CN110646720A - 用于垂直式共振腔面射型镭射晶粒的点测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于垂直式共振腔面射型镭射晶粒的点测方法，其步骤包含：提供一具有多个VCSEL晶粒的晶圆片，各晶粒的工作电流大于等于1安培，各晶粒位于矩阵排列成I列及J行的K个区域，各区域具有矩阵排列成M列及N行的R个位置，M及N均大于或等于3，各区域的至少一位置设有一晶粒；点测各区域的R个位置中一特定位置的晶粒，直到位于各区域的特定位置的晶粒全部点测完毕；以R个位置逐一作为特定位置而重复进行前一步骤直到各区域内的晶粒点测完毕。此点测方法可避免高功率VCSEL晶粒因点测产生的热能影响邻近晶粒的检测结果，进而提升检测结果的正确性。

Description

用于垂直式共振腔面射型镭射晶粒的点测方法

技术领域

本发明与用于镭射晶粒测试的点测方法有关，特别是指一种用于垂直式共振腔面射型镭射(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser；简称VCSEL)晶粒的点测方法。

背景技术

VCSEL为一种利用半导体制程制作的镭射二极管(Laser Diode)，其光束是从正面发射，而非传统的侧面发射，故称为面射型镭射(Surface-Emitting Laser)。一般侧面发光的边射型镭射(Edge-Emitting Laser)的测试，是在晶圆制成并整片切割成大量晶粒后，通过一点测机点触晶粒并从其侧边检测其光学特性。而VCSEL是采取正面发光，可在晶粒尚未切割开时即进行光学特性的检测。

进一步而言，VCSEL晶粒是采取上下电极形式，亦即其正、负极分别位于其正面(上表面)及背面(下表面)，此外，VCSEL晶粒更采取背部共阴极形式，即整片晶圆的下电极(或称背部电极)为同一导体层，此导体层作为该晶圆的所有晶粒的负极(共阴极)，因此VCSEL晶粒必须在尚未切割开的状态下进行点测。

详而言之，点测机利用探针点触尚未切割开的VCSEL晶粒的上电极(即阳极、正极)，以提供电源至VCSEL晶粒，使得VCSEL晶粒正面发光，再利用位于VCSEL晶粒正面上方的积分球接收光线，以分析VCSEL晶粒的光学特性。对于同一晶圆的晶粒的点测顺序，现今的点测方法是采取相邻晶粒连续测试的点测流程，即点测完一或多个(取决于点测机的探针数量)晶粒后随即点测与该一或多个晶粒相邻的另一或多个晶粒，如此的点测流程可将探针的移动距离减到最少，进而得到最高的检测效率。

对于高功率VCSEL晶粒的检测，点测机也可利用多根并联的探针同时点触同一VCSEL晶粒的上电极，以提供高电流脉冲至该VCSEL晶粒，以检测该VCSEL晶粒在较高的工作电流下的光学特性。然而，在高功率VCSEL晶粒的检测过程中，由于晶粒与晶粒之间相互连接，以高电流进行测试的晶粒产生的热能容易传导至其周围的晶粒，在测试完一晶粒后随即测试其相邻晶粒的情况下，前者晶粒因检测产生的热能将会影响后者晶粒的光学特性，使得各晶粒的测试数据可能来自于晶粒本身的光学特性以及其他晶粒测试时产生的热能影响，如此则降低了测试结果的正确性。

为了将同一晶圆的大量晶粒快速地检测完毕，现行不论任何种类的晶粒的检测方式都采取如前述的相邻晶粒连续测试的点测流程，以达到最高的检测效率，如此却忽略了检测准确度的重要性，使得后续各种使用该晶粒的产品性能受到影响。

发明内容

针对上述问题，本发明的主要目的在于提供一种用于VCSEL晶粒的点测方法，可避免高功率VCSEL晶粒因点测产生的热能影响邻近晶粒的检测结果，进而提升检测结果的正确性。

