CN117054841A - 半导体激光检查装置以及半导体激光检查方法 - Google Patents

Abstract

将半导体激光元件(2)载置于第一加热冷却器(1)。在第二加热冷却器(3)之上安装有探头支架(4)。测定用探头(8)固定于探头支架(4)的末端。微动台(9)使第二加热冷却器(3)以及探头支架(4)移动而使测定用探头(8)的末端抵接于半导体激光元件(2)。检查装置(10)经由测定用探头(8)向半导体激光元件(2)输入检查信号。

Description

半导体激光检查装置以及半导体激光检查方法

本申请是申请号为202080107390.6、进入中国国家阶段日期是为2023年5月22日、发明名称为“半导体激光检查装置以及半导体激光检查方法”的申请的分案申请。

技术领域

本公开涉及使探头与半导体激光元件抵接来检测半导体激光元件的特性的半导体激光检查装置以及半导体激光检查方法。

背景技术

在具备加热冷却器的夹具上载置被切割的半导体激光元件，并使探头与其抵接来进行特性检查。若使常温的探头与被加热或冷却后的半导体激光器抵接，则半导体激光元件的特性因其温度差而变动，产生测定偏差。针对于此，提出了在检查半导体晶片时用加热装置加热探头而使其成为与晶片相同的温度的技术。由此，能够防止从半导体晶片夺走热量，抑制测定偏差。另外，能够在探头接触时抑制探头的变形而使接触稳定化。

但是，以往由于加热装置与探头分离设置，所以在实施检查后需要利用加热装置再次加热探头。针对于此，提出了在探头安装有加热装置的检查装置(例如，参照专利文献1)。

专利文献1：日本特开平10-90345号公报

若想冷却探头，则需要在探头设置帕尔贴元件。一般的帕尔贴元件的尺寸为10mm×10mm以上。半导体检查中所使用的探头的尺寸一般为直径1mm，长度20～30mm左右。因此，在探头的附近不存在设置一般的帕尔贴元件的空间。在比其小型的帕尔贴元件的情况下，难以将使电流流向帕尔贴元件的带覆层的布线向外引出。假设在探头设置有帕尔贴元件的情况下，由于支承它们的支承部件发热，所以还需要水冷等冷却机构。但是，由于在支承部件仅开设有直径为几mm左右的孔，只能使微量的冷却水通过，所以不能充分的冷却。因此，不能冷却探头，不能防止在抵接探头时半导体激光元件的特性发生变动。

发明内容

本公开是为了解决上述那样的课题而做出的，其目的在于获得一种能够防止在抵接探头时半导体激光元件的特性发生变动的半导体激光检查装置以及半导体激光检查方法。

本公开所涉及的半导体激光检查装置的特征在于，具备：第一加热冷却器，载置半导体激光元件；第二加热冷却器；探头支架，安装于上述第二加热冷却器之上；测定用探头，固定于上述探头支架的末端；微动台，使上述第二加热冷却器以及上述探头支架移动而使上述测定用探头的末端与上述半导体激光元件抵接；以及检查装置，经由上述测定用探头向上述半导体激光元件输入检查信号。

在本公开中，将半导体激光元件载置于第一加热冷却器，在第二加热冷却器之上安装有探头支架。第一加热冷却器以及第二加热冷却器不仅能够将温度控制在高温侧，还能够将温度控制在低温侧，因此能够使半导体激光元件与测定用探头的温度接近。由此，能够防止在抵接测定用探头时半导体激光元件的特性发生变动。

