JPH05183192A - 面発光・受光素子の検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来、面発光・受光素子シートから素子を個
々に切り離し、非常に手間と時間のかかる方法で素子の
検査方法を行っていたが、これに代えて、短時間内に、
しかも信頼性の高い検査ができる装置を提供する。 【構成】 プロービングヘッドの先端にプローブ電極と
光ファイバを設けた治具を固定し、このプロービングヘ
ッドを高速に駆動するアームに結合する。位置決めされ
た面発光半導体素子の電極にプローブ電極を圧接し、プ
ローブ電極間に電流を流して素子を発光させ、その光を
光ファイバで測定系に導き、その光特性を測る。また、
光源からの光を光ファイバから面受光素子に送りプロー
ブ電極で素子に発生する電流を測定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、プロービングヘッド
を有する半導体素子の検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】面発光半導体素子の検査装置について
は、まだ、面発光半導体素子自身が研究開発段階にあっ
て、その評価を行うための検査装置も試験的なものであ
って市販されていない。

【０００３】しかし、面発光半導体素子が、試験研究段
階を経て、大量生産の段階に入って来つつあり、現在行
われている評価方法では極めて能率が悪く、より高速で
信頼性の高い検査装置の出現が期待されている。

【０００４】まず、現在、試験研究段階において使用さ
れている検査手法について説明する。

【０００５】図４は、従来の面発光半導体素子を評価す
るために用いられている検査方法をするための概略的な
斜視図である。この手法によれば、ヘッダ４０の上に第
１電極４６、第２電極４８、および導電性を有するサブ
マウント５０を配設する。次にサブマウント上に被検査
体の面発光半導体素子５２をボンディングし、この面発
光半導体素子の表面中央の光出射窓６０を覆わないよう
にして、リング状電極６２を配設する。次に第１電極４
６とサブマウント５０を第１電極用ワイヤ５４で接続
し、第２電極４８とリング状電極６２を第２電極用ワイ
ヤ５６で接続する。

【０００６】このようにして構成した後、第１電極４６
および第２電極４８間に電圧を印加してその間に電流を
流すと、面発光半導体素子５２が発光し、光出射窓６０
から発光Ｌが出る。

【０００７】さらに、この発光特性を検査するために
は、この発光方向に受光径の大きいフォトダイオード５
８を置いて光信号を電気信号に変換して発光特性を測定
している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た検査手法では、 シート状になっている複数個のチップを１つ１つ切断
して個別に測定するので 、非常に手間と時間がかか
る。 検査ごとにヘッダ、サブマウント、ワイヤが要るの
で、所望の特性を満足しな いものについては、ヘッ
ダ、サブマウント、ワイヤが無駄になってしまう。 光出力と同時に波長スペクトルを測定できない。

【０００９】といった問題がある。

【００１０】この発明の目的は、短時間内に信頼性の高
い検査ができる装置を提供することにある。

【００１１】この発明の他の目的は、光出力と同時に、
波長スペクトルを測定できる検査装置を提供することに
ある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この目的の達成を図るた
め、この面発光・受光半導体素子の検査装置によれば、
プローブとこれを固定するコレットを備えたプロービン
グヘッドを有し、該プローブは、（ａ）底部に開口を有
する光ファイバ固定用の筒状または柱状の治具と、
（ｂ）該開口に一端を合わせて前記治具内に設けられて
いる光ファイバと、（ｃ）それぞれ異なる電圧を与える
端子に結合される、少なくとも１つのプローブ電極とを
備えており、前記プローブ電極は、それぞれ面発光また
は受光素子の電極と接触可能な接触部と該接触部から延
在する導線部とを有していて、前記接触部は前記底部の
開口の周囲に設けてあり、および前記導線部は、主とし
て、前記治具の側壁に沿って設けてあることを特徴とす
る。

【００１３】この発明の実施に当たり、好ましくは、前
記光ファイバの他端を、面発光素子から発光した光の出
力を測定するための第１光路および光の波長スペクトル
を測定するための第２光路に分岐する光ファイバカプラ
に結合させるのがよい。