为达到上述目的，本发明所提供的一种用于垂直式共振腔面射型镭射晶粒的点测方法，包含有下列步骤：a)提供一晶圆片(10)，所述晶圆片具有多个用于垂直式共振腔面射型镭射的晶粒(20)，各所述晶粒的工作电流大于或等于1安培，所述晶圆片的晶粒位置对应于矩阵排列成第一数量(I)列及第二数量(J)行的第三数量个区域，各所述区域具有矩阵排列成第四数量(M)列及第五数量(N)行的第六数量个位置，第四数量(M)及第五数量(N)均大于或等于3，各所述区域的至少一所述位置设有一所述晶粒；b)点测各所述区域的所述第六数量个位置中的一特定位置的晶粒，直到位于各所述区域的所述特定位置的晶粒全部点测完毕，其中，各所述区域的所述特定位置相互对应；c)以所述第六数量个位置逐一作为所述特定位置重复进行所述步骤b)直到各所述区域内的晶粒点测完毕。

上述本发明的技术方案中，所述第四数量(M)及所述第五数量(N)均小于或等于5。

各所述晶粒的边长大于或等于1000微米。

所述步骤b)连续点测相邻的区域的所述特定位置的晶粒。

所述步骤c)连续以所述第六数量个位置中的相邻位置作为所述特定位置重复进行所述步骤b)。

所述步骤c)对所述第五数量(N)行依序进行所述步骤b)，且对同一行的第四数量(M)个所述位置依序进行所述步骤b)之后再对下一行的第四数量(M)个所述位置依序进行所述步骤b)。

所述步骤c)对所述第四数量(M)列依序进行所述步骤b)，且对同一列的第五数量(N)个所述位置依序进行所述步骤b)之后再对下一列的第五数量(N)个所述位置依序进行所述步骤b)。

各所述晶粒的工作电流小于或等于20安培。

由于每一区域会有矩阵排列的第六数量个位置，且第六数量大于或等于9，而此点测方法的流程并不会连续点测同一区域内的晶粒，因此，连续点测的晶粒会相隔一段距离，且该段距离大于两个晶粒的宽度，如此一来，即使各晶粒因工作电流较高而会在检测时产生较高的热能进而影响周围晶粒的光学特性，但并不会影响到下一个受测晶粒的光学特性。而且，同一晶圆片通常会有数以千计甚至更多个晶粒，因此区域数量(即第三数量)相当大，而在全部区域的特定位置的晶粒都点测完毕之后，才有可能再点测到重复的区域的其他晶粒，如此一来，即使点测速度相当快，当点测流程再度回到已点测过的晶粒所属的区域时，待测晶粒先前所受到已点测晶粒的热能影响早已恢复，因此检测结果并不会受到影响。由此，本发明的点测方法可避免高功率VCSEL晶粒因点测产生的热能影响邻近晶粒的检测结果，进而提升检测结果的正确性。

进一步而言，虽然第四数量及第五数量设定为大于或等于3，如此即可使连续点测的晶粒相隔足够的距离，以避免点测热能影响检测结果。然而，为了兼顾良好的检测准确度及检测效率，第四数量及第五数量以小于或等于5为较佳设定，由此，每一区域只会有最少九个且最多二十五个位置，即第六数量小于或等于25，如此即可避免在步骤c)中重复进行步骤b)太多次(小于或等于二十五次)，进而在良好的检测准确度的前提下提高检测效率。

为了兼顾良好的检测准确度及检测效率，步骤b)可(但不限于)连续点测相邻的区域的特定位置的晶粒，即点测完一或多个(取决于点测机的探针数量)区域的特定位置的晶粒后随即点测与一或多个区域相邻的另一或多个区域的特定位置的晶粒。换言之，在步骤b)中能以让点测探针位移最少距离的方式设定点测区域的顺序，进而在良好的检测准确度的前提下提高检测效率。

同样地，在步骤c)中第六数量个位置逐一作为特定位置的顺序也可通过较佳的设定方式而在良好的检测准确度的前提下提高检测效率。例如，在各区域的位置排列成三乘三矩阵的情况下(即第四数量为3、第五数量为3、第六数量为9)，步骤c)可(但不限于)连续以九个位置中的相邻位置作为特定位置而重复进行步骤b)九次，意即，将九个位置以连续相邻的顺序设定为第一位置至第九位置，并依序以第一位置至第九位置作为特定位置而重复进行步骤b)九次。步骤c)也可(但不限于)对三行依序进行步骤b)，且对同一行的三个位置依序进行步骤b)之后，再对下一行的三个位置依序进行步骤b)，意即，第一行的三个位置分别作为特定位置之后，再由第二行的三个位置分别作为特定位置，以此类推。或者，步骤c)也可(但不限于)对三列依序进行步骤b)，且对同一列的三个位置依序进行步骤b)之后，再对下一列的三个位置依序进行步骤b)，意即，第一列的三个位置分别作为特定位置之后，再由第二列的三个位置分别作为特定位置，以此类推。