附图说明

图1是表示实施方式1所涉及的半导体激光检查装置的框图。

图2是表示实施方式2所涉及的半导体激光检查装置的框图。

图3是放大图2的用虚线包围的区域A的侧视图。

图4是表示实施方式2所涉及的半导体激光检查装置的变形例的框图。

图5是表示实施方式3所涉及的半导体激光检查装置的框图。

图6是放大图5的用虚线包围的区域A的侧视图。

图7是表示实施方式4所涉及的半导体激光检查装置的框图。

图8是表示实施方式5所涉及的半导体激光检查装置的框图。

图9是测定相对于测定用探头的设定温度而言的半导体激光元件的出射光的波长的时间变动的图。

图10是用于说明实施方式6所涉及的半导体激光检查方法的框图。

图11是用于说明实施方式7所涉及的半导体激光检查方法的框图。

具体实施方式

参照附图对实施方式所涉及的半导体激光检查装置以及半导体激光检查方法进行说明。对相同或对应的构成要素标注相同的附图标记，有时省略重复说明。

实施方式1

图1是表示实施方式1所涉及的半导体激光检查装置的框图。加热冷却器1是载置半导体激光元件2的载物台。在加热冷却器3之上安装有探头支架4。加热冷却器1以及加热冷却器3具有不仅能够将温度控制在高温侧还能够将温度控制在低温侧的帕尔贴元件等。

温度传感器5内置于加热冷却器1，测定加热冷却器1的温度。温度传感器6内置于加热冷却器3，测定加热冷却器3的温度。在本实施方式中，控制部7基于温度传感器5、6的测定结果，将加热冷却器1和加热冷却器3的温度设定为相同的值。

测定用探头8固定于探头支架4的末端。微动台9使加热冷却器3以及探头支架4在上下方向以及水平方向上移动，而使测定用探头8的末端与载置于加热冷却器1的半导体激光元件2抵接。

检查装置10具有信号产生器11、LD驱动电源12以及偏置器(bias tee)13。从信号产生器11输出的调制信号和从LD驱动电源12输出的恒定电压在偏置器13耦合而成为检查信号。检查装置10经由测定用探头8向半导体激光元件2输入检查信号。通过该检查信号驱动半导体激光元件2而进行半导体激光元件2的特性检查。

此外，在不足25℃室温的温度下进行测定时，测定用探头8或半导体激光元件2产生结露，有可能产生特性值的变动或测定中的短路。因此，需要用由丙烯酸等材料制成的箱包围装置整体，并填充干燥空气或N₂，由此防止结露。

在本实施方式中，将半导体激光元件2载置于加热冷却器1，在加热冷却器3之上安装有探头支架4。由于加热冷却器1以及加热冷却器3不仅能够将温度控制在高温侧还能够将温度控制在低温侧，因此能够使半导体激光元件2与测定用探头8的温度接近。由此，能够防止在抵接测定用探头8时半导体激光元件2的特性发生变动。

另外，控制部7将加热冷却器1和加热冷却器3的温度设定为相同的值。通过在该状态下使测定用探头8与半导体激光元件2抵接来进行测定，能够防止在抵接了测定用探头8时热量从半导体激光元件2流入或流出。其结果，能够防止半导体激光元件2的特性发生变动而产生测定偏差。

另外，在以往的检查装置中，需要在每次进行测定时使测定用探头移动至加热冷却器对探头的末端进行加热冷却。与此相对，在本实施方式中，由于加热冷却器3能够经由探头支架4对测定用探头8进行加热冷却，因此不需要为了加热冷却而移动测定用探头8。

另外，测定用探头与加热器成为一体的以往的检查装置不能将温度控制在低温侧。而且，在探头的附近不能确保设置帕尔贴元件以及水冷等冷却机构的空间。与此相对，在本实施方式中，将探头支架4安装于加热冷却器3之上。由此，加热冷却器3能够经由探头支架4冷却测定用探头8。

另外，由于测定用探头8通过几十GHz的高频，所以需要使阻抗匹配。因此，测定用探头8的探针的设计没有自由度，将测定用探头8从加热冷却器3延伸至半导体激光元件2是非常困难的，需要经由探头支架4。因此，加热冷却器3与测定用探头8的末端的温度差尽可能小的情况下能够缩小与半导体激光元件2之间的温度差。因此，作为探头支架4的材料，优选使用热传导率比200[W/m·K]高的铜、铝等。

实施方式2

图2是表示实施方式2所涉及的半导体激光检查装置的框图。代替实施方式1的加热冷却器1，而在设置于隔热材料14之上的薄的金属板15载置半导体激光元件2而进行测定。弹簧16的一端与金属板15的上表面连接，弹簧16的另一端与探头支架4的下表面连接。该弹簧16将金属板15与探头支架4热耦合。其他结构与实施方式1相同。

