DE3916924C1 - Testing electro-optical qualities of semiconductor components - combining several edge-emitting components on wafer and detecting emitted light by opto-electric transducer - Google Patents

Description

Verfahren zum Testen der elektrooptischen Eigenschaften von kantenemittierenden Halbleiterbauelementen sowie Anordnung zum Durchführen des Verfahrens.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Testen der elektrooptischen Eigenschaften von kantenemittierenden Halbleiterbauelementen, indem bei dem jeweils zu testenden Halbleiterbauelement das aus seiner bzw. seinen optisch wirksamen Fläche(n) austretende Licht mittels optoelektronischer Wandler detektiert wird sowie Anord­ nungen zum Durchführen des Verfahrens.

Ein derartiges Verfahren geht aus der DE 35 33 465 A1 hervor. Hier werden Messungen an einem Halbleiterlaser vorgenommen, indem das an beiden optisch wirksamen Flächen - den sogenannten Laserspiegeln - des Halbleiterlasers emittierte Licht mittels Photodioden detektiert wird, die vor den beiden Laserspiegeln angeordnet werden.

Bei der Herstellung von kantenemittierenden Halbleiterbauelementen - dazu gehören z. B. Laserdioden geht man üblicherweise so vor, daß auf einem Wafer eine Vielzahl solcher Laserdioden epitaktisch aufgebracht wird und anschließend der Wafer in die einzelnen Laserdioden separiert wird.

In der Regel ist in einem optischen Sendeelement neben einer Laserdiode auch noch eine Photodiode zu installieren, welche dazu dient, das aus einem der beiden Laserspiegel austretende Licht aufzunehmen und es in ein elektrisches Regelsignal für den Laserdiodenvorstrom zu wandeln. Deshalb ist es zweckmäßig, zusammen mit jeder Laserdiode auch noch eine Photodiode auf dem Wafer herzustellen. Der Wafer wird dann in lauter Halbleiterbaugruppen, bestehend aus einer Laserdiode und einer Photodiode, separiert. Diese einzelnen Halbleiterelement bzw. -baugruppen werden nun getrennt weiterverarbeitet, wozu auch ein Testverfahren gehört, bei dem ihre elektrooptischen Eigenschaften untersucht werden.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, das zu einer Verringerung des Zeit- und Kostenaufwandes bei der Fertigstellung kantenemittierender Halbleiterbauelemente beiträgt. Außerdem soll eine Anordnung zum Durch­ führen des Verfahrens geschaffen werden. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 oder 2 angegebenen Verfahrensschritte gelöst. Anordnungen zum Durchführen des Verfahrens sind in den Ansprüchen 5 und 6 angegeben. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Dadurch, daß die Halbleiterbauelemente bereits auf dem Wafer den erforderlichen Funktions- und Qualitätstests unterzogen werden und nicht jedes einzelne Bauelement erst nachdem es vom Wafer separiert worden ist, vermindert sich der Arbeitsaufwand im gesamten Fertigstellungsprozeß. Denn es werden nunmehr nur die funktionsfähigen, den gestellten Qualitätsanforderungen entsprechenden Halbleiterbauelemente vom Wafer separiert. Und nur diese durchlaufen den Prozeß bis zur Endfertigung (Kontaktierung, Montage auf Träger etc.). Durch das Verfahren der Erfindung erspart man sich das Separieren auch der nichtfunktionsfähigen Halbleiterbauelemente vom Wafer und ebenso deren anschließende Aufbereitung für den Einsatz in einem Testadapter.

Anhand dreier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele wird anschließend die Erfindung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Wafer, auf dem das von einem Laser emittierte Licht direkt detektiert wird.

Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt aus einem Wafer, bei dem das von einem Laser emittierte Licht nach Umleitung an einer benachbarten Photodiode detektiert wird, und

Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt aus einem Wafer, bei dem das von einem Laser emittierte Licht nach Umleitung an einer Gitterstruktur detektiert wird.

