗時間來改變DUT連接。

已設計先前四纜線連接系統來使單一DUT連接能夠用於多種測試。但是沒有為兩纜線連接系統設計類似系統，即使兩纜線系統在某些狀況更理想。只有當纜線電阻影響測量時才需要四纜線系統。當纜線電阻對測量具有最小影響時，例如當執行高壓測試時，兩纜線連接系統會更理想。兩纜線連接系統典型上比四纜線系統費用更少及佔 據更少的空間，因此當在DUT處具有有限空間時更為重要。

美國專利號碼7,388,366說明能夠在DUT處使用單一連接來執行多種測試之四纜線連接系統。如專利中所說明一般，四纜線系統亦可被用於執行兩纜線設計。但是此方案需要所有四纜線都被使用，如此摒棄兩纜線連接系統的有利點。此外，許多儀器先天未支援四纜線連接。雖然轉接器使四纜線連接系統能夠與這些儀器一起使用，但是要以增加的費用及複雜性作為代價。轉接器也加長儀器與DUT之間的連接，如此在較高頻率中會降低性能。

用於兩纜線連接系統的一方案即使用改變在DUT處的連接之切換裝置。此使儀器能夠在連接至切換裝置時使用單一纜線組態。但是切換裝置本身對連接系統而言增加成本及複雜性。手動切換裝置需要使用者在各組DUT連接之間切換，如此增加測試之間的時間。自動切換裝置使用處理器來自動改變DUT連接。但是此另增加複雜性及成本，並且需要處理器用的電源。

如此，對測試儀器與待測裝置(DUT)之間的改良兩纜線互連系統有需求。

100‧‧‧測試儀器

105‧‧‧連接系統

110‧‧‧第一三軸纜線

110a‧‧‧外側導體

110b‧‧‧中間導體

110c‧‧‧中心導體

120‧‧‧第二三軸纜線

120a‧‧‧外側導體

120b‧‧‧中間導體

120c‧‧‧中心導體

130‧‧‧待測裝置

200‧‧‧儀器

300‧‧‧儀器

圖1為根據所揭示的技術之某些態樣的執行IV測量的兩纜線非Kelvin(凱爾文)連接系統之例示實施例圖。

圖2為根據所揭示的技術之某些態樣的執行CV測量 的兩纜線連接系統之例示實施例圖。

圖3為根據所揭示的技術之某些態樣的執行VNA測試的兩纜線連接系統之例示實施例圖。

【發明內容及實施方式】

所揭示的技術之實施例通常係針對互連系統，其包括單一對三軸纜線在測試儀器與待測裝置(DUT)之間。三軸纜線支援兩目前IV儀器(DC測試)。就AC測試(如、CV或VNA測試)而言，允許中間導體浮動(至少在較高頻率中)，使得傳輸線可建立在中心導體與外側導體之間(屏蔽)。對具有波長遠大於纜線長度的1/4之信號而言，中間導體必須被允許浮動。否則，當測試信號波長接近纜線長度的1/4時，測量將變得失真。典型上，對長於纜線長度10或20倍的係數之波長而言，中間導體被允許浮動。各個事例中之準確係數係依據期望的測量精確性而定，較高的係數(即、使中間導體能夠為較長波長浮動)給予較高的精確性。

根據所揭示的技術之實施例的用以連接測試儀器到DUT之連接系統通常包括第一及第二三軸纜線，其各個具有期望的特性阻抗，纜線的近端係位在測試儀器處，而纜線的末端係位在DUT處。

圖1為根據所揭示的技術之某些態樣的執行IV測量之兩纜線非Kelvin連接系統105的例示實施例圖。第一三軸纜線110及第二三軸纜線120連接DUT 130至被組 構成在DUT上執行IV測試之測試儀器100。各個三軸纜線具有中心導體(110c、120c)、中間導體(110b、120b)、及外側導體(110a、120a)。纜線的末端係位在DUT 130附近，而近端係位在測試儀器100處。纜線各個具有特性阻抗。例如，50ohm。此在將纜線附接至需要匹配阻抗來適當運作之儀器時是重要的。在一實施例中，纜線110及120為等長。

在圖1所示之實施例中，外側導體110a及120a係在纜線的末端處(即、DUT 130附近的端點)連接在一起。中間導體110b及120b在末端處未連接至任何東西，及處於自由以能夠浮動。中心導體110c及120c係在纜線的末端處連接至DUT 130。

在近端處(儀器100附近)，以適當方式連接纜線以用於IV測試。在此例子中，外側導體110a及120a係連接至接地。中心導體110c及120c係連接至力端子，而中間導體110b及120b係連接至儀器上的各自防護端子。如圖2及3所示，相同連接系統105可被用於執行其他類型的測試，卻未改變到DUT 130的連接。