【００１４】また、前記光ファイバの他端を、面受光素
子の受光面に光ファイバを介して入射させるための光源
に、結合させるのがよい。

【００１５】また、前記コレットを固定または可動アー
ムに結合させるのがよい。

【００１６】

【作用】上述したこの発明の検査装置によれば、プロー
ビングヘッドを有し、このプロービングヘッドはプロー
ブとこれを固定するコレットとを備えている。このプロ
ーブは筒状の治具と、これに固定された光ファイバと、
この治具に設けられた、少なくとも１つのプローブ電極
とを備えている。そして光ファイバの一方の先端は治具
の底部に設けた開口に合わせて位置決めされており、プ
ローブ電極の接触部はこの底部の開口の周囲にそれぞれ
設けてあり、これら接触部からの導線部を治具の側壁を
延在させて設けてある。

【００１７】従って、プローブは面発光素子または面受
光素子の表面に現れた電極に接触できるプローブ電極の
接触部と、これら素子の発光面または受光面に対向して
配設されて受光または送光する光ファイバとが治具によ
り一体構造として形成されている。

【００１８】素子の検査を行うには、プロービングヘッ
ドを３軸方向に高速移動可能なアームにコレットを介し
て姿勢制御自在に結合させておけば、このアームを所定
個所に移動させることによって、被検査素子の電極にプ
ローブの接触部を接触させることができる。

【００１９】例えば、面発光素子の場合には、第１およ
び第２プローブ電極をそれぞれ異なる値の電圧を与える
端子に結合させて、素子を作動させると、発光した光は
光ファイバで受光して光を測定系に導くことができる。
また、面受光素子の場合には、光ファイバ側から素子に
光を送り、素子が受光したときに生ずる電流を第１およ
び第２プローブ電極間で検出して測定系へ導くことがで
きる。１つの素子の検査が終わったならば、アームを動
かして次の被検査素子へとプロービングヘッドを移動さ
せればよい。

【００２０】あるいは、プロービングヘッドを固定アー
ムへ結合させておき、検査毎に素子を移動させるように
しておいてもよい。

【００２１】このように、この発明の検査装置によれ
ば、プローブを各被検査素子に共通に使用できるので、
従来、生じていたような測定毎の材料のムダが生じない
と共に、多量の素子を短時間で検査可能となる。

【００２２】

【実施例】以下、図面を参照して、この発明の実施例を
説明する。

【００２３】なお、図はこの発明が理解できる程度に、
各構成成分の形状、大きさ、および配置関係は概略的に
示してあるにすぎない。また、ここで説明する実施例
は、単なる一例であって、ここに説明される具体的な動
作、順序などによって限定されるものではなく、部分的
に動作を追加したり、あるいは削除したり、また別の動
作で置き換えても同様な効果を達成することができる。

【００２４】図１はこの発明の実施例を示す要部斜視図
である。

【００２５】まず、この発明の面発光素子または面受光
素子の検査装置の構造の特色について説明する。この検
査装置はプロービングヘッド１０を有している。このプ
ロービングヘッド１０はプローブ１１とコレット１２と
を備えている。プローブは筒状または柱状の光ファイバ
固定用の治具１６と、この治具１６内に固定されている
光ファイバ１４と、プローブ電極として２つの、すなわ
ち第１および第２プローブ電極２０および２２とを備え
ている。この治具１６は、光ファイバ１４の少なくとも
一部分を固定保持し、かつ素子に対し光の送受ができる
構造であればその形状などは設計に応じて適当に定めれ
ばよい。

【００２６】この実施例では角柱状の治具とし、底部を
平坦面とし、底部には治具の中心軸を軸芯とする開口１
７を備えていて、治具１６の中心軸に沿って光ファイバ
１４を埋め込んで、光ファイバ１４の先端面が開口１７
に露出している。また、治具１６の構成材料は電気的絶
縁材料とする。

【００２７】角柱状の光ファイバ固定治具１６の対向す
る２面に第１プローブ電極２０および第２プローブ電極
２２の導線部２０ａおよび２２ａを這わせ、この下端部
は光ファイバ１４の開口部に向けてＬ字型に折り曲げ、
その先端を第１接触部２０ｂおよび２２ｂとする。そし
て、これら第１接触部２０ｂおよび第２接触部２２ｂ
は、これらが圧接される面発光・受光素子のチップ３２
の第１電極２８および第２電極３０とほぼ同じ形状とす
る。

【００２８】第１プローブ電極２０および第２プローブ
電極２２の形状、さらにチップ３２の第１電極２８およ
び第２電極３０の形状について図２の断面図を用いて説
明する。