本发明的点测方法主要用于高功率VCSEL晶粒，其工作电流设定在1～20安培，进一步而言，在晶粒尺寸(通常是指正方形晶粒的边长)大于或等于1000微米(晶粒尺寸越大，发射极数量越多，其工作电流越大)的应用下，本发明的点测方法相较于习用点测方法的提升检测准确度效果更为显著。

附图说明

图1是本发明一较佳实施例所提供的用于垂直式共振腔面射型镭射晶粒的点测方法的示意图；

图2是本发明该较佳实施例所提供的用于垂直式共振腔面射型镭射晶粒的点测方法中一区域的示意图。

具体实施方式

现举以下实施例并结合附图对本发明的详细构造、特点、组装或使用方式进行详细说明。需要说明的是，在本发明领域中具有通常知识者应能了解，这些详细说明以及实施本发明所列举的特定实施例，仅用于说明本发明，并非用于限制本发明的专利保护范围。

请参阅图1所示，本发明一较佳实施例所提供的用于垂直式共振腔面射型镭射晶粒的点测方法包含有下列步骤：

a)提供一晶圆片10，晶圆片10具有多个用于垂直式共振腔面射型镭射的晶粒20，各晶粒20的工作电流大于或等于1安培。较佳地，各晶粒20的工作电流可(但不限于)小于或等于20安培。换言之，各晶粒20属于高功率VCSEL晶粒。此步骤a)可通过进行晶圆片扫描而得到完整的晶圆片10的晶粒20分布图。

实际的晶圆片10具有数以千计甚至更多个相当微小的晶粒20，且各晶粒20尚未切割开而彼此相连，然而，为了简化图式并便于说明，本发明的图式并未依照实际比例绘制，而是将晶粒20绘制得较大而使得晶圆片10仅有大约两百个晶粒20，且各晶粒20并未全部绘制出来。详而言之，在图1的第一流程P1中仅以一圆形示意出晶圆片10而未绘制各晶粒20，在图1的第二流程P2及第三流程P3中则以多个方形示意出部分的晶粒20而未绘制出全部的晶粒20。

此外，如图1所示的第一流程P1所示，晶圆片10的晶粒20位置对应于矩阵排列成第一数量(以下简称I)列及第二数量(以下简称J)行的第三数量(以下简称K)个区域30，如图2所示，各区域30具有矩阵排列成第四数量(以下简称M)列及第五数量(以下简称N)行的第六数量(以下简称R)个位置32，M及N均大于或等于3，各区域30的至少一位置32设有一晶粒20。此步骤a)所述的区域30及位置32可由测试人员在进行测试时规划，或者由机台供货商预先设定于测试机台内。

如图1所示，在本实施例中，晶圆片10的晶粒20位置对应于五行及五列的区域30，即I及J都等于5，则区域30的数量K等于25。如图2所示，在本实施例中，各区域30的位置32排列成三行及三列，即M及N都等于3，则各区域30的位置32数量R等于9。

如前所述，本发明的图式将晶粒20尺寸绘制得较大而将晶粒20数量绘制得较少，因此图1中所显示二十五个区域30比实际的区域30数量要少得多，如此同样是为了简化图式并便于说明。此外，实际的晶圆片10的晶粒20尚未切割开而彼此相连，然而，为了清楚地表示出区域30、位置32以及晶粒20，本发明的图式中各晶粒20为相互分离，以明显地区分出位置32与晶粒20。

由于晶圆片10为圆形，而本实施例的区域30(但不限于)规划成方形，因此并非全部的位置32都分别设有一晶粒20。在本实施例中，中央九个区域30的九个位置32都分别设有一晶粒20(如图2所示)；而外围十六个区域30中，各区域30的九个位置32仅有其中一至七个位置32设有晶粒20。

b)点测各区域30的R个位置32中的一特定位置的晶粒20，直到位于各区域30的该特定位置的晶粒20全部点测完毕，其中，各区域30的该特定位置相互对应。这边所谓的点测包含使用积分球接收晶粒20所产生的光线进行光电特性分析测试。