Wie vorangehend angesprochen, sollen kantenemittierende Halbleiterbauelemente - im folgenden wird von Laserdioden die Rede sein - auf ihre Funktionsfähigkeit und ihre elektrooptische Eigenschaften hin getestet werden. Dieser Test erfolgt gemäß der Erfindung bereits dann, wenn die Laserdioden sich noch auf dem Wafer befinden. Auf einem solchen Wafer sind zeilenartig aneinandergereiht eine Vielzahl von Laserdioden epitaktisch aufgebracht. Zu jeder Laserdiode ist bei ihrem späteren Einsatz als optischer Sender eine Photodiode vorzusehen, welche das aus einem Laserspiegel austretende Licht in ein elektrisches Signal zur Regelung des Laserstroms umwandelt. Deshalb ist es zweckmäßig, auf dem Wafer vor einem Laserspiegel einer jeden Laserdiode eine Photodiode anzuordnen. Ausschnittweise Darstellungen eines Wafers W in den Fig. 1, 2 und 3 zeigen, daß jeder Laserdiode LD 1, LD 2, LD 3 eine Photodiode PD 1, PD 2 folgt. Der Wafer W wird später so separiert, daß jeweils eine Laserdiode und eine Photodiode zusammen eine Halbleiterbaugruppe bilden.

Im Rahmen des Testverfahrens für die auf dem Wafer befindlichen Halbleiterbauelemente wird zunächst eine elektrische Funktionsmessung durchgeführt. Dazu wird auf der obersten Halbleiterschicht des jeweils zu testenden Halbleiterbauelements ein erster elektrischer Kontakt a, b, c und auf der gegenüberliegenden Unterreihe des Wafers W ein zweiter elektrischer Kontakt a′, b′, c′, aufgebracht. Als Kontakte kommen Sonden in Frage, die lösbar auf die Halbleiteroberseite und die Waferunterseite aufgesetzt werden. Die elektrische Funktionsmessung kann z. B. die Ermittlung von Strom-Spannungskennlinien zur Charakterisierung von pn-Übergängen, von Kapazitäts-Spannungverläufen und der Rauscheigenschaften der Halbleiterbauelemente umfassen. Sollte sich bei dieser rein elektrischen Untersuchung schon eindeutig die Funktionsunfähigkeit einer Laserdiode oder einer Photodiode herausstellen, so wird diese als unbrauchbar markiert. Das Testverfahren wird fortgeführt, indem nun jede noch nicht markierte Laserdiode (in den Fig. 1, 2, 3 am Beispiel der Laserdiode LD 2 dargestellt) über ihre Kontakte b, b′, mit einem Strom aktiviert wird, so daß sie zu ihren beiden optisch wirksamen Flächen, den Laserspiegeln, Licht emittiert. Die Ausführungsbeispiele in den Fig. 1, 2 und 3 zeigen drei verschieden Möglichkeiten, das von den Laserspiegeln emittierte Licht zu detektieren, um daraus z.B. die Strom-Lichtkennlinie der Laserdiode LD 2 zu ermitteln, ihren Quantenwirkungsgrad zu bestimmen oder eine Aussage über die Korrelation der von den beiden Laserspiegeln emittierten Lichtleistungen zu gewinnen.

Gemäß Fig. 1 wird das an beiden Laserspiegeln austretende Licht von den diesen Laserspiegeln zugewandten, der Laserdiode LD 2 benachbarten Photodioden PD 1, PD 2 aufgenommen und in elektrische Signale umgewandelt, die an den Kontakten a, a′, und c, c′, abgreifbar sind. D.h. in diesem Fall wird die der Laserdiode LD 2 selbst zugeordnete Photodiode PD 2 für die Detektion des aus dem hinteren Laserspiegel austretenden Lichts und die der Laserdiode LD 1 zugeordnete Photodiode PD 1 für die Detektion des aus dem vorderen Laserspiegel der Laserdiode LD 2 austretenden Lichts herangezogen.

Anstatt die auf dem Wafer W befindlichen Photodioden zur Detektion des Laserlichts auszunutzen, kann wie die Fig. 2 und 3 zeigen, auch eine Umleitung des Lichts zu einem getrennt vom Wafer W angeordneten optoelektrischen Wandler OE, z. B. eine Photodiode, vorgenommen werden. Entsprechend einer in Fig. 2 dargestellten Ausführung ist die dem vorderen Laserspiegel der Laserdiode LD 2 zugewandte Fläche F der Photodiode PD 1 durch Ätzen so bearbeitet worden, daß darauf der von der Laserdiode LD 2 emittierte Lichtstrahl unter einem Winkel a<90° auftrifft und er daran totalreflektiert.

