半导体激光测试装置及测试方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种半导体激光测试装置，其包括一个用于承载一个样品的导体载物台、一个电源、一个正对该导体载物台设置的光学系统及与该光学系统光学耦合的一个激光光源、一个成像装置及一个光谱仪。该电源包括一个阳极探针及一个阴极探针，该电源用于通过该阳极探针及该阴极探针向该样品输出一个工作电压以使该样品电致发光(EL)。该激光光源用于发射激光，该激光通过该光学系统投射在该样品上以使该样品光致发光(PL)；该成像系统用于通过该光学系统对EL或PL的该样品成像；该光谱仪用于通过该光学系统测量该样品EL或PL的波长。本发明专利技术还提供一种半导体激光测试方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体激光技术，特别涉及一种半导体激光测试装置及测试方法。
技术介绍
由于具有体积小、效率高、寿命长、覆盖波长范围广等优点，半导体激光近年来广泛应用在工业、医疗、美容等领域。由于使用条件越来越严苛，各应用领域对半导体激光的要求越来越高，特别是对半导体激光的可靠性及波长范围的要求越来越高，所以需要对半导体激光的可靠性及波长范围进行测试，以判断是否符合要求。半导体激光的制程包括在半导体晶圆(wafer)制备光共振腔后切割成半导体芯片并封装半导体芯片为半导体组件。一般的，按照制备要求得到的半导体激光应该具有较高的可靠性。然而，也可能存在灾变性光体损伤(catastrophic optical body damage, COBD)或灾变性光学镜面损伤(catastrophic optical mirror damage, COMD)而导致半导体激光失效(不具可靠性)。其中，COBD主要由于半导体晶圆内部结构损坏引起，而COMD主要由于半导体组件的光共振腔的镜面损坏引起。另外，半导体激光的波长范围在半导体晶圆阶段就已确定。因此，为了提高成品的良率，通常需要测量半导体晶圆光致发光(photoluminescence, PL)或是电致发光(electroluminescence, EL)的光谱，以判断是否符合要求。目前，由于半导体激光测试的对象及项目较多，因此需要采用不同的设备，例如需要采用不同的设备进行半导体晶圆的PL及EL测试，采用另外的设备观察半导体组件是否存在COMD，及采用另外的设备进行半导体组件的EL测试，低效且成本高。
技术实现思路
有鉴于此，有必要提供一种高效且成本低的半导体激光测试装置。一种半导体激光测试装置，其包括：一个用于承载一个样品的导体载物台；一个电源，包括一个阳极探针及一个阴极探针，该电源用于通过该阳极探针及该阴极探针向该样品输出一个工作电压以使该样品电致发光(EL)；一个正对该导体载物台设置的光学系统；及与该光学系统光学耦合的一个激光光源、一个成像装置及一个光谱仪；该激光光源用于发射激光，该激光通过该光学系统投射在该样品上以使该样品光致发光(PL)；该成像系统用于通过该光学系统对EL或PL的该样品成像；该光谱仪用于通过该光学系统测量该样品EL或PL的波长。本专利技术还提供一种半导体激光测试方法。一种半导体激光测试方法其包括：提供一个半导体激光测试装置，其包括：一个导体载物台；一个电源，包括一个阳极探针及一个阴极探针；一个正对该导体载物台设置的光学系统；及与该光学系统光学耦合的一个激光光源、一个成像装置及一个光谱仪；提供一个用于制造半导体激光的半导体晶圆，该半导体晶圆包括一个阳极表面及一个阴极表面；将该半导体晶圆放置在导体载物台上，该阴极表面与该导体载物台接触；将该阴极探针及阳极探针分别接触导体载物台及该阳极表面；启动该电源以使该电源通过该阴极探针及该阳极探针对该半导体晶圆施加一个工作电压从而使该半导体晶圆电致发光EL；该成像装置通过该光学系统对EL的该半导体晶圆成像；该光谱仪通过该光学系统测量该半导体晶圆EL的光谱波长；断开该电源与该导体载物台及该阳极表面的连接；启动该激光光源以使该激光光源发出激光；该激光通过该光学系统投射在该阳极表面从而使该半导体晶圆PL；该成像装置通过该光学系统对PL的该半导体晶圆成像；及该光谱仪通过该光学系统测量该半导体晶圆PL的光谱波长。如此，该半导体激光测试装置及测试方法可以同时对该半导体晶圆进行EL及PL测试，可以提高效率并降低成本。附图说明图1为本专利技术第一实施方式的半导体晶圆的立体示意图。图2为本专利技术第一实施方式的半导体组件的立体示意图。图3为本专利技术第一实施方式的半导体激光测试装置测试半导体晶圆的平面示意图。图4为本专利技术第一实施方式的半导体激光测试装置测试半导体组件的平面示意图。图5为本专利技术第二实施方式的半导体激光测试装置测试半导体晶圆的平面示意图。图6为本专利技术第二实施方式的半导体激光测试装置测试半导体组件的平面示意图。图7为本专利技术第三实施方式的半导体激光测试装置测试半导体晶圆的平面示意图。图8为本专利技术第三实施方式的半导体激光测试装置测试半导体组件的平面示意图。主要元件符号说明半导体晶圆10阳极表面11阴极表面12半导体芯片20N极金属层21P极金属层22前端镜面23后端镜面24焊垫30热沉片40半导体组件50阴极51半导体激光测试装置100导体载物台110上表面111电源120阳极探针121阴极探针122显微镜系统130物镜131第一端1311第二端1312耦合镜片132、190c分光装置140分光面141成像装置150Y形光纤160收发端161出射端162入射端163光谱仪170激光光源180光纤190a、190b如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本专利技术。