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測試與測量
雷射二極體和垂直共振腔面射
型雷射脈衝測試
Tektronix供稿
在半導體晶圓、陣列和晶片載體生產階段測試垂直共振腔面射型雷射(VCSEL)時，熱量管理是非常關鍵 的要素。因此，測試時一般會使用脈衝式測試，以使功耗達到最小。然而，在對VCSEL或雷射二極體進行 脈衝測試時，仍會存在多種錯誤來源，包括將高電流脈衝耦合到待測裝置(DUT)、光偵測器耦合、偵測 器本身回應慢和準確度差等問題。本文介紹與這些問題有關的解決方案，這些方案可縮短測試次數，提 高結果準確度並降低廢品率。
LIV曲線
雷射二極體和VCSEL的基礎 測試是光電流電壓(LIV)曲線測 試，此測試同時亦會量測裝置的電 和光的輸出功率特性。這項測試主 要用來在裝置進入組裝前分揀或 剔除不良裝置。DUT要進行電流掃 描，同時記錄掃描中每一步的前向 電壓下降。同時，儀器會監測光功 率輸出，然後分析得到的資料，確 定雷射特點，包括雷射閾值電流、 量子效率和「拐點」偵測(第一個 衍生光功率輸出與注入電流曲線 中的局部化負斜率)。
脈衝式LIV測試最好在生產早 期完成，也就是在將VCSEL組裝到 模組中之前。對仍位於晶圓上的 VCSEL和雷射二極體，脈衝式測試 至關重要，因為裝置在這個時候沒 有溫控電路。使用直流測試可能會 改變其特點，甚至在最壞情況下會
www.eettaiwan.com | 2022年1月
熱量管理和熱效應
破壞裝置。在之後的生產階段，當 其組裝到具有溫控的模組中時，裝 置可以進行直流測試，然後將測試 結果與脈衝式測試結果進行對比。 由於溫度位移導致裝置特點變化， 某些裝置會通過直流測試，但卻無 法通過脈衝式測試。
脈衝式直流測試，高熱顆粒會引起 機械壓力。
VCSEL特別適合用於切片前晶 圓階段測試，因為其輻射與晶圓平 面垂直的光能量。儘管許多VCSEL 可在非脈衝模式下測試，因為其效 率很高，但功率較高的裝置要求在 生產早期階段進行脈衝式測試，這 可避免產生高熱顆粒，如果執行非
LIV特性與雷射溫度相關，在 測試過程中必須緊密控制雷射溫 度，就像正常操作中一樣。為什麼 要執行低工作週期脈衝式LIV測試 呢?主要原因有熱量管理、熱回應 和暫態回應。一般而言，這些問題 的出現，是因為必須在安裝到熱 量管理裝置之前，如散熱器或熱 電冷卻器(TEC，有時稱帕爾貼裝 置)，對雷射二極體和VCSEL執行 直流測試。
在雷射二極體或VCSEL正確
圖1:LIV曲線。
TEST & MEASUREMENT