圖2為根據所揭示的技術之某些態樣的被組構執行CV測量(一種AC測試)之兩纜線連接系統的第二例示實施例。在例子中，使用與圖1相同的連接系統105，及保留到DUT 130的相同連接。但是各個中間導體110b及120b的近端被允許浮動(至少在較高頻率中)，使得傳輸線建立在各個中心導體(110c、120c)與其各自外側導 體(110a、120a)之間。需注意的是，圖1-3圖示儀器100、200、及300內的例示電路，以圖解執行各種類型的測試的儀器之間的一些可能差異。此電路並不用於表示各個儀器中的所有電路，或者甚至執行各個測試所需之所有電路。而且，在一些實施例中，可在單一裝置內實施儀器100、200、及300的兩或更多個。

圖3為根據所揭示的技術之某些態樣的被組構執行VNA測試(一種AC測試)之兩纜線連接系統的另一例示實施例圖。連接系統105及其到DUT 130的連接維持與圖1及2相同。然而如圖3所示，外側導體110a及120a係連接至儀器300內的內部接地及未被獨立地接地。

習知系統需要使用者為CV測試在DUT處短路中間導體，及為IV測試斷開它們。相反地，所揭示的技術之實施有利地讓使用者能夠快速且容易地在不同類型的測試(如、IV測試及CV測試)之間切換，卻未改變纜線的末端處(如、在DUT處)之連接。習知系統未提供機制從IV測試(如圖1所示)切換至AC測試(如圖2及3所示)。

如圖2及3所示，中間導體一般在纜線的近端或末端處未連接至任何東西。此在中心導體與外側導體之間建立傳輸路徑。然而，某些使用者對允許中間導體浮動感到不舒服。如此，在其他實施例中，中間導體可經由大阻抗而連接至電信號(如、儀器上的端子、接地、或某種其他信號)。此阻抗必須遠大於中心與中間導體之間的纜線之特 性阻抗，以避免干擾纜線中之傳輸路徑。典型上，阻抗係大於纜線的特性阻抗至少十倍。此會降低纜線的性能大體上百分之十。當期望較大的性能時，甚至可使用較大的阻抗。例如，使用大於纜線的特性阻抗一百倍之阻抗對纜線性能僅具有1%衝擊。

已參考圖解的實施例來說明及圖解本發明的原理，但是應明白在不違背此種原理之下，圖解的實施例可改變排列及細節，及可以任何期望的方式予以組合。並且雖然上述討論已聚焦特定實施例，但是考慮其他組態。尤其是，即使在此使用諸如“根據本發明的一實施例”等措辭，但是這些語詞意指一般參考實施例可能性，並且不用於將本發明限制至特定實施例組態。如在此所使用一般，這些字詞可意指可被組合成其他實施例之相同或不同的實施例。

結果，鑑於對在此所說明之實施例的各種廣泛變更，此詳細的說明及附錄材料係僅用於圖解，及不應被使用來侷限本發明的範疇。因此，本發明所申請的專利範圍係為在下面申請專利範圍及其同等物的精神及範疇內之所有此種修改。

100‧‧‧測試儀器

105‧‧‧連接系統

110‧‧‧第一三軸纜線

110a‧‧‧外側導體

110b‧‧‧中間導體

110c‧‧‧中心導體

120‧‧‧第二三軸纜線

120a‧‧‧外側導體

120b‧‧‧中間導體

120c‧‧‧中心導體

130‧‧‧待測裝置

Claims (20)

