专利名称：半导体阵列测试器的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及半导体或其它电-光器件的测试，尤其涉及作为芯片制造中的中间结构的条、堆叠体或其它阵列的测试。
背景技术：
诸如半导体激光器的电-光器件已变成重要的工业组件。它们用于各种应用，范围从光盘中使用激光器的读出源到光纤通信系统中的发送器。半导体光学放大器(SOA)基本上是没有反射镜以形成激光器腔的激光器。SOA也在光通信中有广泛应用，诸如放大、用于超快切换的阵列、互连、波长转换和2R-3R再生。激光器、SOA和诸如调制器的其它组件可进行组合以形成集成装置，诸如发送器、收发机、交换机、再生器或集成的调制器芯片。
随着高速电信网络中的新应用继续出现，如何确保芯片是可靠和可制造的已成为最具挑战性的问题。对于该问题的一个被证实的方法是通过使用在许多方面表征器件的测试系统展开严密的质量控制。
在被处理并进一步分成一些区块或四等分块的晶片或基片上制造芯片。通过沿着划线切断或劈开这些区块，它们被进一步分成条或其它阵列。为用作激光器，将区块劈开以沿着区块的伸长侧形成小面(facet)。激光器条和阵列包含许多激光二极管。类似地，通过沿划线切断的半导体区块形成SOA芯片。为防止上述小面充当反射镜，SOA的两个劈开的小面涂布防反射(AR)薄膜或者相对于SOA条纹以一定的角度劈开这些小面。一个SOA条或区块包含多个SOA，按每条1到100或以上的量计。
在从晶片到各个芯片的最终封装的阵列或条制造过程期间，在形成这些条或阵列时是第一阶段，其中这些芯片呈现出电气和光学特征。因此，期望通过在仍是条或阵列形式时的成批处理中探测和测试所有的芯片在该早期阶段表征或另外筛选通过。不满足规范的芯片或其它器件将在进入另外的费力或费时的阶段(即封装和寿命测试或强化试验)之前被废弃。
通常，激光器条测试的完整过程包括针对要探测的每个激光器的六项测量前小面光比电流、背小面光比电流、电压比电流、水平远场分布、垂直远场分布和光谱分析。执行一个或全部这些测量功能的系统被称作激光器条测试器。
测试SOA的传统惯例包括使用两根光纤，一根作为输入且另一根作为输出。通过输入光纤将光注入SOA并通过输出光纤从SOA收集输出光。测量光纤到光纤参数，例如光增益、偏振相关增益(PDG)、增益倾斜和噪声系数。因此，SOA的测试已被限于全封装或部分封装的器件，其中输入光纤和输出光纤被永久引出抽头(pigtailed)或者必须精确接近SOA。对于被引出抽头的情况，坏器件意味着每器件的材料和劳动时间的巨大浪费；对于接近的情况，由于将光纤与SOA对准是非常耗时的，因此测量处理量较低。传统光纤-光纤系统也是构造成本较高且难于维护的。因此，能在早期制造阶段中筛选SOA的高处理量的测量系统对于降低成本、提高产量和提供对设计变化的快速反馈来说是必不可少的。
因此，需要改善半导体条或阵列测试器，以最小化由于测试处理引起的对芯片的破坏同时使效率最大化。
发明内容
本发明的一个方面是用于根据偏振分解和波长分解各芯片的光学远场测量作为角位置的函数来表征阵列的半导体器件的各一些的测试器。
另一方面，本发明包括至少两对TM和TE检测器或一对可位移的检测器，用于TM或TE测量，每个TM和TE对在垂直和水平弧路径中移动或者固定在阵列的选定器件的固定位置周围以采样远场。
以下的详细描述将阐述本发明的附加特点和优点，且其部分将通过描述而为本领域的熟练技术人员显而易见或者通过实施这里所述的本发明而被认识到，包括以下的详细描述、权利要求书以及附图。