具体实施方式请参阅图1，半导体激光一般通过半导体晶圆(wafer)10上光刻、蚀刻、镀金、切割、镀膜(制备光共振腔)、封装后得到。半导体晶圆10一般由具备电致发光的半导体衬底(例如砷化镓)通过半导体制程(例如外延生长)得到。半导体晶圆10包括一个阳极表面11(抛光面)及一个与阳极表面11相背的阴极表面12(磨砂面)。通过向阳极表面11及阴极表面12施加工作电压，半导体晶圆10便会电致发光(EL)。请参阅图2，半导体晶圆10经制备后得到多个半导体芯片(chip)20。每个半导体芯片20包括一个N极金属层(N-metal)21(对应阴极表面12)、一个与N极金属层21相背的P极金属层22(对应阳极表面11)、一个前端镜面(front facet, FF)23及一个与前端镜面23相背的后端镜面(rear facet，RF)24。每个半导体芯片20设置在一个热沉片(submount)40上以构成一个半导体组件(chip on submount, COS)50。具体的，通过将P极金属层22通过焊垫30焊接在热沉片40上可得到半导体组件50。工作时，在N极金属层21与P极金属层22之间施加工作电压，使半导体芯片20内部EL。请参阅图3，本专利技术第一实施方式的半导体激光测试装置100包括一个导体载物台110、一个电源120、一个显微镜系统130、一个分光装置140、一个成像装置150、一个Y形光纤160、一个光谱仪170、一个激光光源180。导体载物台110可采用金属制成，并包括一个上表面111。电源120设置在导体载物台110附近，并包括一个阳极探针121及一个阴极探针122。电源120可以通过阳极探针121及阴极探针122输出一个工作电压。显微镜系统130包括一个物镜131。物镜131包括一个正对上表面111的第一端1311及一个与第一端1311相背的第二端1312。具体的，显微镜系统1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体激光测试装置，其包括：一个用于承载一个样品的导体载物台；一个电源，包括一个阳极探针及一个阴极探针，该电源用于通过该阳极探针及该阴极探针向该样品输出一个工作电压以使该样品电致发光(EL)；一个正对该导体载物台设置的光学系统；及与该光学系统光学耦合的一个激光光源、一个成像装置及一个光谱仪；该激光光源用于发射激光，该激光通过该光学系统投射在该样品上以使该样品光致发光(PL)；该成像系统用于通过该光学系统对EL或PL的该样品成像；该光谱仪用于通过该光学系统测量该样品EL或PL的光谱波长。

【技术特征摘要】
1.一种半导体激光测试装置，其包括：
一个用于承载一个样品的导体载物台；
一个电源，包括一个阳极探针及一个阴极探针，该电源用于通过该阳极探针及该阴极探针向该样品输出一个工作电压以使该样品电致发光(EL)；
一个正对该导体载物台设置的光学系统；及
与该光学系统光学耦合的一个激光光源、一个成像装置及一个光谱仪；该激光光源用于发射激光，该激光通过该光学系统投射在该样品上以使该样品光致发光(PL)；该成像系统用于通过该光学系统对EL或PL的该样品成像；该光谱仪用于通过该光学系统测量该样品EL或PL的光谱波长。
2.如权利要求1所述的半导体激光测试装置，其特征在于，该光学系统包括：
一个正对该导体载物台设置的显微镜系统；
一个设置于该显微镜系统与该导体载物台相背一侧的分光装置，该分光装置与该显微镜系统光耦合，并包括一个分光面；该成像装置设置在该分光面的发射光路上；及
一个设置在该分光面的透射光路上的Y形光纤，该Y形光纤包括一个正对该分光面设置的收发端、一个出射端及一个入射端，该光谱仪正对该出射端设置且与该出射端光耦合的光谱仪；该激光光源正对该入射端设置且于该入射端光耦合。
3.如权利要求1所述的半导体激光测试装置，其特征在于，该光学系统包括：
一个正对该导体载物台设置的显微镜系统；
一个设置于该显微镜系统与该导体载物台相背一侧的分光装置，该分光装置与该显微镜系统光耦合，并包括一个分光面；该成像装置设置在该分光面的发射光路上；及
两根光纤及一个耦合透镜，该光谱仪通过其中一根光纤与该分光装置光耦合，该激光光源通过另一根光纤及该耦合透镜直接与该样品光学耦合。
4.如权利要求1所述的半导体激光测试装置，其特征在于，该光学系统包括：
一个正对该导体载物台设置的显微镜系统；
一个设置于该显微镜系统与该导体载物台相背一侧的分光装置，该分光装置与该显微镜系统光耦合，并包括一个分光面；该成像装置设置在该分光面的发射光路上；及
两根光纤及一个耦合透镜，该激光光源通过其中一根光纤与该分光装置光耦合，该光谱仪通过另一根光纤及该耦合透镜直接与该样品光学耦合。
5.如权利要求1-4任一项所述的半导体激光测试装置，其特征在于，该显微镜系统包括一个物镜，该物镜包括一个正对该导体载物台的第一端及一个与第一端相背的第二端。
6.如权利要求1-4任一项所述的半导体激光测试装置，其特征在于，该分光装置为三棱镜。
7.一种半导体激光测试方法，其包括：
提供一个半导体激光测试装置，其包括：
一个导...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡海，夏虹，赵楚中，刘文斌，李成鹏，
申请(专利权)人：深圳清华大学研究院，深圳瑞波光电子有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44