【００２９】第１プローブ電極２０および第２プローブ
電極２２の導線部２０ａおよび２２ａは、図中斜線で示
すように、固定治具１６の相対する表面を這わせ、固定
治具１６の下端部においてＬ字型に折り曲げる。導線部
２０ａおよび２２ａから延在している第１接触部２０ｂ
および第２接触部２２ｂは治具１６の下端面において開
口１７の周囲を囲むように配設する。

【００３０】一方、被検査体の面発光または面受光半導
体素子には第１電極２８と第２電極３０が上方に向かっ
て突出して形成されている。従って、素子３２の上方に
位置決めされたプロービングヘッド１０を矢印Ａの方向
に静かに降ろして来ることによって、第１プローブ電極
２０の第１接触部２０ｂと素子の第１電極２８とを、ま
た、第２プローブ電極２２の第２接触部２２ｂと素子の
第２電極３０とを圧接することができる。

【００３１】いま、素子３２を発光素子とする。圧接
後、第１および第２プローブ電極２０および２２から発
光素子３２に電流を流すと、発光素子３２は発光して、
その光は光出射窓２６からプロービングヘッド１０のプ
ローブ１１の下端部から固定治具１６内に埋め込まれて
いる光ファイバ１４内に入射する。光ファイバの他端に
はフォトダイオードを取り付けられてあり、この光信号
を電気信号に変換する。フォトダイオード以降の信号処
理については後述する制御システムと共に説明する。

【００３２】このプロービングヘッド１０自体は通常の
集積回路の検査装置で用いられているものと同様の高速
動作をするアームに取り付ける。例えば図１中に示す面
発光半導体基板２４上に秩序正しく形成されている１つ
の面発光半導体チップ３２の特性を評価する際は、プロ
ービングヘッド１０を面発光半導体チップ３２の上まで
移動させ、上記の方法を連続して繰り返す。

【００３３】この発明は上述した実施例にのみ限定され
るものではなく、多くの変形または変更をなし得ること
は明らかである。例えば上述した図１のプロービングヘ
ッド１０の形状は必ずしも柱状である必要はなく、円柱
であってもよい。また、面発光または面受光半導体チッ
プの電極配置、形状は一例であって、多くの形状または
変更に対しては、それに合わせて、第１および第２プロ
ーブ電極２０、２２の形状を変えることができる。

【００３４】また、半導体基板２４自身が一方の電極に
なっている場合は、第１プローブ電極あるいは第２プロ
ーブ電極のいずれか一方が電極となるので、他方の電極
は半導体取り付けステージ（図示せず）とすればよい。
この場合には、プローブ自体には１つのプローブ電極を
設けておき、他方の電極を別ルートで設けておけばよ
い。さらに、素子によっては、３個以上の電極が表面に
形成される場合もあるが、その場合には、素子の電極数
に合わせた数のプローブ電極をプロービングヘッドに設
ければよい。

【００３５】また、図１のように光ファイバ内蔵のプロ
ービングヘッドにおいては、光ファイバの端面における
反射光が面発光半導体チップの特性に影響を与えないよ
うに、例えば、無反射コーティングを施したり、斜めカ
ットをすればよい。

【００３６】さらに、上述した実施例では、面発光半導
体チップについて説明したが、この説明は面受光半導体
チップにも適用できる。すなわち、光ファイバの他端を
光源に結合させて、光を光ファイバから素子に向けて放
出させ、それにより流れる電流をプローブ電極によって
検出することによって面受光半導体チップの受光感度な
どの特性評価が可能である。

【００３７】なお、光ファイバを内蔵する治具１６は電
気的な絶縁性の材料を考えているので、第１プローブ電
極２０と第２プローブ電極２２間でのショートは生じな
いが、治具材料として導電性の材料を用いる場合は、固
定治具を第１プローブ電極側と第２プローブ電極側の２
つに分離するか、あるいは別の方法として、導電性材料
上に絶縁性物質を付け、その上に第１プローブ電極２０
および第２プローブ電極２２を付ければよい。

【００３８】また、上述した実施例ではプロービングヘ
ッドを可動アームに結合させたが、これを固定アームに
結合し、被検査素子を左右および上下などに移動させる
ように構成しておいてもよい。

