专利名称：利用两个位移脉冲来测试或测量电气元件之方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种为以测试或测量电气元件之方法及系统，特别是电气导体或一组电气导体、电气元件。
本发明特别但非具排他性，涉及测试出现在互连支撑物内的导电路径。
背景技术：
互连支撑物出现在大多数的电气装置内，并且对之进行测试益加重要，这是因为其尺度随着制造及整合技术的演进持续地缩小。从而互连支撑物测试为其制造工艺中之整合部分。互连支撑物特别为HDI(高密度互连)印刷电路，并且上述这些出现在大多数的可携式电气装置(蜂窝式电话、MP3播放器、盘片读取器/记录器、数码相机等)，以及在IC封装(微处理器或内存)里。这还涉及称为“IC封装基板”或”芯片载体”之集成电路之互连支撑物。这些互连支撑物极为“密集”，并且可具有极低数值之导体宽度与导体间的间距，例如数十微米，以及其尺度低于一百微米的接点。
除出现在前述互连支撑物上之导体外，也会对其它各种类型之导体进行测试，例如出现在LCD或等离子平面屏幕内的导体、于囊封之前出现在集成电路内的导体，以及任何类型的电气元件。这些导体及电气元件的测试亦为互连支撑物或是电路之制造工艺的整合部分。
在传统上对互连支撑物所进行的测试中，有些是针对于测量导体或安装于支撑物上之元件的连续性、绝缘性、电阻、电容或自电感性。导体一般为分布于基板之一个或更多电绝缘层上的导电路径，且可由跨于该基板之各金属化空穴(“通道”)连结。
为测试这些导电路径，已知可利用测量系统，而上述系统在当接点为实体性地接取并且当测试作业期间中制造之机械接触不会在测试之后对该基板的整合性造成损害时，以机械方式接取至其接点。然而，当仅能实体地接取导电路径的一个接点，且其它接点无法或不可碰触以避免对其造成损害时，不可能完整地进行此测量。这可以例如扮演火花间隙之“IC封装基板”类型印刷电路路径的情况。这些电路使得将像是半导体芯片而具有约数十微米之远远高出的连接密度之电气元件，带至标准印刷电路间距，即约一毫米，成为可能。
鉴于执行前述测试，根据业界先进技术考虑到其它的解决方案，其包含当路径之接点之一无法实体地接取。
在这些解决方案中，部分建议一种于电极与欲测试之导电路径间的电容连接。然而，这些解决方案要求制造复杂且昂贵的工具。此外，上述并不容允决定所测试之导电路径的电阻。最终地，上述并不相符于为以利用覆晶技术所安装之芯片的新一代基板，对其该芯片之焊块并非设置于该基板的外围处，而是在互连支撑物的表面上按矩阵方式设置。
其它的解决方案可特别地由US-6,369,591(Cugini等人)，以及EP-1236052(Vaucher Christophe)文件中描述。这些解决方案建议利用激光束，通过光电效应而自欲测试之印刷电路中射出电子。所射出的电子会因由对该入射激光束为透明之平板所形成的导电阳极之故被收集。
在该US-6,369,591文件内所述之解决方案为纯无接触的解决方案。然而，这具有无法容允按定量方式测量，而是仅能以定性方式测量导体之电阻的缺点，即通过低于数十亿欧姆之电阻值来决定路径之两点处是否连结，而未测量实际的电阻值。此外，该方法要求以电子来充电/放电该导电路径，特别是以对该测量进行重置。对于大型尺度之路径该重置或将耗去大量的时间，而这会以不符于业界生产力要求之方式而造成测试迟缓。
在EP-1236052文件中所述之解决方案建议一种对于具微小尺度之导体的接点之无接触式光电接取。由光电效应所释放出的电子会被由可分别寻址至多个电位之区域所组成的收集器所收集。电路通过测量系统以及可将电子返回至该路径另一端之来源的回路设置。此项解决方案可构成相较于各前述方法的显著改善结果。
然而，一般说来，执行兼容于由业界所施于之生产力要求的测试，同时又接取该导电路径之电阻数值而对连续性及绝缘性进行测量是愈来愈困难。特别是在当上述路径之接点并无机械性接取时，或是当存在损毁作为测试点之接点的风险时，即为此情况。
从而，本发明针对一种为以测试或测量电气元件之方法及系统，而其损毁上述元件的风险为最低，且可依据兼容于目前生产力要求之速率以进行各测量。
本发明特别是针对改善基于利用施加于欲测试之元件的粒子束而来自该欲测试之元件的电子射出的测试或测量方法，特别是由光电效应所生之电子射出。
可通过提供一种为以测试或测量电气元件之方法达到此目的，其包含如下步骤将第一粒子束施加于电气元件之第一位置，以自该第一位置处释放电子；将第二粒子束施加于电气元件之第二位置，而相较于将该第一粒子束施加于该第一位置具有非零之时间位移，以自该第二位置处释放电子；收集将该第一粒子束施加于该第一位置之效应下所释放出的电子；收集将该第二粒子束施加于该第二位置处之效应下所释放出的电子；以及测量至少对应于将该第二粒子束施加于该第二位置处之效应下而释放的所收集电子之电荷数量；以及按定量方式或定性方式自此引发出该电气元件之电气特性。
发明内容