图3是放大图2的由虚线包围的区域A的侧视图。在金属板15的上表面通过螺钉等部件固定有弹簧支座17。弹簧固定部件18与探头支架4的下表面接触。在弹簧固定部件18安装有弹簧固定销19。弹簧16安装于弹簧固定销19。弹簧16牢固地固定于弹簧固定销19，为了容易传递热量而优选弹簧固定销19的外形与弹簧16的内径尽可能接近。在弹簧固定部件18安装有弹簧16的状态下，将弹簧16的末端插入到弹簧支座17。在该状态下，将探头支架4载置于弹簧固定部件18之上。

需要将来自探头支架4的热量传递到金属板15。因此，弹簧16、弹簧支座17、弹簧固定销19以及弹簧固定部件18均优选为热传导率比200[W/m·K]高的金属制，为了成为相同的线膨胀率而优选为相同的材料。

由于弹簧固定部件18与探头支架4之间未固定，所以在弹簧固定部件18与探头支架4接触的状态下，不仅能够使测定用探头8在高度方向上移动，还能够使其在水平方向上移动。考虑到可动性，也可以对探头支架4的下表面与弹簧固定部件18的接触部进行镜面抛光，并涂敷润滑油。考虑到热传导性，也可以在接触部涂敷热传导润滑脂。为了使弹簧16不横向飞出，而优选为加深弹簧支座17的深度，使弹簧固定销19的一部分始终处于进入到弹簧支座17的状态。

在本实施方式中，在加热冷却器3之上安装有探头支架4，弹簧16将金属板15与探头支架4热耦合。因此，通过从一个加热冷却器3向测定用探头8和金属板15传递热量，能够使半导体激光元件2与测定用探头8的温度接近。由此，能够防止在抵接测定用探头8时半导体激光元件2的特性发生变动。

图4是表示实施方式2所涉及的半导体激光检查装置的变形例的框图。代替实施方式2的隔热材料14，而在金属板15的下表面的四个角安装有支柱20。金属板15的下表面成为中空。支柱20的材料优选树脂或陶瓷等不易传递热量的材料。在该情况下也能够得到上述的效果。

实施方式3

图5是表示实施方式3所涉及的半导体激光检查装置的框图。代替实施方式1的加热冷却器3，而在隔热材料21之上安装有探头支架4。微动台9使隔热材料21以及探头支架4在上下方向以及水平方向上移动。弹簧16的一端与加热冷却器1的上表面连接，弹簧16的另一端与探头支架4的下表面连接。该弹簧16将加热冷却器1与探头支架4热耦合。其他结构与实施方式1相同。

图6是放大图5的用虚线包围的区域A的侧视图。在加热冷却器1的上表面通过螺钉等部件固定有弹簧固定部件18。在弹簧固定部件18安装有弹簧固定销19。弹簧16安装于弹簧固定销19。弹簧16牢固地固定于弹簧固定销19，为了容易传递热量而优选弹簧固定销19的外形与弹簧16的内径尽可能接近。弹簧支座17与探头支架4的下表面接触。在弹簧固定部件18安装有弹簧16的状态下，将弹簧16的末端插入到弹簧支座17。在该状态下，将探头支架4载置于弹簧支座17之上。

需要将来自加热冷却器1的热量传递到测定用探头8。因此，弹簧16、弹簧支座17、弹簧固定销19以及弹簧固定部件18均优选为热传导率比200[W/m·K]高的金属制，为了成为相同的线膨胀率而优选为相同的材料。探头支架4是热传导率比200[W/m·K]高的金属制，优选通过比实施方式2减小尺寸来减小热容量，从而容易向测定用探头8传递热量。

由于弹簧支座17与探头支架4之间未固定，所以在弹簧支座17与探头支架4接触的状态下，不仅能够使测定用探头8在高度方向上移动，还能够使其在水平方向上移动。考虑到可动性，也可以对探头支架4的下表面与弹簧支座17的接触部进行镜面抛光，并涂敷润滑油。考虑到热传导性，也可以在接触部涂敷热传导润滑脂。为了使弹簧16不横向飞出，而优选为加深弹簧支座17的深度，使弹簧固定销19的一部分始终处于进入到弹簧支座17的状态。