在本实施例中，各区域30有九个位置32，此步骤b)为选定九个位置32中的一个位置32作为该特定位置，且每个区域30的特定位置相互对应，举例而言，如图1所示的第二流程P2为选定左上角的位置为该特定位置，意即，该特定位置为图2所示的位于第1列及第1行的位置32。然后，利用一点测机(图中未示)点测各区域30的该特定位置的晶粒20，在图1的第二流程P2中，仅有其中十六个区域30的该特定位置(左上角)设有晶粒20，因此仅点测十六个晶粒20，该点测机可能先点测十六个晶粒20中的一个或多个(取决于点测机的探针数量)晶粒20，点测完后再点测十六个晶粒20中的另一个或多个晶粒20，直到十六个晶粒20全部点测完毕，即完成此步骤b)。

c)以R个位置32逐一作为该特定位置而重复进行步骤b)直到各区域30内的晶粒20点测完毕。

在本实施例中，各区域30的位置32数量R等于9，因此需进行步骤b)九次，才可点测完全部的晶粒20。举例而言，图1所示的第二流程P2选定左上角的位置为该特定位置而将十六个晶粒20全部点测完毕，即完成第一次步骤b)，然后，第二次步骤b)的进行可如图1的第三流程P3，选定中上的位置为该特定位置，意即，该特定位置为图2所示的位于第2列及第1行的位置32，在图1的第三流程P3中，仅有其中十四个区域30的该特定位置(中上)设有晶粒20，因此第二次步骤b)仅点测十四个晶粒20。然后再逐一选定九个位置32中剩下的七个位置32作为该特定位置，而以类同于第一次及第二次步骤b)的方式分别进行第三次至第九次步骤b)，即可将全部晶粒20点测完毕而完成此步骤c)。

由此，本发明的点测方法并不会连续点测同一区域30内的晶粒20，因此，连续点测的晶粒20会相隔一段距离，且该段距离至少大于两个晶粒20的宽度，如此一来，即使各晶粒20因工作电流较高而会在检测时产生较高的热能进而影响周围晶粒20的光学特性，但并不会影响到下一个受测晶粒20的光学特性。而且，晶圆片10实际上有相当大量的晶粒20，因此区域数量K实际上相当大，而在全部区域30的特定位置的晶粒20都点测完毕之后，才有可能再点测到重复的区域的其他晶粒20，如此一来，即使点测速度相当快，当点测流程再度回到已点测过的晶粒20所属的区域30时，待测晶粒20先前所受到已点测晶粒20的热能影响早已恢复，因此检测结果并不会受到影响。因此，本发明的点测方法可避免高功率VCSEL晶粒20因点测产生的热能影响邻近晶粒20的检测结果，进而提升检测结果的正确性。

进一步而言，虽然M及N设定为大于或等于3，如此即可使连续点测的晶粒20相隔足够的距离，以避免点测热能影响检测结果。然而，为了兼顾良好的检测准确度及检测效率，M及N以小于或等于5为较佳设定，由此，每一区域30只会有最少九个且最多二十五个位置32，即R小于或等于25，如此即可避免在步骤c)中重复进行步骤b)太多次(小于或等于二十五次)，进而在良好的检测准确度的前提下提高检测效率。

为了兼顾良好的检测准确度及检测效率，前述的步骤b)可(但不限于)连续点测相邻的区域30的该特定位置的晶粒20。以图1的第二流程P2为例，该点测机点测完十六个晶粒20中的一个或多个晶粒20后随即点测一或多个晶粒20的相邻区域的另一个或多个晶粒20，直到十六个晶粒20全部点测完毕。换言之，在步骤b)中能以使该点测机的探针位移最少距离的方式设定点测的区域30的顺序，进而在良好的检测准确度的前提下提高检测效率。