根据一具体实施例，该时间位移为于该第一及该第二位置间电子的传播时间的数量级。
根据一具体实施例，该时间位移约为一微微秒至数纳秒。
根据一具体实施例，可从在施加该第一粒子束效应下所收集之电荷之数量与在施加第二粒子束效应下所收集之电荷之数量的比较，引发出该电气元件之绝缘性、连续性、电容及/或电阻。
根据一具体实施例，该电气元件为电气导体或一组电气导体、电气元件或电子元件。
根据一具体实施例，该第一位置为电气导体之第一接点，而该第二位置为一个电气导体之第二接点或另一个电气导体之一个接点。
根据一具体实施例，该第一及该第二粒子束为紫外光线光束。
根据一具体实施例，该第一及该第二粒子束获自于相同粒子束的分割结果。
根据一具体实施例，该时间位移为通过在该第二粒子束到达该第二位置之前，令该第二粒子束前往相较于该第一粒子束之距离而更为显著的距离获得。
根据一具体实施例，在施加该第一及该第二粒子束之效应下所释放的电子是由携至电位之收集器所收集，并且在将该第一粒子束施加于该第一位置之前，将至少该第一位置携至低于该收集器之电位的电位。
根据一具体实施例，在施加该第一及该第二粒子束之效应下所释放的电子是由携至电位之收集器收集，并且施加该第一粒子束可将该电气元件携至该收集器之电位，同时对在施加该第二粒子束之效应下所收集的电荷数量进行测量。
根据一具体实施例，在施加该第一及该第二粒子束之效应下所释放的电子是由收集器收集，并且该收集器包含至少一个面向该第一位置之第一收集电极，以及至少一个面向该第二位置之第二电极，两者收集电极相互分隔且可分别地接取，以进行所收集之电荷的区域测量。
本发明还涉及一种为以制造互连支撑物或设置于互连支撑物上之电路的方法，该互连支撑物或电路包含电气元件，该方法包含根据本发明之测试或测量方法，对该互连支撑物或该电路之电气元件所有或部分的电气元件进行测试或测量之步骤。
本发明还涉及一种为以测试或测量电气元件之系统，其包含为以将第一粒子束施加于电气元件之第一位置，以引发自该第一位置处释放电子，并且将第二粒子束施加于电气元件之第二位置，以引发自该第二位置处释放电子之构件；为以将该第二粒子束之施加位移至相较于施加该第一粒子束于该第一位置之第二位置，而具有非零之时间位移之构件；为以收集在施加该第一粒子束之效应下所释放出的电子，并且收集在施加该第二粒子束之效应下所释放出的电子之至少一个收集器；以及为以测量至少对应于将该第二粒子束施加于该第二位置处之效应下而释放的所收集电子之电荷数量，并且按定量方式或定性方式自此引发出该电气元件之电气特性。
根据一具体实施例，该时间位移为于该第一及该第二位置间电子的传播时间的数量级。
根据一具体实施例，该时间位移约为一微微秒至数纳秒。
根据一具体实施例，该收集器包含至少一个面向该第一位置之第一收集电极，以及至少一个面向该第二位置之第二收集电极，两者收集电极相互分隔且可分别地接取，并可让该测量装置，至少在该第二位置处，进行所收集之电荷的区域性测量。
根据一具体实施例，该系统包含可从在施加该第一粒子束效应下所收集之电子电荷之数量与在施加第二粒子束效应下所收集之电子电荷之数量的测量，引发出该电气元件之连续性、绝缘性、电容及/或电阻。
根据一具体实施例，该系统设置以供测试或测量电气导体或一组电气导体、电气元件或电子元件。
根据一具体实施例，该系统包含以分割粒子束，以构成该第一及第二粒子束之构件。
根据一具体实施例，该系统包含为以在该第二粒子束触抵该电气元件的第二位置之前，令该第二粒子束前往相较于该第一粒子束之距离而更为显著的距离之构件。
根据一具体实施例，该第一及第二粒子束为紫外光线光束。
根据一具体实施例，该系统包含适装设置于该基板与该收集器间之空穴的分光器，上述空穴形成电子的流通道。
根据一具体实施例，该系统包含收集器，该收集器包含多个电极以及将电极携至推斥势以形成电子的流通道之构件。
经令定以关联于，然非受限于此，如下各附图，可在根据本发明之方法及系统的具体实施例之说明中，进一步详细呈现本发明之上述及其它目的、优点与特性，其中 图1示意性表示根据本发明施加于测量导体之电气连续性的方法及系统； 图2A为根据本发明将第一粒子束施加于该导体期间系统之等效图， 图2B为根据本发明将第二粒子束施加于该导体过程系统之等效图； 图3表示依据该导体电阻所收集之电荷的变化； 图4A及4B表示对于该导体之第一电阻值，出现在测试点处所收集电荷及电位在时间上的演变；以及 图5A及5B表示对于该导体之第二电阻值，出现在测试点处所收集电荷及电位在时间上的演变。
主要元件标记说明 2-1导电路径/电气元件 2-2导电路径 3-1接点/第一位置 3-2接点/第二位置 3-3接点 4-1第一粒子束 4-2第二粒子束 5收集器 5-1 收集电极范围/收集器 5-2 支撑物板 6分光器 7空穴
具体实施例方式 可利用该根据本发明之方法及系统以测试或测量电气元件的电气特性，像是设置于绝缘基板上之导体或导电路径的连续性、绝缘性、电容及/或电阻。该基板具有设置于一个或更多介电层上之导电路径，且形成例如“HDI”类型的极高密度之印刷电路。