可以理解，以上一般描述和以下详细描述两者仅仅是本发明的示例，并旨在提供用于理解本发明的性质和特征的概述或框架，如这里所声明的。包含附图以提供本发明的进一步理解，其被结合入并构成本说明书的一部分。附图示出了本发明的各种实施例，并与描述一起用于说明本发明的原理和操作。
图1是根据本发明的阵列测试器的示意图。
图2是根据本发明参照图1的远场扫描的图1的真空保持和温度控制阵列组件、保持阵列和探测器的放大透视部分。
图3是根据本发明的图2的真空保持和温度控制阵列组件和阵列的放大透视部分。
图4是根据本发明的用于接触预选指示位置处的选定器件的图3的垂直可移动探测尖端241的放大透视图。
图5是根据本发明的稍许混合的侧视图表示的TM和TE远场测量表征器的电气布设表示和由表征器测量的倾斜小面SOA的俯视图表示，作为图1的操作关系的一个示例。
图6是根据本发明的由图1测试器产生的各种光测量图表的显示。
图7是根据本发明的与图6中表征的一些设计不同且波长不同的一个芯片的显示。
具体实施例方式
现在详细参考本发明的较佳实施例，其示例在附图中示出。相同的标号将尽可能地贯穿附图加以使用以表示相同或相似的部分。但是，为简化附图，未标注所有类似的部分。图1示出了本发明的阵列测试器的示例性实施例，且它一般贯穿附图由标号10指明。
根据本发明，用于表征阵列11的半导体器件中的各一些的测试器和方法的本发明包括用于将阵列紧固于固定位置中的固定器12。固定的阵列或条安装的优点在于处理方便和由于阵列11的移动引起的测试误差的最小化。尽管仅示出一个示例，但可以根据本发明的教示实现包围固定激光器阵列的其它可移动或不可移动的检测器系统。
如这里表现为图1所示的其它各种固定的固定器结构之外的一个示例，固定器12包括应用于与合适夹具(诸如真空夹)邻接的阵列11的真空抽气机14的选择性应用，用于在其夹具中释放或紧固阵列11。其它固定的固定器结构可包括夹箝或其它安装应用，用以形成用于测量用途的固定基准，与发射中心的位置相对准。
根据本发明，本发明的阵列测试器10可进一步包括测量系统的固定或可移动部分16，用于在至少一个相对方向上，角垂直地21、角水平地22移动或相对于激光器阵列11在两个正交方向23或23’之一上横向水平地移动，用于至少偏振分解且任选地包括根据至少一个相对方向21、22、23或23’波长分解半导体器件的各一些的光学测量。测量系统的可移动部分16最小化了对准和容限问题并对阵列提供了快速、灵活和精确的表征。
如这里所体现的并在图1中示出的，测量系统的可移动部分16包括探测器或探测夹具24，用于选择性地探测由被测位置所限定的选定固定位置中阵列11的选定器件。测量系统的可移动部分16能通过选择性地使用合适的检测器或其它表征器并固定地使用它们或者绕阵列11的选定器件111移动它们(如图2-4中所示的，以进行期望的测量)来进行光学测量。
例如，如图1、2和5所示，至少两对横向磁(TM)和横向电(TE)检测器41a-b和42a-b被提供用于收集来自选定器件的发射51的TM和TE远场测量。如已知的和图5的俯视图部分中示出的，发射51由两个正交分量构成，TE偏振分量和TM偏振分量。这些分量由它们的电场表示。
