JP2546277B2 - 光半導体測定装置 - Google Patents

光半導体測定装置

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JP2546277B2 JP62185054A JP18505487A JP2546277B2 JP 2546277 B2 JP2546277 B2 JP 2546277B2 JP 62185054 A JP62185054 A JP 62185054A JP 18505487 A JP18505487 A JP 18505487A JP 2546277 B2 JP2546277 B2 JP 2546277B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光半導体素子の測定装置に関し、特にフォト
ダイオード及びアバランシェフォトダイオードの受光部
に光を絞り込み、その光−電気特性を測定する装置に関
する。
〔従来の技術〕 従来、この種の光半導体測定装置は第5図に示すよう
な構成になっており、光源としてハロゲンランプ51を使
用し、フィルター52を通すことにより一定波長の光を被
測定光半導体素子53に全面照射させていた。54はバイア
ス電源、55は蓋、56はDC電源、57は直流電流計、58は直
流電圧計、59は取付治具である。また測定方法は、例え
ば増倍率を測定する場合には第6図において増倍率=b/
aとなるので、まずバイアス電源54をVaに設定し、蓋55
をかぶせて暗電流60を読み、次に蓋を取り除き、光照射
時の電流61の値が前記暗電流+aになるようにハロゲン
ランプ51の電源56を調整し、次にバイアス電源54をVb
設定し、そのときの電流62を読み、さらに蓋55をかぶせ
て暗電流61を読みその差bを求め、増倍率すなわちb/a
を計算して求めた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上述した従来の光半導体測定装置は、被測定光半導体
素子に入射している光量が正確に測定できないため、量
子効率の測定が同一装置において行えず、しかも被測定
光半導体素子が光を受けたときに流れる電流値と光を受
けないときに流れる段電流との差により光電流を求めて
いるが、光を受けたときに流れる電流成分には第3図
(a)に示すような受光部31により発生する電流とその
回りのガードリング32により発生する電流が含まれてい
るため、真の光電流を測定することができず、従って増
倍率の測定も正確に行えないという欠点がある。
本発明の目的は前記問題点を解消した光半導体測定装
置を提供することにある。
〔発明の従来技術に対する相違点〕
上述した従来の光半導体測定装置に対し、本発明は被
測定光半導体素子の光−電気特性を測定する際に、レー
ザー光を絞り込んで光半導体素子の受光部のみに照射す
るという相違点を有する。
〔問題点を解決するための手段〕
前記目的を達成するため、本発明に係る光半導体測定
装置は、光減衰器と、光ファイバーケーブルと、コリメ
ートレンズ及び集光レンズと、ステージと、光軸合せ制
御部と、テスター部とを有する光半導体測定装置であっ
て、 光減衰器は、レーザー光源に接続されたものであり、 光ファイバーケーブルは、前記光減衰器からの出射光
を導くものであり、 コリメートレンズ及び集光レンズは、前記光ファイバ
ーケーブルからの出射光を絞り込むものであり、 ステージは、被測定光半導体素子を直交座標の3軸方
向に移動させるものであり、 光軸合せ制御部は、前記コリメートレンズ及び集光レ
ンズが絞り込んだレーザー光と被測定光半導体素子との
光軸合せを合うものであって、被測定光半導体素子を前
記ステージのXステージによりX軸方向にスキャンさせ
ながら該素子の光電流を測定してX方向の中心を求め、
その中心にXステージを移動させ、X方向と同様にして
Y方向の中心を求め、その中心にYステージを移動さ
せ、再度X方向の中心座標及びY方向の中心座標を求め
ることにより光軸合せを行う機能を有するものであり、 テスター部は、光軸合せされた前記素子の特性を測定
するものである。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図により説明する。
(実施例1) 第1図において、本発明の光半導体測定装置は被測定
光半導体素子(以後、受光素子と称す)8に一定波長の
光を出射するレーザー光源2と、受光素子8に照射する
レーザー光量を調整する光減衰器4と、レーザー光を導
く光ファイバーケーブル3,5と、その光ファイバーケー
ブル3,5より出射されるレーザー光をその光ファイバー
ケーブルのコア径とほぼ同径に絞り込むコリメート対物
レンズ6及び集光用対物レンズ7と、上記受光素子を直
交座標上の3軸方向に移動させるステージ9,10,11及び
