TWI431296B - 應用於射頻量測之高頻校正裝置 - Google Patents

Description

應用於射頻量測之高頻校正裝置

本發明係關於一種高頻校正裝置，特別是一種應用於射頻量測之高頻校正裝置。

近年來，隨著科技的發展，積體電路設計已逐漸走向3D堆疊式的高效能晶片，為使該3D堆疊之電路能有垂直方向的電性連接，習知有如直通矽晶穿孔(Through Silicon Via，TSV)與金屬穿孔(Plated Through Hole，PTH)等垂直互連線(vertical interconnect)之電性連接技術，而隨著頻率逐漸攀升以及數位訊號傳輸速度不斷的加快，具有垂直互連線之元件的高頻特性分析成為一門重要的課題，為使具有垂直互連線之元件能正常運作，必須要有更準確與更快速的垂直互連線元件之量測系統。

針對一個具有垂直互連線之待測裝置(Device Under Test，DUT)進行高頻量測時，若不使用雙面量測技術，而欲使該待測裝置於共平面進行量測，需透過一個微帶線及二貫孔來將異面端轉為共平面，使該信號輸入埠與信號輸出埠能呈現於同一平面上。然而，該微帶線和貫孔本身亦具有高頻響應，為了讓該微帶線與貫孔所產生之寄生效應與該待測裝置之高頻響應有所區隔，除量測過程中必須加入一套複雜的去嵌化數學理論與技術，且使用去嵌化理論進行，也容易因微帶線之高頻特性擾動過大，造成貫孔的高頻效應無法有效被分離。此外，若需於晶圓上製做去嵌化套欠待測裝置上耗費面積製造測試套件，不符合經濟效益。

習知量測方法中，在量測待測裝置的高頻響應之前，需透過一校正板執行高頻校正(Calibration)的動作。請參閱第1圖所示，係揭示一種射頻量測系統9(例如美國公告第6,396,296號專利案之發明)，該量測系統9欲進行高頻量測前，首先必須使該二探針92之尖端位於同一側，用以對一待測裝置81進行高頻校正，該待測裝置81可為傳統共平面校正板。待校正步驟完成後，如第2圖所示，再將該待測裝置81垂直置於該量測系統9中，並利用轉動探針操作器91之方式改變二探針92之方向，使該二探針92之方向分別針對該待測裝置81之二端進行量測。然而，在校正完畢至射頻量測的過程中，轉動該探針操作器91的動作，會移動到該量測系統9之高頻傳輸纜線(Cable)，使得高頻校正精準度產生誤差。

本發明之主要目的係提供一種應用於射頻量測之高頻校正裝置，該校正裝置能應用於具有垂直互連線之待測裝置，且該待測裝置不需額外增加測試套件。

本發明之次要目的係提供一種應用於射頻量測之高頻校正裝置，該校正裝置能應用於具有垂直互連線之待測裝置，並提供較高之量測精準度。

為達到前述發明目的，本發明所運用之技術手段包含有： 一種應用於射頻量測之高頻校正裝置，係包含：一量測機台，具有一載台、一第一量測臂及一第二量測臂，該載台供承載一待測裝置，該第一量測臂具有一第一探針，該第二量測臂具有一第二探針，該第一量測臂與第二量測臂相對設置於該載台之兩端，各該第一探針與第二探針分別沿一直線軌跡移動以接近或遠離該載台；一高頻量測裝置，具有二高頻傳輸纜線，該二高頻傳輸纜線分別連接該第一探針及第二探針。

本發明之應用於射頻量測之高頻校正裝置，其中，該高頻訊號量測裝置為一網路分析儀。

本發明之應用於射頻量測之高頻校正裝置，其中，該網路分析儀具有一穿透校正器。

本發明之應用於射頻量測之高頻校正裝置，其中，該第一探針的移動軌跡與載台朝向第一探針的表面垂直。

本發明之應用於射頻量測之高頻校正裝置，其中，該第二探針的移動軌跡與載台朝向第二探針的表面垂直。

為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：本發明所述之「互易性(reciprocity)」，係指對於一雙埠網路而言，若其S參數的S₁₂ 等於S₂₁ ，則該雙埠網路具有互易性。由於其為本領域之人士可輕易理解，因此在此不多加敘述。

本發明所述之「待測裝置(Device Under Test，DUT)」，係指一具有垂直互連線設計之電路，且該電路之輸入埠與輸出埠具有互易性。

請參照第3圖所示，本發明應用於射頻量測之高頻校正裝置較佳實施例，係包含一量測機台1及一高頻量測裝置2，該量測機台1透過一高頻傳輸纜線與該高頻量測裝置2連結。

該量測機台1具有一載台11、一第一量測臂12及一第二量測臂13。該載台11可供穩固承載一待測裝置。

該第一量測臂12及第二量測臂13分別配置於該載台11之相對二側，例如位在該載台11的上下二端(依圖面而言)，該第一量測臂12具有一第一探針121，該第二量測臂13具有一第二探針131，該第一探針121及第二探針131可由相對之二方向指向該載台11，該第一探針121的移動軌跡與載台11朝向該第一探針121的表面垂直，該第二探針131的移動軌跡與載台11朝向該第二探針131的表面垂直，並於該載台11之相對二端抵接該載台11上所置放之待測裝置，使該第一探針121與第二探針131能對該待測裝置進行量測或實施校正動作。