检测器或光学表征器41a、41b、42a和42c的每一个都具有一个可选窄带波长选择滤波器1、偏振选择滤波器2和光电检测器3，尽管为简化附图而没有使所有部分都是可见的或被标注。偏振选择滤波器2可以是偏振分离器或偏振器，用于选择TM偏振矢量以发送到光电检测器3从而形成一TM光电检测器。另一方面，偏振选择滤波器2可以是相同的偏振分离器或偏振器，从TM滤波器移动九十度，用于选择TE偏振矢量以由光电检测器3发送，从而形成TE光电检测器。因此，TE偏振器仅发送TE偏振分量而TM偏振器仅发送TM偏振分量。在一些应用中，检测器可以固定在检测器前面选择性移动的TM或TE偏振器，用于每次一个地或同时地测量TM和TE偏振测量。
代替一对用于TM和TE的分离偏振器2，可以将分束器结构或其它已知变型在光学上加以对准以将接收到的束转换成TM和TE模式。作为另一变型，同一偏振器可简单地移动用于TM偏振测量并转移90度用于TE测量。
任选地，可进一步包含窄带波长选择滤波器1作为窄带通滤波器，置在偏振器前用于将波长λ发送到λ-Δλ/2到λ+Δλ/2之间带宽中的光电检测器3，作为波长分解测量。尽管窄带滤波器1被示作在偏振器2前面用于覆盖光电检测器3的接收开口，但在其它实施例中可以改变顺序。较佳地，Δλ约为2nm。
如果使用可移动的偏振分解系统，第一电动机驱动的臂43在水平弧路径22中相对于选定器件移动第一对TM和TE检测器42a-b，以采样水平远场。类似地，第二电动机驱动的臂44在垂直弧路径21中相对于选定器件移动第二对TM和TE检测器41a-b，以采样垂直远场。较佳地，对于与选定器件111的发射的更好的角对准，TM和TE检测器对在弧形安装结构120中各自径向对准，如图2所示。按此方式，可以认识到将实现与发射中心的最佳对准。可以将已知补偿程序用于处理容限或离轴对准。
相应地，如果诸如SOA的器件具有离开中心线的倾斜小面，优选在偏斜角处设置垂直远场臂，以便能俘获来自离开中心线的发射中心的全垂直场。同样，优选在另一合适的偏斜角处设置水平远场臂，以便能俘获来自离开中心线的发射中心的全水平场。
参考图1、2和5，可编程电动机或另一合适的运动控制器46可开动臂43和44。然而，臂43和44可以通过其它电气或机械机构进行移动。测量系统的可移动部分16使用两个迷你电动机驱动臂43和44，以移动两对针大小的TM和TE光电检测器41a-b和42a-b，每个臂43和44上设置一对，用以跨水平和垂直远场21和22两者进行采样。运动控制器46的电动机上的编码器允许以高精度(0.02度内)定位检测器41a-b和42a-b，且诸如互阻抗放大器546的前置放大器各自在检测器41a-b和42a-b的电路径中保证了检测器41a-b和42a-b的每一个的较大动态增益范围。检测器41a-b和42a-b中每一个的大小被选择为直径约100um，且从检测器41a-b或42a-b之一到芯片边缘204的距离约为600mm。角远场分辨率估计约为0.2度。
对于所有光学测量，被接触阵列11和接触探测器尖端241仍维持于固定位置。光学测量的一个优选示例是远场扫描，它在表征光束质量方面非常重要。通常，半导体芯片在其发射51中具有椭圆光束形状，因为波导的宽度通常大于其厚度。因此，远场的全部表征需要沿着两个正交轴线21和22在发散光束52上进行扫描。
目前为止描述的条或阵列测试器16与传统光纤-光纤系统相比构造和维护都非常廉价。这种条测试器设计仅使用标准的电子器件和光学组件，且由于它们之间相对较大的距离而使得器件111和远场检测器41a-b和42a-b之间的对准较容易(尽管很关键)。
总之，将一对TM和TE检测器41a-b和42a-b安装于每个远场臂43、44上。每个光电检测器3都由偏振滤波器2覆盖以选择TE或TM偏振加以发送。每个光电检测器3也由带通滤波器1覆盖以仅发送(λ-Δλ/2，λ+Δλ/2)中的波长。例如，Δλ可约为2nm。