在本实施方式中，弹簧16将载置半导体激光元件2的加热冷却器1与探头支架4热耦合。因此，通过从加热冷却器1经由弹簧16和探头支架4向测定用探头8传递热量，能够使半导体激光元件2与测定用探头8的温度接近。由此，能够防止在抵接测定用探头8时半导体激光元件2的特性发生变动。

实施方式4

图7是表示实施方式4所涉及的半导体激光检查装置的框图。在设置于探头支架4或测定用探头8的孔安装有温度传感器22。温度传感器22对测定用探头8的温度进行测定。

在开始半导体激光元件2的检查之前，如以下这样预先调整加热冷却器3的温度。控制部7将加热冷却器1和加热冷却器3设定为进行产品检查的温度T℃，使其稳定化。在该状态下温度传感器6测定加热冷却器3的温度，温度传感器22测定探头支架4的温度。将从温度传感器6的测定温度减去温度传感器22的测定温度而得的值设为α。控制部7将加热冷却器1的温度设定为T，将加热冷却器3的温度重新设定为T+α。

由此，由于测定用探头8的温度成为T℃，所以能够与设定半导体激光元件2的温度的加热冷却器1的设定温度一致。因此，能够使半导体激光元件2与测定用探头8的温度比实施方式1接近。其他结构以及效果与实施方式1相同。此外，由于在测定时不使用由温度传感器22测定出的温度，所以也可以在加热冷却器3的设定温度的调整完成之后取下温度传感器22。

实施方式5

图8是表示实施方式5所涉及的半导体激光检查装置的框图。对半导体激光元件2的出射光的波长进行测定的波长计23被追加到实施方式1的结构中。在开始半导体激光元件2的检查之前如以下这样预先调整加热冷却器3的温度。

相对于加热冷却器1的设定温度T，使加热冷却器3的温度以1℃为单位从T-10℃变化至T+10℃。在各温度下，测定在抵接测定用探头8时的半导体激光元件2的出射光的波长的时间变动。图9是测定相对于测定用探头的设定温度而言的半导体激光元件的出射光的波长的时间变动的图。横轴是测定用探头8的设定温度。纵轴是抵接了测定用探头8时的半导体激光元件2的出射光的波长的时间变动的绝对值。波长的时间变动绘出抛物线，具有极小点。

接下来，若将波长的时间变动成为极小的温度设为T’，则使加热冷却器3的温度以0.1℃为单位从T’-1℃变化至T’+1℃，取得波长的时间变动。通过该测定求解波长的时间变动成为极小的温度T”。控制部7将加热冷却器3设定为该求解出的温度T”。

在将加热冷却器3设定为温度T”的状态下波长的时间变动成为极小，这意味着半导体激光元件2与测定用探头8的温度一致。通过进行上述的调整，能够使半导体激光元件2与测定用探头8的温度接近。由此，能够防止在抵接测定用探头8时半导体激光元件2的特性发生变动。

实施方式6

图10是用于说明实施方式6所涉及的半导体激光检查方法的框图。对载置于金属板15之上的激光元件的出射光的波长进行测定的波长计23被追加到实施方式2的结构中。在开始半导体激光元件2的检查之前如以下这样预先调整加热冷却器3的温度。

在金属板15之上载置预先知道波长与温度的关系的温度设定用激光元件24，一边改变加热冷却器3的温度，一边用波长计23测定温度设定用激光元件24的输出光的波长，在成为与所希望的温度对应的波长的时刻固定加热冷却器3的温度。

在从金属板15取下温度设定用激光元件24之后，在固定了加热冷却器3的温度的状态下将半导体激光元件2载置于金属板15。然后，与实施方式2同样地，使测定用探头8的末端与半导体激光元件2抵接来进行半导体激光元件2的检查。由此，能够与检查半导体激光元件2的温度条件高精度地匹配。其他结构以及效果与实施方式2相同。