1. 一種系統，係組構成在待測裝置(DUT)上執行至少兩種不同類型的測試卻未改變該DUT處的連接，其中，第一類型的測試得利於在測試儀器與該DUT之間具有控制阻抗，而第二類型的測試未得利於在測試儀器與該DUT之間具有控制阻抗，該系統包含：測試儀器；待測裝置(DUT)；以及兩或更多個三軸纜線，其具有位在該DUT附近之末端及位在該測試儀器附近的近端，各個纜線具有中心導體、中間導體、及外側導體，其中：該等中心導體係連接至各個纜線的該末端處之該DUT，並且連接至各個纜線的該近端處之該測試儀器；該等外側導體係在該等纜線的該末端及近端二者處連接至彼此；以及該等外側導體係連接至與該測試儀器在該等纜線的該等近端處共享之接地；並且其中，該系統係組構成當該等中間導體在該等纜線的該等近端處未連接至彼此且未連接至該測試儀器時執行該第一類型的測試。
2. 根據申請專利範圍第1項之系統，其中，該測試儀器包含第一組端子及不同於該第一組之第二組端子；該系統係另組構成當該等纜線係連接至該第一組端子時執行該第一類型的測試；並且 該系統係另組構成當該等纜線係連接至該第二組端子時執行該第二類型的測試。
3. 根據申請專利範圍第1項之系統，其中，經由大於該控制阻抗至少十倍之阻抗，該等中間導體的一或更多個係另連接至電信號或接地。
4. 根據申請專利範圍第1項之系統，其中，該接地為該儀器的內部接地。
5. 根據申請專利範圍第1項之系統，其中，至少其中之一個該等纜線的該等末端處之該外側導體連接是在DUT載體上進行。
6. 根據申請專利範圍第1項之系統，其中，在該中心導體與該外側導體之間，各個纜線具有期望的特性阻抗50ohms。
7. 根據申請專利範圍第1項之系統，其中，該測試儀器需要該等纜線具有匹配阻抗。
8. 一種系統，係組構成在待測裝置(DUT)上執行至少兩種不同類型的測試卻未改變該DUT處的連接，其中，第一類型的測試得利於在測試儀器與該DUT之間具有控制阻抗，而第二類型的測試沒有，該系統包含：第一測試儀器，用於執行該第一類型的測試；第二測試儀器，用於執行該第二類型的測試；待測裝置(DUT)；以及兩或更多個三軸纜線，其具有位在該DUT附近之末端及位在該等測試儀器的其中之一附近的近端，各個纜線 具有中心導體、中間導體、及外側導體，其中：在各個纜線的該末端處，該等中心導體係連接至該DUT；該等外側導體係在該等纜線的該末端及近端二者處連接至彼此；以及該等外側導體係連接至與該測試儀器的至少一者在該等纜線的該等近端處共享之接地；並且其中，該系統係組構成在以下時段執行該第一類型的測試：該等中心導體係連接至該等纜線的該等近端處之該第一測試儀器；該等中間導體在該等纜線的該等近端處未連接至彼此；以及該等中間導體未連接至該第一或第二測試儀器的任一個；並且其中，該系統係組構成當該等中心導體係連接至該等纜線的該等近端處之該第二測試儀器時執行該第二類型的測試。
9. 根據申請專利範圍第8項之系統，其中，經由大於該控制阻抗至少十倍之阻抗，該等中間導體的一或更多個係另連接至電信號或接地。
10. 根據申請專利範圍第8項之系統，其中，該接地為該第一或第二儀器的內部接地。
11. 根據申請專利範圍第8項之系統，其中，至少其 中之一個該等纜線的該末端處之該等外側導體連接是在DUT載體上進行。
12. 根據申請專利範圍第8項之系統，其中，在該中心導體與該外側導體之間，各個纜線具有期望的特性阻抗50ohms。
13. 根據申請專利範圍第8項之系統，其中，該等測試儀器的至少其中之一需要該等纜線具有匹配阻抗。
14. 一種方法，其以測試儀器在待測裝置(DUT)上執行兩種或更多不同類型的測試卻未改變該DUT處的連接，其中，至少一類型的測試得利於在該測試儀器與該DUT之間具有控制阻抗，該方法包含：將該DUT連接至兩或更多個三軸纜線，其中，各個纜線具有末端及近端，各個纜線包含中心導體、中間導體、及外側導體，連接該DUT的步驟包含：在該等纜線的該末端處，將該等中心導體連接至該DUT；在該等纜線的該等末端處，將該等外側導體連接至彼此；以及在該等纜線的該末端處，使該等中間導體未連接；組構該等纜線的該等近端，以執行第一類型的測試，卻未改變該等纜線的該等末端處之該等連接；其中該第一類型的測試得利於在該測試儀器與該DUT之間具有控制阻抗；以及 該組構步驟包含：將該等外側導體連接至彼此及連接至與該測試儀器在該等纜線的該等近端處共享之接地；在該等纜線的該等近端處，將該等中心導體連接至該測試儀器；使該等中間導體彼此斷開且與該DUT斷開；以及組構該等纜線的該等近端，以執行第二類型的測試，卻未改變該等纜線的該等末端處之該等連接；其中該第二類型的測試未得利於在該測試儀器與該DUT之間具有控制阻抗；並且該組構步驟包含：在該等纜線的該等近端處，將該等中心導體連接至該測試儀器；以及將該等外側導體連接至彼此及連接至與該測試儀器在該等纜線的該等近端處共享之接地。
15. 根據申請專利範圍第14項之方法，其中，該測試儀器包含單一測試儀器。
16. 根據申請專利範圍第14項之方法，其中，該測試儀器包含用以執行該第一類型的測試之第一測試儀器與用以執行該第二類型的測試之第二測試儀器，及該方法另包含：當組構該等纜線的該等近端以執行第一或第二類型的測試時，將該等纜線連接至該各自的第一或第二測試儀器。
17. 根據申請專利範圍第14項之方法，另包含：經由大於纜線的該中間導體與該外側導體之間的特性阻抗至少十倍之阻抗，將至少一中間導體連接至電信號或接地。
18. 根據申請專利範圍第14項之方法，其中，該接地為該測試儀器的內部接地。
19. 根據申請專利範圍第14項之方法，其中，在該等纜線的該末端處將該等外側導體連接至彼此之步驟包含：經由DUT載體進行至少一連接。
20. 根據申請專利範圍第14項之方法，其中，在該中心導體與該外側導體之間，各個纜線具有期望的特性阻抗50ohms。