参考图5，采用同步检测方案来去除背景噪声并改善信噪比。模数(A/D)或数据采集(DAQ)卡或板361被用以采样远场发射。接收到的发射部分取决于TM和TE光电检测器41a、41b、42a和42b的每一个接收的特殊垂直或水平角度。相应检测器产生的光电流由相应的互阻抗放大器放大并转换成电压。将来自互阻抗放大器的电压信号分别馈送给两个相应的TE或TM锁定放大器54a或54b之一。用DAQ板361的输出信道AO1中提供的调制频率同步这些锁定放大器54a和54b。调制频率调制由调制的电流源模块162提供给选定器件111的注入电流的振幅。电流源模块162由DAQ板361的输出信道AO0控制，如控制器36所处理的。该同步检测方案被用于去除背景噪声并改善测量系统16的信噪比。注入电流的振幅调制优选在约500Hz处，且通过DAQ板361的输出信道AO1上可用的触发信号在相同的500Hz频率下用电流调制来同步锁定放大器54a和54b。该调制频率下的电流是准CW电流。注入电流的最大振幅由DAQ板361变化，从而在不同的注入电平下测量偏振分解和波长分解的远场分布，如图7的四幅图所示水平TE远场(FF)、垂直TE FF、水平TE FF和垂直TE FF。但是，除500Hz以外的其它调制频率也是可行的，诸如2kHz。
作为可能的电气设计的示例，快DAQ板361被用于通过信道AO0将电流调制信号提供给调制电流源模块162内的电流放大器。从电流源模块162的电流放大器输出的电流的振幅与调制信号的振幅成比例。由一组TM和TE检测器41a、41b、42a和42b检测出的每个远场的光电流由2×1电开关56a或56b选择并由互阻抗放大器546放大。互阻抗放大器546的每个输出都被馈送给两个相应锁定放大器54a或54b之一。随后，锁定放大器54a和54b的输出被馈送给信道AI0和信道AI1上的DAQ板361。电流源模块162内的2欧姆电阻器上的电压由信道AI2上的DAQ板361测量以校准被注入至选定器件或芯片111的电流。
控制器36读取信道AI0和AI1上的板361，获得检测出的TM和TE远场发射分别作为来自锁定放大器54a和54b的每一个的输出。控制器36还控制信道AO0上的板361对电流源模块162的输出，以改变被调制的电流注入的振幅。此外，控制器36控制步进器、加以分度的(indexed)或另外的受控电动机46，从而垂直或水平角可以通过预定序列轴向或径向步进以改变光电检测器的接受角，其中θ是水平角且ψ是垂直角，它们分别用于水平方向和垂直方向。
测量期间，由每个窄带通滤波器1通过并由TE或TM滤波器2之一偏振的窄谱宽的光到达相应的TM或TE检测器41a-b和42a-b的每一个有孔的接收窗口。总三维输出光发射51或总功率(P)的仅某一角部分被引导到光电检测器3的有孔接收窗口上且这产生电输出，该电输出在被引导到控制器36前加以放大。在控制器36处，测量与光电检测器3有孔窗口接收位置的相对应并因此与预定定位角θ和ψ相对应的被测光。记录(λ-Δλ/2，λ+Δλ/2)内的一个偏振(TM或TE)的检测器3上的入射功率对远场角。
远场分布被定义为来自发射劈开小面的激光器的光强或功率的角相关，或者SOA的放大自发发射(ASE)的角相关。
因为来自多数激光器的发射以窄光频率相干地发射并被单独地偏振(仅TE偏振)，本发明的波长分解和偏振分解方面对于激光器来说不像对SOA那样需要。然而，如果需要具有TM或TE模式的激光器，如用于SOA情况那样，可为激光器情况相似地导出用于激光器的方程式。