实施方式7

图11是用于说明实施方式7所涉及的半导体激光检查方法的框图。对载置于加热冷却器1之上的激光元件的出射光的波长进行测定的波长计23被追加到实施方式3的结构中。在开始半导体激光元件2的检查之前如以下这样预先调整加热冷却器1的温度。

在加热冷却器1之上载置预先知道波长与温度的关系的温度设定用激光元件24，一边改变加热冷却器1的温度，一边用波长计23测定温度设定用激光元件24的输出光的波长，在成为与所希望的温度对应的波长的时刻固定加热冷却器1的温度。

在从加热冷却器1取下温度设定用激光元件24之后，在固定了加热冷却器1的温度的状态下将半导体激光元件2载置于加热冷却器1。然后，与实施方式3同样地，使测定用探头8的末端与半导体激光元件2抵接来进行半导体激光元件2的检查。由此，能够与检查半导体激光元件2的温度条件高精度地匹配。其他结构以及效果与实施方式3相同。

附图标记说明

1...第一加热冷却器；2...半导体激光元件；3...第二加热冷却器；4...探头支架；5、6、22...温度传感器；7...控制部；8...测定用探头；9...微动台；10...检查装置；15...金属板；16...弹簧；20...支柱；23...波长计；24...温度设定用激光元件。

Claims (6)

1.一种半导体激光检查装置，其特征在于，

具备：

金属板，载置半导体激光元件；

加热冷却器；

探头支架，安装于所述加热冷却器之上；

测定用探头，固定于所述探头支架的末端；

微动台，使所述加热冷却器以及所述探头支架移动而使所述测定用探头的末端与所述半导体激光元件抵接；

检查装置，经由所述测定用探头向所述半导体激光元件输入检查信号；以及

弹簧，一端与所述金属板的上表面连接，另一端与所述探头支架的下表面连接，不经由所述测定用探头而将所述金属板与所述探头支架热耦合。

2.根据权利要求1所述的半导体激光检查装置，其特征在于，

在所述金属板的下表面的四个角安装有支柱，

所述金属板的所述下表面成为中空。

3.一种半导体激光检查装置，其特征在于，

具备：

加热冷却器，载置半导体激光元件；

探头支架；

测定用探头，固定于所述探头支架的末端；

微动台，使所述探头支架移动而使所述测定用探头的末端与所述半导体激光元件抵接；

检查装置，经由所述测定用探头向所述半导体激光元件输入检查信号；以及

弹簧，一端与所述加热冷却器的上表面连接，另一端与所述探头支架的下表面连接，不经由所述测定用探头而将所述加热冷却器与所述探头支架热耦合。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的半导体激光检查装置，其特征在于，

所述弹簧的热传导率比200W/m·K高。

5.一种半导体激光检查方法，其特征在于，具备如下工序：

在权利要求1或2所涉及的半导体激光检查装置的所述金属板之上载置预先知道波长与温度的关系的温度设定用激光元件，一边改变所述加热冷却器的温度，一边用波长计测定所述温度设定用激光元件的输出光的波长，在成为与所希望的温度对应的波长的时刻固定所述加热冷却器的温度；和

在从所述金属板取下所述温度设定用激光元件之后，在固定了所述加热冷却器的温度的状态下将所述半导体激光元件载置于所述金属板，使所述测定用探头的末端抵接于所述半导体激光元件来进行所述半导体激光元件的检查。

6.一种半导体激光检查方法，其特征在于，具备如下工序：

在权利要求3所涉及的半导体激光检查装置的所述加热冷却器之上载置预先知道波长与温度的关系的温度设定用激光元件，一边改变所述加热冷却器的温度，一边用波长计测定所述温度设定用激光元件的输出光的波长，在成为与所希望的温度对应的波长的时刻固定所述加热冷却器的温度；和

在从所述加热冷却器取下所述温度设定用激光元件之后，在固定了所述加热冷却器的温度的状态下将所述半导体激光元件载置于所述加热冷却器，使所述测定用探头的末端抵接于所述半导体激光元件来进行所述半导体激光元件的检查。