JPH03131737A - 半導体レーザの検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 半導体レーザの製造におけるチップの検査装置に関し。

室温付近と高温時のどちらも安定に温度を制御できる装
置を提供して、チップの高温特性による選別を可能とす
ることを目的とし。

被検査用のレーザダイオードチップ（１１）を載せて保
持するチップ吸着機構（１２）と、該チップ吸着機構（
１２）と熱°的に接触されて設けられ、昇温、降温が通
電する電流により任意に調節でき、室温付近から素子温
度−しきい値電流特性の一特性温度の変化を生ずる温度
以上にチップ吸着機構（１２）を加熱冷却するペルチェ
素子（１３）と、該ペルチェ素子（１３）に熱的に接触
されて設けられ、温度制御用流体が通過する冷却板（１
４）と、該冷却板（１４）に接続され、前記温度制御用
流体が該冷却板との間で循環されて熱交換を行う熱交換
器（１５）と、少なくともＸ−Ｙ方向に移動可能で、チ
ップ吸着機構（１２）の位置決めを行う位置決め機構（
１６）と、該チ・ンプ吸着機構（１２）を該位置決め機
構（１６）上に支持するもので、断熱材で作成されてい
る該断熱スペーサ（１７）とを有するように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は半導体レーザの製造におけるチップの検査装置
に関する。

半導体レーザは光通信、光ディスク、レーザプリンタ、
コンパクトディスク等に用いられ、その市場の拡大と素
子の高性能化の要求により、対環境性の改善が望まれて
いる。

特に、半導体レーザでは高温状態の動作ではしきい値電
流の上昇や光出力の低下が見られるため、これらを検査
する必要がある。

ところが、半導体レーザのチ・ンプ特性の検査は。

従来は室温で素子特性を評価していたため、高温動作時
の特性評価が行えなかった。これに対して。

本発明は高温動作時の特性評価が行える装置として利用
できる。

〔従来の技術］ 従来の半導体レーザのチップ検査は、高温測定に適した
測定装置がないため、測定は室温付近で行っていた。

しかし、高温動作時にも良好な特性を有するチップを選
別するためには、チップの高温特性の評価を行う必要が
ある。そのためには、チ・ノブの温度を均一に保ち、温
度を任意に設定できるように制御できる装置が必要とな
る。

ところが、従来のレーザのチップ検査装置ではチップの
保持部（吸着機構）を高温にした場合チップの位置決め
機構まで高温にさらされ１位置決め精度を低下させ、光
軸がずれる等の問題が生していた。

又、チップの昇温にはペルチェ素子を用いることができ
るが、単にペルチェ素子に通電して昇温するだけでは温
度制御がうまくいかず、特に、昇温にヒータを用いる場
合は高温時の測定には問題がないが、室温付近の測定で
は温度変化に対する応答が遅くなるといった欠点があっ
た。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の半導体レーザのチップ検査装置では、高温動作時
の位置決め機構の放熱の問題と、室温付近と高温時のど
ちらも安定に温度を制御することが必要である。

本発明は半導体レーザのチップ検査において。

素子温度−しきい値電流特性の特性温度の変化を生ずる
温度以上にチップを加熱でき２位置決め機構への熱の伝
導を防ぐ断熱構造を持ち、室温付近と高温時のどちらも
安定に温度を制ｊＩｉできる温度制御機構を有する装置
を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題の解決は、被検査用のレーザダイオードチップ
（１１）を載せて保持するチップ吸着機構（１２）と、
該チップ吸着機構（１２）と熱的に接触されて設けられ
、昇温、降温が通電する電流により任意に調節でき、室
温付近から素子温度−しきい値電流特性の特性温度の変
化を生ずる温度以上にチップ吸着機構（１２）を加熱冷
却するペルチェ素子（１３）と、該ペルチェ素子（１３
）に熱的に接触されて設けられ、温度制御用流体が通過
する冷却１（１４）と。

該冷却板（１４）に接続され、前記温度制御用流体が該
冷却板との間で循環されて熱交換を行う熱交換器（１５
）と、少なくともＸ−Ｙ方向に移動可能で、チップ吸着
機構（１２）の位置決めを行う位置決め機構（１６）と
、該チップ吸着機構（１２）を該位置決め機構（１６）
上に支持するもので、断熱材で作成されている該断熱ス
ペーサ（１７）とを有する半導体レーザの検査装置によ
り達成される。