在图1中，欲测试之电路(如非限制性范例所示)为火花间隙类型之“芯片载体”互连支撑物，其提供半导体芯片类型之电子元件，该半导体芯片具有极高之连接密度，而将于携至标准印刷电路之间隔，即约1毫米。该电路包含设置于绝缘基板1上而待受于根据本发明之测量的导电路径。在此，上述为具低电容之导电路径，通常为数十飞(femto)-法拉(fF)至数微微法拉(pF)。值得注意的是，这些数值为相对性，并且取决于欲测试之互连支撑物与后文中将于进一步详述之收集器5间的距离。从而可增加该收集器5及导电路径间的距离，以对具较高电容，并反是，之路径进行测量。
更特别是，该互连支撑物包含设置于该基板1上表面的导电路径2-1、设置于该基板下表面的导电路径，以及跨于该基板之路径2-2(路径包含“信道”)。一般说来，各路径包含接点，其位于该基板之上表面或下表面。在此，接点3-1、3-2位于该基板之上表面，并且可供例如利用“覆晶”技术以安装芯片。上述接点3-1、3-2在此为C4类型(“受控塌陷芯片连接”)，并覆盖以包含或无含铅之钢金属合金。其它的接点3-3(图中仅示出上述之其一者)位于该基板之下表面，且在此为BGA类型(“焊球格点数组”)。C4类型之接点，即如BGA类型之接点，在该基板1之表面上按矩阵形式设置而形成互连支撑物。如此，导电路径在此可为C4至C4类型，且可在该基板之上表面连结两个或更多的C4类型接点，或为BGA至BGA类型，且可在该基板之下表面连结两个或更多的BGA类型接点，或为C4至BGA类型，且将C4类型之至少一个接点连结于BGA类型之至少一个接点(交跨路径)。
在如图1之范例里，在该基板上表面的导电路径2-1将受于根据本发明之方法的测试或测量。该路径为C4-C4类型，并且连结位于其两个端处的接点3-1及3-2。该路径在接点3-1与3-2之间具有一系列的电阻R0。上述接点3-1与3-2是用来作为该路径2-1的测试点。
该根据本发明之系统包含用以产生第一4-1及第二4-2粒子束的构件。该粒子束4-1施加于该导电路径之第一位置，在此为该接点3-1，而该粒子束4-2施加于该导电路径之第二位置，在此为该接点3-2，于此为以进行连续性测试。然而，该光束4-2也可施加于选定于相同基板之另一路径的位置处，例如执行于两路径间的绝缘测试。
该光束4-1能够自该路径2-1之第一位置处释放电子，而该光束4-2能够自该路径2-1之第二位置处释放电子。为此目的，光束4-1、4-2可为光子束或像是电子或离子的粒子束。在此所述之范例里，上述光束为激光束，其波长选定于紫外线之范围内且为足够地短，以让电子能够通过光电效应而自组成该路径或该接点的材料弹射出。通常，依据金属或合金而定，所要求的波长范围自200至300纳米。所用之激光源为脉冲类型为有利，且可为例如按五之因子所频率乘倍的YAG激光源。激光脉冲的持续时间(光电冲射之持续时间)最好是约数纳秒(ns)。
值得注意的是，若是使用电子光束而非光子束，则其入射能量必须为使得由该目标材料冲射所发射出的次级电子数大于被吸收的电子数，以于目标区域与该收集器5之间产生电流，其本质确为所属技术领域的技术人员所众知。
根据本发明，将该光束4-1施加于该接点3-1并且将该光束4-2施加于该接点3-2是相隔可加以调整的时间位移Δt，特别是关于需进行之测量类型。该位移Δt为短持续时间。更确切地说，该位移为两个测量点(目标区域，在此为上述接点3-1、3-2)间电子传播时间的数量级，并且最好是短于该传播时间。此传播时间是由在测量点间之导电路径的RC时间常数所定义(对于连续性测量)，或是由位于两条不同导电路径上之两个测量点间之RC时间常数所定义(对于绝缘性测量)。给定该实施之材料限制以获得短于一个微微秒之时间位移，此时间位移在实际选择上会是在从一微微秒到数纳秒的数值范围内。
光束4-1、4-2可来自于相同的激光光线脉冲光束，而以分光器以将其分割成两个部分。可通过令该第二光束沿长于该第一光束之光学路径的光学路径行进，例如于多个反射镜间，以获得该时间位移Δt的设定。所获之光学路径修改可引入对应于所需位移Δt的延迟。在空中，此延迟为光学路径间之差异每米约3纳秒。给定这可将光学路径之长度设定为约数毫米之内，则关于光束间之时间位移的精准度约为数飞(femto)秒(fs)。在自由空间里，1纳秒对应于30厘米的光学路径差值，而1fs则对应于0.3微米的光学路径差值。从而，约1fs的差值难以察觉。然而，可实际地实施出对应于约300微米光学路径之差值的约一微微秒(ps)差值。
通过在该第二光束的光学路径上插入具有高于形成该第一光束之光学路径的材料之光学指数的材料，以获得两个光束之间的时间位移Δt。