Eine solche Strahlumlenkung kann auch durch eine Gitterstruktur G bewirkt werden, die vor dem betreffenden Laserspiegel auf den Wafer W anzuordnen ist. Der Fig. 3 ist diese Art der Strahlumlenkung zu entnehmen.

Die Fig. 2 und 3 machen deutlich, daß die Lichtdetektion an beiden Laserspiegeln der Laserdiode LD 2 nicht mit den gleichen Mitteln erfolgen muß. Es kann auch das an einem Laserspiegel austretende Licht direkt von einer auf dem Wafer W befindlichen Photodiode PD 2 und das an dem anderen Laserspiegel austretende Licht nach einer Strahlenlenkung von einem außerhalb des Wafers angeordneten optoelektrischen Wandler OE detektiert werden.

Stellt sich nach dem vorangehend beschriebenen Testverfahren eine Laserdiode als fehlerhaft heraus, so wird sie auf dem Wafer markiert und bei jedem weiteren Bearbeitungsvorgang nicht mehr berücksichtigt.

Claims (6)

1. Verfahren zum Testen der elektrooptischen Eigenschaften von kantenemittierenden Halbleiterbauelementen, indem bei dem jeweils zu testenden Halbleiterbauelement das aus seiner bzw. seinen optisch wirksamen Fläche(n) austretende Licht mittels optoelektrischer Wandler detektiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß jedes kantenemittierende Halbleiterbauelement (LD 2), noch während es sich im Verbund mit vielen anderen solcher Halbleiterbauelemente auf einem Wafer befindet, getestet wird, wobei das vom Halbleiterbauelement (LD 2) emittierte Licht von einem auf dem Wafer (W) vor der jeweils das Licht emittierenden optisch wirksamen Fläche befindlichen optoelektrischen Wandler (PD 1, PD 2) detektiert wird.

2. Verfahren zum Testen der elektrooptischen Eigenschaften von kantenemittierenden Halbleiterbauelementen, indem bei dem jeweils zu testenden Halbleiterbauelement das aus seiner bzw. seinen optisch wirksamen Fläche(n) austretende Licht mittels optoelektrischer Wandler detektiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß jedes kantenemittierende Halbleiterbauelement (LD 2), noch während es sich im Verbund mit vielen anderen solcher Halbleiterbauelemente auf einem Wafer befindet, getestet wird, wobei das vom Halbleiterbauelement (LD 2) emittierte Licht mit Hilfe einer vor der jeweiligen optisch wirksamen Fläche angeordneten Umlenkvorrichtung (F, G) zu einem getrennt vom Wafer (W) installierten optoelektrischen Wandler (OE) umgelenkt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das jeweils zu testende kantenemittierende Halbleiterbauelement (LD 2) auf seiner obersten Halbleiterschicht mit einem ersten elektrischen Kontakt (b) und auf der ihr gegenüberliegenden Unterseite des Wafers mit einem zweiten elektrischen Kontakt (b′) versehen wird und über diese beiden Kontakte (b, b′) ein Strom zur Aktivierung des kantenemittierenden Halbleiterbauelements (LD 2) zugeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils derjenige auf dem Wafer (W) befindliche optoelektrische Wandler (PD 1, PD 2), der das von einem benachbarten kantenemittierenden Halbleiterbauelement (LD 2) emittierte Licht detektiert, auf seiner obersten Halbleiterschicht mit einem ersten elektrischen Kontakt (a, c) und auf der ihr gegenüberliegenden Unterseite des Wafers (W) mit einem zweiten elektrischen Kontakt (a′, c′) versehen wird, um über diese beiden Kontakte (a, a′, c, c′) das elektrische Signal abzugreifen, das durch die optoelektrische Wandlung des aufgenommenen Lichts entsteht.

5. Anordnung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Umlenkvorrichtung für das von einem kantenemittierenden Halbleiterbauelement (LD 2) abgestrahlte Licht ein diesem benachbarter optoelektrischer Wandler (PD 1) dient, dessen Fläche (F), auf die das abgestrahlte Licht auftrifft, abgeschrägt und totalreflektiert ist.

6. Anordnung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Umlenkvorrichtung für das von einem kantenemittierenden Halbleiterbauelement (LD 2) abgestrahlte Licht eine Gitterstruktur (G) dient, die auf dem Wafer (W) vor der jeweils Licht abstrahlenden Fläche des kantenemittierenden Halbleiterbauelements (LD 2) angeordnet ist.