パルスモータドライバー部15と、上記受光素子を直交す
る2軸XY方向に移動させたときの受光パワーを測定し、
その位置と受光パワーとの関係から受光素子のペレット
内の受光部の中心を計算するソフトウェア及びZ軸方向
すなわち光軸方向に移動させたときの受光パワーからレ
ーザー光の絞り込み位置を推定するソフトウェアを組み
込んだ光軸合せ制御部14と上記受光素子の光−電気的特
性を測定するテスター部1及びレーザー光の絞り込まれ
た付近の光量を測定するパワーメーター21を有してい
る。
テスター部1からの信号によってレーザー光の出力を
制御するレーザー光源2より光ファイバーケーブル3を
通りテスター部1によって出力光量を指定光量に調整す
る光減衰器4及び光ファイバーケーブル5を経てレーザ
ー光は、その前方に位置するコリメート用対物レンズ6
と集光用対物レンズ7により一点に集光される。また、
被測定光半導体素子である受光素子8の受光部31の大き
さは小さいもので30μmφ程度のものがあり、さらに受
光部31に入射する光量を正確に測定するためにもレーザ
ー光を30μmφ以内に絞り込む必要があるため、光ファ
イバーケーブル3,5はシングルモードファイバーを使用
し、コリメート用対物レンズ6は×倍、集光用対物レン
ズ7は×20倍の対物レンズを使用することによりレーザ
ー光を約10μmφに集光する。
また、受光素子8はステージ9,10,11上に治具12を使
って装着されており、受光素子8内のペレット13は第3
図(a)に示すように受光部31とガードリング32があ
り、テスター部1からの光軸合せ開始信号により光軸合
せ制御部14はパルスモータドライバー部15を制御してパ
ルスモータ18,19,20を駆動し、受光素子8を前後、左
右、上下に移動させながら受光パワー強度を測定ライン
16及び切換スイッチ17を介して入力し、また、ステージ
9,10,11上には光パワーメーター21が固定されており、
集光用対物レンズ7により集光された付近に光パワーメ
ーター21を移動させることにより光量を測定し、さらに
切換スイッチ17を切換えて、テスター部1から受光素子
8の光−電気的特性を測定する構成になっている。
また、光軸合せ制御部14は受光素子8と集光されたレ
ーザー光との光軸合せを行うソフトウェアを持ってお
り、この光軸合せ方法を説明する。
第2図は受光素子8をZ方向に移動させたときの受光
素子8に発生する光電流の大きさを表し、第3図(a)
は受光素子8のペレット13を示す平面図、第3図(b)
〜(e)は受光素子8に低逆バイアスを印加して、XY方
向に移動させたときの受光素子8に発生する光電流の大
きさを表す図であり、レーザー光が最小に集光されて受
光部31に入射しているときは曲線33及び曲線36を描き、
集光点より多少ズレて入射しているときは曲線34を描
き、集光点より大きくズレて入射しているときは曲線35
を描く。
まず最初に受光素子8が挿着され次にX軸方向にスキ
ャンさせながら受光素子8の光電流を測定すると、曲線
34,35のような分布となり、特に曲線33のような分布と
なり、このときの光電流値が最大光電流値の、例えば50
%或いは80%になるX座標を求めてその中心を計算する
ことによりX方向の中心X0が得られる。また当然のこと
ながら曲線33,34の50%の位置は4座標存在するが、こ
のときは内の2座標を適用させている。次に得られたX
方向の中心X0にXステージ9を移動させた後、X方向と
全く同様にしてY方向の中心Y0を求め、Yステージ10を
中心Y0に移動させ、再度X方向の中心座標及びY方向の
中心座標を求めることにより受光部31の中心と光軸とを
合せることができる。次に同様にZステージ11を上下に
移動し、受光素子8を第1図のZ1からZ2まで移動させた
ときの受光素子8に発生する光電流は曲線37のような分
布となりすなわち、受光素子8のZ方向の位置が多少変
化しても、集光されたレーザー光が受光部31に全て入射
している間は光電流はほとんど変化せず最大値を示す
が、受光素子8が集光用対物レンズ7に近づきすぎると
(1図中のZ1位置)、レーザー光の一部は受光部31から
はみ出し、その結果光電流は減少する。また逆に受光素
子8が集光用対物レンズ7から離れすぎると(第1図中
のZ2位置)同様にレーザー光の一部がまた受光部31から
はみ出し光電流は減少する。従ってZ方向の光軸合せも
前述のX方向の光軸合せ方法と同様に光電流値が最大値
の例えば50%の位置になる上下2箇所のZ座標を求めこ
の2点の中心を計算し、その座標にZステージ11を移動
させることにより行い、その結果集光用対物レンズ7に
より約10μmφに集光されたレーザー光は受光素子8の
受光部31に入射する。以上のシーケンスによりX,Y,Z方
向の光軸合せは一応完了するが、仮に光軸方向とZステ
ージ11の方向が多少傾いている場合は以上のXY方向の光