该收集器5设置在该基板1上，且最好是与其平行，并内插于两个光束4-1、4-2与该基板之间。该收集器包含收集电极范围5-1，其包含令光束4-1、4-2通过于此之开口，并且可包含对于光束为透明或半透明的支撑物板5-2，其上设置该收集电极范围5-1。该收集器5是用以收集由该光束4-1释放之电子以及由该光束4-2释放之电子，并为此目的而由电压产生器(图中未示出)携至正电位Vc。
为便于说明，该词汇“电荷数量”或“电性数量”在此是被视为同义词，此为指称在将激光光线冲射施加于该导电路径2-1之后，利用该收集器5所收集到的电荷数量。从而，在施加该光束4-1后将相同的参考Q1施加于所收集之电荷数量以及施加于相对应的测得电性数量，并且在施加该光束4-2后，通过收集器将相同的参考Q2施加于所收集之电荷数量以及施加于相对应的测得电性数量。
类似地，依据通常的技术说法，“将路径充电”或“将电容充电”是指增加该路径或该电容之电位的事实，此充电是对应于电子漏失。
现将说明本发明方法的两项变化方式，而这些仅为本发明之实施方式。
根据该第一变化方式，该收集器5的收集电极范围5-1是由用以收集来自该路径任意点之电子之单一收集电极所形成，且特别是自在此用作测试点及形成光电撞击区域之一个或其它接点所弹射出的电子。
行游于光电撞击区域及该收集器5间的电子会被内插于该收集器5及该基板1间，而适配于穿跨于此并形成电子流之信道的空穴7的电绝缘分光器6所分道化。
在初期步骤的期间，会将该路径携至该低于收集器5电位Vc的决定电位。实施上，可将该收集器与该导电路径间的电位差设定为从数百毫伏特至数十伏特之范围。
然后将该第一光束4-1施加于该接点3-1，并以光电效应令电子弹射。可设定施加该光束4-1的持续时间，使得该接点3-1能够立即地充电至该收集器的电位Vc。
然后，将该第二光束4-2施加于该接点3-2而具时间位移Δt，并测量由该收集器所收集到的电荷数量Q2，且与对应于高此则将该路径视为错误之预定电阻临界值Rt的临界值Qt相比较。对于给定时间位移Δt，通过校准以决定该临界值Qt及该临界值Rt之间的关系。
从而 若该电性数量Q2等于零，则此意味着并未收集到电子，并且该接点3-2既已位在该收集器5之电位Vc处，或是极为接近于此。换言之，在各次冲射开始之间的时间间隔Δt期间，电子已有时间通过该电阻器R0而自该接点3-2传播至该接点3-1。可自此引发出该路径具有低于该临界值Rt的低电阻值R0。
若该电性数量Q2低于该临界值Qt，则此意味着既已收集到少量电子，而该接点3-2靠近该电位Vc，并且该路径具有低于该临界值Rt之电阻值R0。
若该电性数量Q2高于该临界值Qt，则此意味着该接点3-2的电位远高于该电位Vc，并且该电阻值R0高于该临界值Rt，因此该路径被视为错误。
因此，本发明第一变化方式可供进行“通过或失败”类型(“良好”或“不佳”路径)之定性测试，而无需测量该电阻值R0。
所希冀者为进行定性测试，即测量该电阻值R0，会有必要测量Q1，而以下将说明其原因。
如前所述之本发明第一变化方式实无法简易地获致测量Q1，这是因为相同的收集电极测量两个在极短时间间隔Δt内传输之电性数量Q1、Q2，需要提供可快速地进行测量的电路，从而制造成本昂贵。此外，除该第一接点是于该脉冲的第一部分内携至该收集器5的电位Vc，当Δt短于该短持续时间(其暗示该冲击之重叠)，该约为纳秒的激光脉冲持续时间(短持续时间)可为对于测量之限制。
本发明之第二变化方式可令电性数量Q1的测量较为简易，并因此可供等同地进行定性测试(未测量Q1)或定量测试(测量Q1)。
该第二变化方式是基于使用收集器5，其收集电极范围5-1包含数个可分别寻址之不同电极(该激光束跨越各电极之间的现有空间)。面向各光电撞击区域之各电极会被携至该正电位Vc。
如上所述，通过内插于该收集器5与该基板1间之分光器6，将行游于目标区域及该收集器间之电子附近分道化。然而，在此还可通过如文件EP-1236052中所述之“护环”以将电子分道化，上述“护环”是由推斥电场所形成，而此推斥电场是通过将靠近该光电撞击区域之收集器电极携至推斥势所获得。
从而，该收集器5包含至少两个其电极的可寻址网络，各网络连接于配装于此以进行电性数量Q1、Q2之测量的测量系统，同时连接于将该电位Vc供应于上述收集电极的电压源。若是不希望使用该分光器6，则可提供第三网络以将推斥势施加于邻近电极。
此外，在此最好是使用激光束，其被分割成两个实质上相同部分4-1、4-2(如上所建议)。两光束4-1、4-2最好是粗略地同步，并且具有相等脉冲轮廓。
由于该分光器6或护环，通过光电效应所发射之电子会被强制在有限空间内移动，从而上述皆由垂直地定位于该欲测量接点之收集器区域所收集，其可根据其尺度包含一个或更多的收集电极。
与该第一变化方式相反，因此在激光冲射里不需对该路径2-1充电。亦不需要即使虽为可能，在两次冲射之后对此路径完全充电(亦即将其携至该收集器的电位Vc)。
此外，对应于自上述接点3-1、3-2所发射之电子数量之电荷的数量会由上述测量系统加以测量，而各测量系统可独立地接取该收集器5的各电极。