同样地，为了兼顾良好的检测准确度及检测效率，前述的步骤c)可(但不限于)连续以R个位置中的相邻位置作为该特定位置而重复进行步骤b)R次。意即，在本实施例中，将各区域30的九个位置32以连续相邻的顺序设定为第一位置至第九位置，例如，第一行及第一列的位置32为第一位置、第一行及第二列的位置32为第二位置、第一行及第三列的位置32为第三位置、第二行及第三列的位置32为第四位置、第二行及第二列的位置为第五位置，以此类推，然后，依序以第一位置至第九位置作为该特定位置而重复进行步骤b)九次。步骤c)也可(但不限于)对此三行依序进行步骤b)，且对同一行的三个位置32依序进行步骤b)之后，再对下一行的三个位置32依序进行步骤b)，即如前述的例子中，第一行的三个位置32设定为第一至三位置，而第二行的三个位置32则接着设定为第四至六位置，以此类推。或者，步骤c)也可(但不限于)对此三列依序进行步骤b)，且对同一列的三个位置32依序进行步骤b)之后，再对下一列的三个位置32依序进行步骤b)，意即，将第一列的三个位置32设定为第一至三位置，而第二列的三个位置32则接着设定为第四至六位置，以此类推。

如前所述，本发明的点测方法主要用于高功率VCSEL晶粒，其工作电流设定在1～20安培，进一步而言，在晶粒20尺寸(通常是指正方形晶粒的边长)大于或等于1000微米(晶粒尺寸越大，发射极数量越多，其工作电流越大)的应用下，本发明的点测方法相较于习用点测方法的提升检测准确度效果更为显著。

最后，必须再次说明，本发明在前述实施例中所揭示的构成元件，仅为举例说明，并非用来限制本案的专利保护范围，其他等效元件的替代或变化，也应被本案的专利保护范围所涵盖。

Claims (8)

1.一种用于垂直式共振腔面射型镭射晶粒的点测方法，其特征在于包含有下列步骤：

a)提供一晶圆片(10)，所述晶圆片具有多个用于垂直式共振腔面射型镭射的晶粒(20)，各所述晶粒的工作电流大于或等于1安培，所述晶圆片的晶粒位置对应于矩阵排列成第一数量(I)列及第二数量(J)行的第三数量个区域，各所述区域具有矩阵排列成第四数量(M)列及第五数量(N)行的第六数量个位置，第四数量(M)及第五数量(N)均大于或等于3，各所述区域的至少一所述位置设有一所述晶粒；

b)点测各所述区域的所述第六数量个位置中的一特定位置的晶粒，直到位于各所述区域的所述特定位置的晶粒全部点测完毕，其中，各所述区域的所述特定位置相互对应；

c)以所述第六数量个位置逐一作为所述特定位置重复进行所述步骤b)直到各所述区域内的晶粒点测完毕。

2.如权利要求1所述的用于垂直式共振腔面射型镭射晶粒的点测方法，其特征在于：所述第四数量(M)及所述第五数量(N)均小于或等于5。

3.如权利要求1所述的用于垂直式共振腔面射型镭射晶粒的点测方法，其特征在于：各所述晶粒的边长大于或等于1000微米。

4.如权利要求1所述的用于垂直式共振腔面射型镭射晶粒的点测方法，其特征在于：所述步骤b)连续点测相邻的区域的所述特定位置的晶粒。

5.如权利要求1所述的用于垂直式共振腔面射型镭射晶粒的点测方法，其特征在于：所述步骤c)连续以所述第六数量个位置中的相邻位置作为所述特定位置重复进行所述步骤b)。

6.如权利要求1或5所述的用于垂直式共振腔面射型镭射晶粒的点测方法，其特征在于：所述步骤c)对所述第五数量(N)行依序进行所述步骤b)，且对同一行的第四数量(M)个所述位置依序进行所述步骤b)之后再对下一行的第四数量(M)个所述位置依序进行所述步骤b)。

7.如权利要求1或5所述的用于垂直式共振腔面射型镭射晶粒的点测方法，其特征在于：所述步骤c)对所述第四数量(M)列依序进行所述步骤b)，且对同一列的第五数量(N)个所述位置依序进行所述步骤b)之后再对下一列的第五数量(N)个所述位置依序进行所述步骤b)。

8.如权利要求1所述的用于垂直式共振腔面射型镭射晶粒的点测方法，其特征在于：各所述晶粒的工作电流小于或等于20安培。

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