軸合せ、Z方向の光軸合せというシーケンスを2,3回繰
り返すことにより光軸合せ工程は完了する。
(実施例2) 第4図(a)は本発明の第2の実施例における受光素
子8のペレット13を示す平面図、第4図(b),(c)
は特性図である。
前述の実施例において、テスター部1と光軸合せ制御
部14との間でXYステージ9,10の移動パルス数の指定及び
移動完了状態の確認等を行うソフトウェアを追加し、さ
らにプロッター等を制御するソフトウェア部を追加し、
テスター部1にプロッター等を接続することにより、前
述の光軸合せを行った後、テスター部1からの指令で光
軸合せ制御部14がパルスモータドライバー15を駆動しXY
ステージ9,10を指定のパルス数移動させ、次にテスター
部1は光軸合せ制御部14からの移動完了信号を検出した
後、増倍率を測定し、この移動−増倍率の測定シーケン
スを繰り返すことにより一例として第4図(a)〜
(c)に示すようなX方向、Y方向の増倍率分布曲線4
1,42を描くことができる。さらに第4図(a)に示す受
光部31の平面全体にわたって増倍率の測定を行えば、ソ
フトウェアを追加するのみで容易に増倍率マップを描く
ことができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明は2個の対物レンズを使う
ことにより、光ファイバー径とほぼ同径にレーザー光を
絞り込むことができ、さらに被測定光半導体素子をX,Y,
Z方向にそれぞれ移動させながら、そのときの受光パワ
ーの変化具合を測定することにより、絞り込まれたレー
ザー光を被測定光半導体素子の受光部のみに照射できる
ため、増倍率の測定が精度良く行うことができ、かつ絞
り込まれている付近の光量を光パワーメーターで測定す
ることにより量子効率の測定も同時に精度良く行うこと
ができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例を示す構成図、第2図は
受光素子をZ方向に移動したときの光電流の分布を示す
図、第3図(a)は受光素子のペレットを示す平面図、
第3図(b)〜(e)は受光素子をXY方向に移動したと
きの光電流の分布を示す図、第4図(a)は本発明の第
2の実施例を示す平面図、第4図(b),(c)は受光
部の増倍率の分布曲線を示す図、第5図は従来の光半導
体測定装置の構成図、第6図は増倍率を求める方法を示
す図である。 1……テスター部、2……レーザー光源 3,5……光ファイバーケーブル、4……光減衰器 6……コリメート用対物レンズ、7……集光用対物レン
ズ 8……被測定光半導体素子(受光素子)、9……Xステ
ージ 10……Yステージ、11……Zステージ 12……治具、13……ペレット 14……光軸合せ制御部、15……パルスモータドライバー
部 16……測定ライン、17……切換スイッチ 18,19,20……パルスモータ、21……光パワーメーター 31……受光部、32……ガードリング 33,34,35……レーザー光が最小に集光されて、多少ズレ
て、大きくズレて受光部に入射しているときのX方向の
光電流の分布曲線 36……レーザー光が最小に集光されて受光部に入射して
いるときのY方向の光電流の分布曲線 41,42……受光部のX方向及びY方向の増倍率の分布曲

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光減衰器と、光ファイバーケーブルと、コ
    リメートレンズ及び集光レンズと、ステージと、光軸合
    せ制御部と、テスター部とを有する光半導体測定装置で
    あって、 光減衰器は、レーザー光源に接続されたものであり、 光ファイバーケーブルは、前記光減衰器からの出射光を
    導くものであり、 コリメートレンズ及び集光レンズは、前記光ファイバー
    ケーブルからの出射光を絞り込むものであり、 ステージは、被測定光半導体素子を直交座標の3軸方向
    に移動させるものであり、 光軸合せ制御部は、前記コリメートレンズ及び集光レン
    ズが絞り込んだレーザー光と被測定光半導体素子との光
    軸合せを合うものであって、被測定光半導体素子を前記
    ステージのXステージによりX軸方向にスキャンさせな
    がら該素子の光電流を測定してX方向の中心を求め、そ
    の中心にXステージを移動させ、X方向と同様にしてY
    方向の中心を求め、その中心にYステージを移動させ、
    再度X方向の中心座標及びY方向の中心座標を求めるこ
    とにより光軸合せを行う機能を有するものであり、 テスター部は、光軸合せされた前記素子の特性を測定す
    るものであることを特徴とする光半導体測定装置。
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