所收集之电荷数量Q1、Q2间的差值ΔQ主要是取决于四项参数。首先，取决于光束通过该收集器之传输差值，此差值特别是肇因于在两个不同位置处实际地跨过该收集器之各子光束的个别能量间存有差值之事实。实施上，此传输差值对所收集之电荷数量的效应，应为最大值的约数个百分点。此亦取决于第二光束相对于该第一光束的延迟。确实，在对该路径之第一端施加第一光束后摄取电子会具有提高该路径第二端之电位的效应，因此垂直于该第二光束所收集的电子在数量上会因激光的相等能量而为较少。该差值ΔQ亦取决于该导电垫在其接点之间的电阻，该电阻会减缓在两个测试点间的电子传播。该电阻值愈高，电子传送速度即愈低，并因此在第一冲射期间该第二端之电位就会增加得愈缓慢。因此由于高电阻，在施加该第二光束之后所收集的电子在数量上皆会较多。最后，该差值ΔQ亦取决于该导电路径的电容。
现将说明本发明方法之第二变化方式的实施方式。
首先将该导电路径2-1的电位设定为低于该收集器之电位的电位值，其取决于该路径之电容数值。例如，可将该路径放置于接地。此设定(其对应于根据本发明之重置步骤)可利用传统构件(例如碳刷)，或是利用“反射的光电效应”获得即将来自施加于该目标区域(即该测试点，或在此为接点)之入射光束的反射光束施加于该收集器。当收集器电压实质上等于零时，即执行此工艺。因此，通过所反射之光线光束从该收集器中摄取电子，并前往该目标区域而令其电位降低，直到等于该收集器的电位为止。
然后将该光束4-1施加于该接点3-1。由光电效应所释放出的电子会被该收集器收集，并测量该电数量Q1。
接着将该第二光束4-2施加于该接点3-2而具有时间位移Δt，且测量该电性Q2的数量。
在该路径之接点3-1的电平处之路径电容称为C1，而在该接点3-2之电平处的路径电容则称为C2，当施加该第一光束时，该电容C1之终端处的电位差值会增加，并且来自于该电容C2的电子会通过该路径之电阻R0。若该路径具有低度电阻，则上述电容实际是会按平行方式，并且充电该电容C1会立即地触发充电该C2。
然而，若该路径具有较高电阻，则电子会缓慢地从一个电容前往另一个电容。
对于与该第一激光束能量相同之能量以及与该收集器相同的电位，所收集之电荷数量Q2应为较低，这是由于该第二接点之电荷之一部分原则上已到达该第一接点。如在两次激光冲射之后该导电路径为完全充电(经携至该收集器之电压Vc)，则该总收集电荷数量Q等于Q1+Q2＝CVc，即若已在该路径上施加单一光束而为将其完全充电，则会在两个接点之一收集到的电荷数量。相等地来自于该电容C1或该电容C2之总收集电荷数量可如以下公式给定Q＝(C1+C2)×E，其中E为该收集器与该路径之间的初始电位差值。然而，通过该路径之导电路径所收集到的电子分布是依个别的电容值(一般说来相对于该收集器平面而具有对称性的路径相同)、两个光线脉冲间之延迟，以及特别是该电阻R0的数值而改变。
如该电阻R0为低，则在将该第一激光束施加于该接点3-1期间上述电容会同时地充电，因此在第二冲射期间并无电子移动。因此，在该情况下，Q1＝Q且Q2＝0。
不过，若该电阻R0为无限大，特别是对应于错误路径，则在施加该第一冲射期间所收集到的电荷为Q1＝C1×E，而在施加该第二光束期间所收集到的电荷为Q2＝C2×E。在此后者情况下，可定位出该路径的错误，这是因为所收集之电荷的比例可给定该路径之接点与该错误所位在之点处间的距离比例。
值得注意的是，该总收集电荷数量Q总是相同，不过其分布会依电阻数值R0＝(ΔQ，Δt，E)而改变。
然而，再次地提醒在该激光光线冲射之后不必对该路径完全充电。因此，若在该导电路径之第一端处所收集的电荷Q1以及此路径之总电容为已知，则依据在该接点3-2电平处收集之电荷的时间计算出该演化法则。时间Δt后，如该第二激光脉冲与该第一激光脉冲相同，必须等于Q1减去已移动且取决于R0、C1及C2之电荷数量，则可测量电荷数量Q2。
依据本发明、依据系统的不同参数，特别是依据该收集器之电位的电容C1、C2、脉冲持续时间与光照强度以及该电阻R0，利用后述的数值计算来提供电荷数量分布。上述计算参照图2A、2B，其中分别地显示在将该激光束施加于该第一接点3-1期间该系统的等效附图以及在将该激光束施加于该第二接点3-2之过程中该系统的等效附图。这些附图显示出如下的参数/变量 R0上述接点3-1、3-2间路径2-1的欲测量电阻； E施加于该收集器5之等效产生器电压； C1该路径之第一端(接点3-1)的电容； C2该路径之第二端(接点3-2)的电容； i0流经该电阻R0之路径2-1的电流； V1(t)在C1之终端处的电位；以及 V2(t)在C2之终端处的电位。
R1(t)在该接点3-1上之光电效应模型化的电阻； R2(t)在该接点3-2上之光电效应模型化的电阻。