【００３９】最後に、図３を用いて制御システムについ
て説明する。

【００４０】図２のウエハステージ上の面発光または面
受光半導体チップの光出射窓から発射した光Ｌは、駆動
系のプロービングヘッド１０の中心を貫通した光ファイ
バ１４を通り、光ファイバの後端において図３に示す光
ファイバカプラ７０において分岐され、第１光路を構成
する光ファイバ７２ａを経由したものは、光出力測定系
８２に入り、残る一方は第２光路を構成する光ファイバ
７２ｂを経由して波長スペクトル測定系８４に入る。

【００４１】これら光出力測定系８２、波長スペクトル
測定系８４、さらに基板温度コントロール系８６の３つ
の系が、制御系８８（パーソナルコンピュータ）に、あ
らかじめ組み込まれたプログラムによってシステム全体
を制御するようになっている。

【００４２】

【発明の効果】上述した説明からも明らかなように、こ
の発明によれば以下のことが可能となる。

【００４３】シート状になっている複数個のチップを１
つ１つ切断せずに各素子を連続的に検査でき、さらに素
子と電極間を一々ボンディングワイヤで接続する必要が
なくなったので、検査速度が約１００倍と大幅な時間短
縮が図れるようになった。

【００４４】従来は、検査ごとにヘッダ、サブマウン
ト、ワイヤが要るので、所望の特性を満足しないものに
ついては、これらが無駄になってしまっていたが、これ
がなくなった。

【００４５】ウエハステージの移動、プロービングヘッ
ドの駆動、基板温度のコントロール、光出力の測定、波
長スペクトルの測定がすべてコンピュータコントロール
となっているので、正確で迅速な素子の検査ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の説明に供する斜視図である。

【図２】この発明の説明に供する断面図である。

【図３】この発明のシステムコントロールの説明図であ
る。

【図４】従来の素子検査手法の説明図である。

【符号の説明】

１０：プロービングヘッド １１：プローブ １２：コレット １４：光ファイバ １６：光ファイバ固定治具 １７：開口 １８：治具固定用ネジ ２０：第１プローブ電極 ２０ａ：第１プローブ電極導線部 ２０ｂ：第１接触部 ２２：第２プローブ電極 ２２ａ：第２プローブ電極導線部 ２２ｂ：第２接触部 ２４：面発光半導体基板シート ２６：出射窓 ２８：第１電極 ３０：第２電極 ３２：面発光半導体チップ ４０：半導体チップヘッダー ４２：第１電極リード線 ４４：第２電極リード線 ４６：第１電極 ４８：第２電極 ５０：サブマウント ５２：面発光体半導体チップ ５４：第１電極用ワイヤ ５６：第２電極用ワイヤ ５８：フォトダイオード ６０：光出射窓 ６２：リング状電極 ７０：光ファイバカプラ ７２：分岐前光ファイバ ７２ａ：分岐後光ファイバ ７２ｂ：分岐後光ファイバ ８０：ウエハステージおよび駆動系 ８２：光出力測定系 ８４：波長スペクトル測定系 ８６：基板温度コントロール系 ８８：制御系（パーソナルコンピュータ） Ａ：圧接方向 Ｌ：光

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プローブとこれを固定するコレットを備
   えたプロービングヘッドを有し、該プローブは、 （ａ）底部に開口を有する光ファイバ固定用の筒状また
   は柱状の治具と、 （ｂ）該開口に一端を合わせて前記治具内に設けられて
   いる光ファイバと、 （ｃ）それぞれ異なる電圧を与える端子に結合される少
   なくとも１つのプローブ電極とを備えており、 前記プローブ電極は、それぞれ面発光または受光素子の
   電極と接触可能な接触部と該接触部から延在する導線部
   とを有していて、前記接触部は前記底部の開口の周囲に
   設けてあり、および前記導線部は、主として、前記治具
   の側壁に沿って設けてあることを特徴とする面発光・受
   光素子の検査装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の検査装置において、前
   記光ファイバの他端を、面発光素子から発光した光の出
   力を測定するための第１光路および光の波長スペクトル
   を測定するための第２光路に分岐する光ファイバカプラ
   に結合させてあることを特徴とする面発光・受光素子の
   検査装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の検査装置において、前
   記光ファイバの他端を、面受光素子の受光面に光ファイ
   バを介して入射させるための光源に、結合させてあるこ
   とを特徴とする面発光・受光素子の検査装置。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の検査装置において、前
   記コレットを固定または可動アームに結合させてあるこ
   とを特徴とする面発光・受光素子の検査装置。