レーザダイオードのしきい値電流Ｉいと素子温度Ｔとの
関係は近似的に次式で表される。

Ｉｖｈｔｔｚ＋＝　Ｉｔｈ＋ｔ＋＋　ｅＸｐ　［（Ｔｚ
　　　Ｔｚ）／Ｔｏ　）こごで、Ｔｏは特性温度である
。

第４図のＩｏｇｌい−Ｔ特性図で、高温時（例えば７０
’Ｃ以上）で折れ曲がりを生じ、特性温度Ｔ０が変化す
る。このＴｏの値は大きいはどｒｔｈの温度依存が少な
くて良い。即ち、Δｌｏｇ　Ｉい／ΔＴの傾斜が小さい
程良い。

そこで、＆１１み立て工程前に高温でＩ−Ｌ　（電流対
光出力）特性を調べて特性温度Ｔ０の大きいものを選ぶ
ことにより、原価低減及び品質向上が可能となる。

第１図は本発明の詳細な説明する模式断面図である。

図において、　１１はレーザダイオード（ＬＤ）チップ
。

１２はチップ吸着機構、　１３はベルチェ素子、　１４
は冷却板でここでは水冷板、　１５は熱交換器、　１６
は位置決め機構、　１７は断熱スペーサである。

Ａの矢印は高温動作時の熱の流れ（熱は水冷板１４側か
らチップ吸着機構１２へ流入する）、Ｂは降温時の熱の
流れである。

ここで、熱の移動は水冷板１４を通して熱交換器１５と
の間で行われ、これにより長時間安定した温度制御が可
能となる。

又、断熱スペーサ１７により位置決め機構１６への熱の
伝導が阻止され１位置決め機構１６の信鎖性は向上する
。

（作用） 本発明では、チップ吸着機構１２と放熱部としての水冷
板１４との間にベルチェ素子１３を挟むことにより、ベ
ルチェ素子で発生した熱量を外部の熱交換器１５で吸収
し１幅広い温度範囲一２０−１００℃で長時間安定に検
査ができる。　又、断熱スペーサ１７により位置決め機
構１６への熱の伝導が阻止され高温動作時の伝熱の問題
も解決できる。

ベルチェ素子は周知のように金属と半導体の接合に電流
を流′したときに、接合部で発熱又は吸熱が起こること
を利用した電子素子であり、電流の向きを切り換えるこ
とで冷却９発熱を行うことができる。ここで、素子に流
れる電流によるジュール熱を無視すると、冷却１発熱は
ベルチェ素子の冷却側から放熱側への熱の移動により生
ずるものである。

ところで、外部への熱の移動が全くないとすると２通電
により冷却側と放熱側の温度差は無限に大きくなる０通
常、ペルチェ素子は金属と半導体をはんだで接合させて
いるため、接合の温度が１４０°Ｃ以上になると素子の
破壊が起こる。そこで放熱側では外部へ熱を逃がすため
に水冷板と熱交換器を用いている。

本発明では、チップ吸着機構を高温にした場合に、放熱
側における結露防止と、高温から室温にもどすときにベ
ルチェ素子の破壊を防止するために水冷板と熱交換器を
用いている。

〔実施例〕

第２図は本発明の一実施例を説明する側面図である。

図において、　１１はレーザダイオードチップで。

−船釣にはレーザチップバー（ウェハからへき閲された
短冊で、チップが並列に多数配列されている）が−用い
られる。

１８はレーザチップに電流を流すための探針。

１９はレーザの出力を検出するフォトダイオードである
。

チップ検査は次のように行われる。

チップバーの各チップは位置決め機構１６により位置決
めされて、探針１８により順次各チップに電流を注入し
て発振させ、フォトダイオード１９により出力光を検出
している。

温度制御部は次のようになっている。

ベルチェ素子１３はチップ吸着機構１２と水冷板１４間
に挟まれ、水冷板１４は熱交換器１５に連結され。

ベルチェ素子１３で発生した熱量の移動を吸収している
。

チップ吸着機構１２の温度制御に昇温、降温の両機能を
持つベルチェ素子を用いることにより、素子温度を室温
付近から１００℃以上の温度まで任意に制御できるよう
になった。