关于电阻R1(t)及R2(t)，该光电效应确是通过简易法则模型化，假定在接收该光电冲击之接点与该收集器间的电流对于该收集器与该接点之间的电位差值成正比。该电流/电压比例系数取决于该接点之瞬时光度电平。关于该接点3-1，此系数在如图2A内显示之电阻R1(t)之下列计算中所表示，在其阳极上接收该电压E，而其阴极连接于该接点3-1，且经电流i1所流跨。关于该接点3-2，此系数可如电阻R2(t)所表示，其阳极上接收该电压E，其阴极系连接于该接点3-2，且经电流i2所流跨。参照于图2A，可撰写如下 即 V1＝R0i0+V2即且 E＝R1i1+V1 如 亦可撰写如下 将该关系(3)代入该关系(4)内 将该关系(3)代入该关系(2)内，并于左部分内显示该i1-i0项 利用该关系(5)，可获得如下 其于导算之后可获得如下 再次地利用该关系(5)，可获得如下 按如下形式 而其解为 f＝Ueαt 其中 若将该解代入该关系(5)内，则可获得如下 即 在时刻t＝0处，该电压V1等于零，而当t趋向于无限时，此电压V1等于该收集器的电压。因此 V1＝(-eαt+1)E 利用该关系(3)，亦可等同地获得如下 为能够将R1(t)之任意形式纳入考虑，有必要进行后述的计算程序。
考虑图2A通过该电阻R0、该第二接点3-1及该电容C2所形成之电路部分，此整体承受于电压V1及V2，而可获得如下 V1＝Aδ(t) 其中δ(t)为Dirac分布。
对于短却强烈之光束脉冲的响应为瞬时弹射之电荷δq，使得 考虑对应于所弹射电荷δq之电荷δq/δt瞬时密度所致的电压V2。可获得如下 可通过电路放电以消除该电荷δq。因此 因此，对于任何时间上的电压变量的响应可由按A＝1之脉冲回应的V1(t)回旋运算所给定。
从而，可将此V2值运用于被视为具广泛性质(所有的元件皆显示)的图2A中，且其等式为 即 按此形式，可利用简易数值程序对上述这些式进行积分。确实，仅将V1＝0及V2＝0采如初始值以获得 或 正确成员取决于已知项。此为递归表示方式，其显示当数值在时刻t为已知时，在时刻t+Δt发生何事。
此外，参照于图2B，亦可撰写如下 以及 这些等式离散化可导致 以及 V1及V2的初始值被固定为0，这是因为该路径的电位如前建议重置为0(例如利用通过反射之光电效应)。
现按讲解方式考虑以下参数 -E＝60V， -C1＝C2＝1pF， -基板/收集器距离＝10μm， -光束的直径＝80μm， -激光能量＝10μJ， -脉冲持续时间＝4ns， -时间位移Δt＝4ns， 通过这些参数，可获得如图3上所显示之曲线Q1、Q2及Q1/Q2。这些曲线说明，根据按欧姆所表示之路径电阻值R0(横轴)，所收集之电荷的微微库伦(pC)变化以及Q1/Q2变化比例。可特别地观察如下数值 R0＝1000MΩQ1/Q2＝1且Q1＝Q2＝0.569pC R0＝100MΩQ1/Q2＝1且Q1＝Q2＝0.569pC R0＝10MΩQ1/Q2＝1.001，Q1＝0.570pC且Q2＝0.569pC R0＝1MΩQ1/Q2＝1.005，Q1＝0.570pC且Q2＝0.567pC R0＝100KΩQ1/Q2＝1.053，Q1＝0.578pC且Q2＝0.549pC R0＝10KΩQ1/Q2＝1.531，Q1＝0.649pC且Q2＝0.424pC R0＝1KΩQ1/Q2＝3.705，Q1＝0.837pC且Q2＝0.234pC R0＝100ΩQ1/Q2＝4.763，Q1＝0.938pC且Q2＝0.197pC R0＝10ΩQ1/Q2＝4.894，Q1＝0.946pC且Q2＝0.193pC R0＝2ΩQ1/Q2＝4.906，Q1＝0.946pC且Q2＝0.193pC 从而，数值Q1与Q2以及比例Q1/Q2代表着该电阻R0。在该选定范例中，当R0具有欲区别之极高数值时，该比例Q1/Q2并不容允多个R0数值，这是因为该时间位移在所有情况下皆短于电子的传播时间(RC常数非常重要)。因此，对于给定时间位移，本发明之方法可对低微R0数值提供极佳精准度，对于小R0值，而此为关于传统测试方法的重要优点。两次电子弹射之间的时间位移愈小，低电阻测量愈加精确。
图4A、4B分别地表示对于R0＝2Ω，Q1＝0.946pC且Q2＝0.193pC(Q1/Q2＝4.906)，在整个该激光光线冲射持续时间，于该导电路径各端之接点3-1、3-2上所收集到之电荷Q1、Q2时间的演变，以及在电容C1及C2之终端处电压V1(t)及V2(t)时间的对应演变。所收集的电荷在图4A纵轴上按库伦表示，电压V1(t)、V2(t)在图4B纵轴上为按伏特表示，而时间则是在两者附图的横轴上按秒表示。在图4B，电压V1(t)及V2(t)的曲线为相同。上述趋向于等于该收集器之电压Vc的切线。然而，关于该激光束之脉冲的能量，路径具有高电容，后者并不会将电容完全地充电，在施加该双重脉冲之后的最终电压V1、V2不会到达该收集器的电压Vc。上述电压到达低于Vc的电压，然若该路径并无连续性错误，则这在各测试点中为相同。