該高頻量測裝置2具有二高頻傳輸纜線21、22，該二高頻傳輸纜線21、22分別連接該第一探針121及第二探針131，該二高頻傳輸纜線21、22，可將第一量測臂12之第一探針121與該第二量測臂13之第二探針131所感知的資料，傳送至該該高頻量測裝置2。該高頻量測裝置2用於射頻量測，較佳為一網路分析儀，並設有一校正軟體，使 該量測機台1得以透過該校正軟體進行高頻校正。該校正軟體可提供一短路、一開路及一負載校正，並具有一穿透校正器進行穿透校正。

請參照第4圖所示，本發明應用於射頻量測之高頻校正裝置進行校正操作時，需藉由該量測機台1結合該高頻量測裝置2，並搭配一校正板3實施校正。該校正步驟係包含一機台選取步驟S1，係選定具有二量測臂之量測機台；一探針選取步驟S2，根據該待測裝置決定該量測機台之探針的種類；一校正板選取步驟S3，根據該探針找出對應之校正板；一參數輸入步驟S4，輸入該探針所對應之一短路參數、一開路參數和一負載參數；及一校正步驟S5，係進行該量測機台之高頻校正。

請參照第3、4圖所示，該機台選取步驟S1，較佳選定本實施例之量測機台1，該量測機台1適用於射頻量測，且具有可承置該校正板3之載台11，該量測機台1之第一量測臂12與第二量測臂13相對設置於該載台11之二端，且該第一量測臂12與第二量測臂13可由相對之二方向朝向載台11移動，使該量測機台1進行校正動作或射頻量測時，該第一探針121與第二探針131可由相對二端抵接校正板3或待測裝置。

請再參照第3、4圖所示，該探針選取步驟S2，係根據該待測裝置之類型，決定該量測機台1之第一探針121與第二探針131種類。必須注意的是，本發明之高頻校正方法係針對具有垂直互連線和互易性的待測裝置。該第一探針121與第二探針131的種類係根據該待測裝置之輸入 埠和輸出埠的信號組態，以及該信號組態的間距(pitch)決定。詳言之，該待測裝置的輸入埠和輸出埠可以是G-S(Ground-Signal)、G-S-G或G-S-G-S-G的信號組態，而該信號組態的間距即為G-S、G-S-G或G-S-G-S-G各兩相鄰腳位之間的距離。該信號組態的間距可以分為100至250μm的短間距，以及250至1250μm的長間距。在本實施例中，本發明選擇待測裝置之輸入埠和輸出埠為G-S-G的信號組態，以及250μm的間距，同時，該第一探針121與第二探針131之種類係選擇為對應G-S-G信號組態之具有G-S-G三端接腳的探針。然而，本發明之目標待測裝置並不以此為限。

請參閱第3至5圖所示，該校正板選取步驟S3，係根據該第一探針121與第二探針131之種類找出對應之校正板3。詳言之，在本實施例中，根據探針G-S-G的接腳以及其250μm的間距，決定適合的校正板3。請參閱第4圖所示，其係本發明校正板選取步驟S3中，對應於G-S-G信號組態所決定之校正板3的局部示意圖。該校正板3具有一第一校正圖形31和一第二校正圖形32，該第一校正圖形31具有一第一抵接部311、一第二抵接部312和一第三抵接部313。同理，該第二校正圖形32具有一第一抵接部321、一第二抵接部322和一第三抵接部323。

請再參閱第3、4圖所示，該參數輸入步驟S4，係將該第一探針121與第二探針131所對應之一短路參數、一開路參數和一負載參數輸入該高頻量測裝置2。該短路、開路及負載參數可根據該第一探針121與第二探針131的 種類，查詢得到相對應的數值，在本實施例中，該第一探針121代表量測時之連接輸入埠，該第二探針131代表量測時之連接輸出埠，當欲進行輸入埠和輸出埠之校正時，係輸入該第一探針121和第二探針131所對應之各項參數值。

請再參閱第3至5圖所示，該校正步驟S5，係利用該第一探針121與第二探針131執行該待測裝置之一輸入埠和一輸出埠個別的短路(Short)、開路(Open)和負載(Load)校正，以及利用該高頻量測裝置2執行該輸入埠和輸出埠之間的一穿透(Thru)參數校正。