更に、ベルチェ素子の放熱側に水冷板１４を設けてるこ
とにより長時間動作時の安定性が保たれるようにしてい
る。

又、断熱スペーサ１７はセラミックで作成され。

高温時のチップ吸着機構１２から位置決め機構１６への
熱伝導を防止している。

実施例のペルチェ素子はＰ型及びｎ型のＢ１Ｔｅ半導体
を用いたメルコア・ジャパン社製のものを用いた。

熱交換器はペルチェ素子で発生した熱を、冷媒を用いて
検査装置の外部で放出するもので、冷媒はフロン、水、
油等が用いられる。又、空冷フィン型のものでもよい。

第３図は検査装置全体の構成を示す斜視図である。

図において。

２１は温度制御機構付チップ吸着部。

２２はｙ−ｚ方向ステージ部。

２３はχ方向ステージ部。

２４はステップモータ。

２５はｘＹＺステップモータコントローラ。

２６は温度コントローラ及び熱交換器。

２７は証明付実体顕微鏡。

２８はプローブ台である。

ここで、プローブ台２８は２微動付で１通電用探針、ス
クラッチマーカ、受光素子が取りつけられている。

又、チップ吸着部は第１図、第２図のように構成されて
いる。

実施例のようにペルチェ素子を用いると、−２０°Ｃか
ら１００℃以上までの範囲で±０．１°Ｃ以下の制御が
可能となり、従来例によるヒータによる加熱では、室温
付近で制御不能になったり又外乱に対して弱いといった
欠点が除去できた。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、半導体レーザのチ
ップ検査において、素子温度−しきい値電流特性の特性
温度に変化を生ずる温度以上にチップを加熱でき１位置
決め機構への熱の伝導を防ぎ、室温付近と高温時のどち
らも安定に温度を制御できる温度制御機構を有する装置
が得られ、素子温度−しきい値電流特性の特性温度に変
化を住する温度以上の高温でのレーザ特性の評価ができ
るようになり、高温動作時にも良好な特性を持つチップ
の選別が可能となった。

従って、従来のチップ検査装置では評価できなかった高
温検査が可能となり、製品の品質保証と原価低減に寄与
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明する模式断面図である。 第２図は本発明の一実施例を説明する側面図。 第３図は検査装置全体の構成を示す斜視図。 第４図は発振しきい値電流■い対層温度Ｔの特性図であ
る。 図において。 １１はレーザダイオード（ＬＤ）チップ。 １２はチップ吸着機構。 １３はペルチェ素子 １４は水冷板。 １５は熱交換器。 １６は位置決め機構。 １７は断熱スベーサ ｆ：完明の異人と説明下る侯尺断面図 第　１　区 実加旧１１の鼎１面図 検量ぜ質の封り図 男　３　図 素子〕二廣 丁 （°Ｃ） Ｉｔｈ−Ｔ　　特　中ｉ　匹ろ 第４　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被検査用のレーザダイオードチップ（１１）を載せて保
   持するチップ吸着機構（１２）と、 該チップ吸着機構（１２）と熱的に接触されて設けられ
   、昇温、降温が通電する電流により任意に調節でき、室
   温付近から素子温度−しきい値電流特性の特性温度の変
   化を生ずる温度以上にチップ吸着機構（１２）を加熱冷
   却するペルチェ素子（１３）と、該ペルチェ素子（１３
   ）に熱的に接触されて設けられ、温度制御用流体が通過
   する冷却板（１４）と、該冷却板（１４）に接続され、
   前記温度制御用流体が該冷却板との間で循環されて熱交
   換を行う熱交換器（１５）と、 少なくともＸ−Ｙ方向に移動可能で、チップ吸着機構（
   １２）の位置決めを行う位置決め機構（１６）と、該チ
   ップ吸着機構（１２）を該位置決め機構（１６）上に支
   持するもので、断熱材で作成されている該断熱スペーサ
   （１７）とを有することを特徴とする半導体レーザの検
   査装置。