对于R0＝100Ω，Q1＝0.946pC且Q2＝0.193pC(Q1/Q2＝4.906)，在冲射期间收集之其它电荷Q1、Q2的演变曲线以及在电容C1及C2终端处之电压V1、V2的演变曲线则可分别地如图5A及5B所示。所收集的电荷在图5A纵轴上按库伦表示，电压V1(t)、V2(t)在图5B纵轴上为按伏特表示，而时间则是在两者附图的横轴上按秒表示。
可看出在C2终端处之电位V2在时刻0与施加该第二脉冲之时刻t2间几乎没有改变，这是由于因该电阻R0重要数值而造成C1及C2间低度电子传输。因此该路径具如该者经分割为二之行为。因此，所收集之电荷Q1及Q2系连接至电容C1及C2，而若是C1＝C2则为相等。
以所属技术领域的技术人员的常规操作，根据欲测试之元件的电气组态，将上述方法调适于该元件的任何特性。此外，可在基板中组成具有相等电位之网络的所有导电路径上实施本方法。本方法可供测试此基板。
相较于另一者或相较于一组连结其间之其它路径而决定一路径之绝缘性，该第一粒子束施加于位于第一导电路径上之第一位置，而该第二粒子束施加于第二位置施加于第二导电路径上。两条路径虽为互异，从两个测量点观察，则形成电气元件，其具有对应于上述路径间之绝缘性电阻的串行电阻。
最好但非强迫性，知悉该粒子束所施加之路径(或在此为绝缘性测试时为两条路径)的电位，此电位必须低于该收集器的电位，以此供以收集电子。如此，可事先将该路径设于接地，以形成初始参考电位。
根据本发明方法上述之电阻R0测量适用于测量导体之序列电阻，而必须对该连续性进行测试，或者适用于测量两个导体之间的绝缘电阻。所属技术领域的技术人员应清楚知悉，以上关于施用于该电阻R0且用以基于本发明之技术效应的数学公式而量化的计算模型推演之理由，亦可利用上述元件之特性间按瞬时所存在的关系、跨于上述元件之电流以及位于上述元件之终端处的电压，而适用于其它类型的基本电气元件，例如电容及自电感。
一般而言，前文既已呈现在施加两个按时间位移的粒子束后，可测量两个测试点间所收集之电荷的分布，并且表示着出现在两个测试点之间的电气特性。
因此，本发明说明虽按范例方式而关于导体及/或电阻的定性或定量测试，然所属技术领域的技术人员应清楚知悉本发明确可用于测试或测量电阻、电容或自电感或是上述元件之复杂组合，本发明可适用于任何类型之电气元件，例如电气或电子元件，这是因为通过电阻、电容及/或自电感组合以将任何电气或电子元件模型化。
权利要求
1.一种为以测试或测量电气元件(2-1)之方法，其特征在于包含下列步骤
将第一粒子束(4-1)施加于电气元件之第一位置(3-1)，以自该第一位置处释放电子，
将第二粒子束(4-2)施加于电气元件之第二位置(3-2)，而相较于将该第一粒子束(4-1)施加于该第一位置具有非零之时间位移(Δt)，以自该第二位置处释放电子，
收集将该第一粒子束施加于该第一位置处之效应下所释放出的电子，
收集将该第二粒子束施加于该第二位置处之效应下所释放出的电子，以及
测量至少一个对应于将该第二粒子束施加于该第二位置处之效应下而释放的所收集电子之电荷数量；以及按定量方式或定性方式自此引发出该电气元件之电气特性。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于该时间位移(Δt)为于该第一及该第二位置间电子的传播时间的数量级。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其特征在于该时间位移(Δt)约为一微微秒至数纳秒。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于从施加该第一粒子束效应下所收集之电荷之数量与施加第二粒子束效应下所收集之电荷之数量的比较，引发出该电气元件之绝缘性、连续性、电容及/或电阻。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于该电气元件为一个电气导体或一组电气导体、电气元件或电子元件。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于该第一位置(3-1)为电气导体之第一接点，而该第二位置(3-2)为电气导体之第二接点，或另一电气导体之一个接点。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于该第一(4-1)及该第二(4-2)粒子束为紫外线光束。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于该第一(4-1)及该第二(4-2)粒子束获自于分割相同的粒子束。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于该时间位移(Δt)通过在该第二粒子束到达该第二位置之前，先令该第二粒子束前往相较于该第一粒子束(4-1)之距离而更为显著的距离所获得。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于在施加该第一及该第二粒子束之效应下所释放的电子是由携至电位(Vc)之收集器(5、5-1)收集，且其中在将该第一粒子束施加于该第一位置之前，先将至少该第一位置携至低于该收集器之电位的电位。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于在施加该第一及该第二粒子束之效应下所释放的电子是由携至电位(Vc)之收集器(5、5-1)收集，并且施加该第一粒子束(4-1)可将该电气元件(2-1)携至该收集器(5)之电位(Vc)，并对在施加该第二粒子束(4-2)之效应下所收集的电荷数量进行测量。