首先進行輸入埠的短路校正，在該校正項目時，需將該第一探針121與第二探針131抵接該校正板3之第一校正圖形31。抵接的方式是該第一探針121之G-S-G三端需分別接觸該第一校正圖形31之第一抵接部311、第二抵接部312和第三抵接部313。據此，可操作該高頻量測裝置2的校正軟體進行短路校正。接著進行輸入埠的負載校正，在此校正項目時，需將該第一探針121改以抵接該校正板3之第二校正圖形32。抵接的方式是該第一探針121之G-S-G三端需分別接觸該第二校正圖形32之第一抵接部321、第二抵接部322和第三抵接部323。據此，可操作該高頻量測裝置2的校正軟體進行負載校正。最後進行輸入埠的開路校正，在此校正項目時，需將該第一探針121浮接(floating)，亦即不抵接任何校正圖形。據此，可操作該高頻量測裝置2的校正軟體進行開路校正。

至此，本發明之校正步驟S5已經完成待測裝置輸入 埠的短路、開路和負載校正。接著執行待測裝置輸入埠的短路、開路和負載校正。透過移動該載台11上之校正板3，使該校正板3能與該待測裝置輸出埠的短路、開路和負載進行同樣的校正。據此，本發明之校正步驟S5可完成待測裝置輸入埠和輸出埠兩者的短路、開路和負載校正。

本發明之校正步驟S5的最後一個校正項目係進行待測裝置輸入埠和輸出埠之間的穿透校正。校正的方式係操作該高頻量測裝置2的校正軟體進行一未知穿透參數(unknown thru)的校正。此時，該待測裝置輸入埠和輸出埠之間的穿透參數(例如時間延遲(time delay)和功率損失(power loss))可透過該高頻量測裝置2的穿透校正器(Adapter)所計算而得。至此，本發明之高頻校正方法係全部完成。

在本發明之高頻校正完成之後，由於該第一探針121及第二探針131之尖端分別由上下二端(依圖面而言)指向載台11，因此可將該校正板3移除，並將待測裝置放置於載台11之上，進行後續待測裝置相關的高頻測試。依照本發明之高頻校正裝置，該第一探針121及第二探針131不需旋轉90度，可避免因該第一探針121及第二探針131的旋轉而移動高頻傳輸纜線21、22，進而影響高頻校正精準度的缺點。

相較於習知需要在待測裝置上另行開設微帶線和垂直互連線的貫孔將異端面轉為共平面，因而需要使用複雜的去嵌化計算與耗費面積製作測試套件的缺點，本發明之高頻校正裝置可以在待測裝置具有互易性的前提之下，不 需要對待測裝置另行開設微帶線和垂直互連線之貫孔，因此可省去相關的去嵌化計算以及節省晶圓之面積。

本發明運用於射頻量測之高頻校正裝置，該量測機台得以應用於具有垂直互連線之待測裝置，具有使該待測裝置不需額外增加測試套件之功效。

本發明運用於射頻量測之高頻校正裝置，該量測機台得以應用於具有垂直互連線之待測裝置，具有提供較高之量測精準度之功效。

雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

〔本發明〕

1‧‧‧量測機台

11‧‧‧載台

12‧‧‧第一量測臂

121‧‧‧第一探針

13‧‧‧第二量測臂

131‧‧‧第二探針

2‧‧‧高頻量測裝置

21‧‧‧高頻傳輸纜線

22‧‧‧高頻傳輸纜線

3‧‧‧校正板

31‧‧‧第一校正圖形

311‧‧‧第一抵接部

312‧‧‧第二抵接部

313‧‧‧第三抵接部

32‧‧‧第二校正圖形

321‧‧‧第一抵接部

322‧‧‧第二抵接部

323‧‧‧第三抵接部

S1‧‧‧機台選取步驟

S2‧‧‧探針選取步驟

S3‧‧‧校正板選取步驟

S4‧‧‧參數輸入步驟

S5‧‧‧校正步驟

〔習知〕

81‧‧‧待測裝置

9‧‧‧量測系統

91‧‧‧探針操作器

92‧‧‧探針

第1圖：習知射頻量測系統架構校正示意圖。

第2圖：習知射頻量測系統架構量測示意圖。

第3圖：本發明較佳實施例之量測系統架構示意圖。

第4圖：本發明較佳實施例流程圖。

第5圖：本發明較佳實施例之校正板局部示意圖。

1．．．量測機台

11．．．載台

12．．．第一量測臂

121．．．第一探針

13．．．第二量測臂

131．．．第二探針

2．．．高頻量測裝置

21．．．高頻傳輸纜線

22．．．高頻傳輸纜線

Claims (1)

1. 一種應用於射頻量測之高頻校正裝置，係包含：一量測機台，具有一載台、一第一量測臂及一第二量測臂，該載台供承載一待測裝置，該第一量測臂具有一第一探針，該第二量測臂具有一第二探針，該第一量測臂與第二量測臂相對設置於該載台之兩端，各該第一探針與第二探針分別沿一直線軌跡移動以接近或遠離該載台，該第一探針的移動軌跡與載台朝向第一探針的表面垂直，該第二探針的移動軌跡與載台朝向第二探針的表面垂直；一高頻量測裝置，該高頻量測裝置為一網路分析儀，該網路分析儀具有二高頻傳輸纜線及一穿透校正器，該二高頻傳輸纜線分別連接該第一探針及第二探針，該穿透校正器用以執行穿透參數校正。