12.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于在施加该第一及该第二粒子束之效应下所释放的电子是由收集器(5、5-1)收集，并且其中该收集器包含至少一个面向该第一位置之第一收集电极，以及至少一个面向该第二位置之第二电极，两个收集电极相互分隔且可分别地接取，以对于所收集之电荷的区域性进行测量。
13.一种为以制造互连支撑物或设置于互连支撑物上之电路的方法，该互连支撑物或电路包含电气元件(2-1)，其特征在于包含如权利要求1至12中任一项所述的测试或测量方法，对该互连支撑物或该电路之电气元件所有或部分的电气元件进行测试或测量之步骤。
14.一种为以测试或测量电气元件(2-1)之系统，其特征在于包含
施加构架，其用以将第一粒子束(4-1)施加于电气元件之第一位置(3-1)，以引发自此第一位置处释放电子，并且将第二粒子束(4-2)施加于电气元件之第二位置(3-2)，以引发自该第二位置处释放电子，
位移构件，其用以将该第二粒子束之施加位移至相较于将该第一粒子束施加于该第一位置之第二位置，而具有非零之时间位移(Δt)，
至少一个收集器(5、5-1)，其用以收集在施加该第一粒子束之效应下所释放出的电子，并且收集在施加该第二粒子束之效应下所释放出的电子，以及
测量构件，其用以测量至少一个对应于将该第二粒子束施加于该第二位置处之效应下而释放的所收集电子之电荷数量，并且按定量方式或定性方式自此引发出该电气元件之电气特性。
15.根据权利要求14所述的系统，其特征在于该时间位移(Δt)为该第一及该第二位置间电子的传播时间的数量级。
16.根据权利要求14或15中任一项所述的系统，其特征在于该时间位移(Δt)约为一微微秒至数纳秒。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的系统，其特征在于该收集器包含至少一个面向该第一位置之第一收集电极，以及至少一个面向该第二位置之第二电极，两收集电极相互分隔且可分别地接取，并可让该测量构件，至少在该第二位置处，对于所收集之电荷的区域性进行测量。
18.根据权利要求14至17中任一项所述的系统，其特征在于包含引发构件，其用以在施加该第一粒子束效应下所收集之电荷之数量与在施加第二粒子束效应下所收集之电荷之数量的测量，引发出该电气元件之绝缘性、连续性、电容及/或电阻。
19.根据权利要求14至18中任一项所述的系统，其设置以测试或测量电气导体或一组电气导体、电气元件或电子元件。
20.根据权利要求14至19中任一项所述的系统，其特征在于包含分割构件，其用以分割粒子束以形成该第一(4-1)及该第二(4-2)粒子束。
21.根据权利要求14至20中任一项所述的系统，其特征在于包含用以在该第二粒子束到达该电气元件(2-1)的第二位置之前，先令该第二粒子束(4-2)前往相较于该第一粒子束(4-1)之距离而更为显著的距离之构件。
22.根据权利要求14至21中任一项所述的系统，其特征在于该第一(4-1)及该第二(4-2)粒子束为紫外线光束。
23.根据权利要求14至22中任一项所述的系统，其特征在于包含分光器(6)，其适装于设置于该基板与该收集器间之空穴(7)，上述这些空穴形成电子的流通道。
24.根据权利要求14至22中任一项所述的系统，其特征在于包含收集器，该收集器包含多个电极，以及用以将电极携至推斥势以形成电子的流通道之构件。
全文摘要
本发明涉及一种为以测试或测量电气元件(2-1)之方法，其包含如下步骤将第一粒子束(4-1)施加于电气元件之第一位置(3-1)，以自该第一位置处释放电子；将第二粒子束(4-2)施加于电气元件之第二位置(3-2)，而相关于施加该第一粒子束(4-1)具有非零之时间位移(Δt)，以自该第二位置处释放电子；收集在该第一及该第二粒子束之效应下所释放出的电子；以及测量至少对应于该第二粒子束之效应下而释放的所收集电子之电荷数量；以及按定量方式或定性方式自此引发出该电气元件之电气特性。
文档编号G01R31/305GK101116002SQ200680004084
公开日2008年1月30日 申请日期2006年1月24日 优先权日2005年2月4日
发明者克里斯多弗·沃彻, 皮耶尔·班奈奇 申请人:法商柏奈德公司