当不同的偏振模式出现时，必须测量每个TE和TM的远场分布。此外，可在不同的电流级下进行远场测量。
对于SOA，偏振分解和波长分解的总ASE功率是偏振分解和波长分解的远场分布的积分。为波长范围(λ-Δλ/2，λ+Δλ/2)上的发射(在此情况中ASE)并为TE和TM偏振测量远场分布。
TE偏振远场分布，强度对角度，被写作HTE(θ)＝ATE·hTE(θ) (1)VTE(ψ)＝ATE·vTE(ψ) (2)分别用于水平方向和垂直方向，其中θ是水平角且ψ是垂直角，且hTE(θ)和vTE(ψ)是最大值等于1的归一化函数，ATE是TE的最大强度。
随后，角域(θ，ψ)中的TE偏振的二维(2-D)远场分布由本发明教示为FTE(θ，ψ)＝ATE·hTE(θ)·vTE(ψ)＝ATE-1/2HTE(θ)·ATE-1/2VTE(ψ) (3)在水平角θ和垂直角ψ上的积分给出了波长范围(λ-Δλ，λ+Δλ)中TE的总ASE功率 类似地，对于TM偏振 因此，为计算期望波长范围(λ-Δλ/2，λ+Δλ/2)中TE的总ASE功率，需要知道TE垂直远场分布，VTE(ψ)，TE水平远场分布THE(θ)和最大值ATE。
同样应用于期望波长范围(λ-Δλ/2，λ+Δλ/2)中TM的总ASE功率。所计算出的总数在图7的TE ASE和TM ASE曲线比电流图中示出。这些TE ASE和TM ASE曲线从图7的4个水平/垂直TE/TM FF曲线中计算出。此外，可在不同的电流级下进行远场测量，如图6-7的强度图中示出的，其中TE曲线的弯曲肩部(shoulder)通常比TM曲线的宽。因此，在(λ-λ/2，λ+λ/2)内一种偏振(TM或TE)的总积分ASE功率被发现是注入电流的函数。
一般，近场模场直径(MFD)是芯片设计和对芯片耦合效率的光纤估计的另一重要参数。由于近场分布是远场分布的傅里叶变换且反之亦然，波长分解和偏振分解的远场分布也用于估计特定偏振和波长的近场分布。如果远场和近场分布都是高斯的，则近场模场直径可以通过以下等式来近似MFD=2λπtan(0.85*FWHM)]]>其中FWHM是特定波长和偏振的远场分布的半高宽角度并在图6的水平和垂直FWHM对准连续波电流图中示出。
在通过图6的面积图了解总积分ASE功率后，可确定其它芯片参数。例如，由于通过合适的因数而与ASE相关，可从总积分ASE功率计算出芯片增益。如已知的，SOA的ASE功率被导出为(未示出可能的插入公式6-9) 其中ω是角光频率且Δω是采样间隔，nsp是粒子数反转因数且h是量子效率，η＝(g-α)/g，其中g和α分别是材料增益和波导损耗。
在有效电流注入下，nsp和η是不依赖电流注入的常数，在波长域等式(10)中被简化为G(λ)＝C(Δλ，λ)·PASE(Δλ，λ)+1 (11)其中c(Δλ，λ)是取决于波长的系数。
包括偏振依赖性，等式(11)被表达为GTE(λ)＝CTE(Δλ，λ)·PASE(Δλ，λ)TTE+1 (12)GTM(λ)＝CTM(Δλ，λ)·PASE(Δλ，λ)TM+1(13)
等式(12-13)形成了来自ASE功率测量的投射光增益的基础。ASE功率和增益两者都是偏振和波长相关的。系数cTE＝(Δλ，λ)和cTM＝(Δλ，λ)可计算出但更方便地通过使例如用常规光纤-光纤系统测量的ASE功率和芯片增益相关而从经验上找出。
GTE(λ)和GTM(λ)之间的差被称作偏振相关增益(PDG)。在许多电流级下应用等式(4)、(5)、(12)和(13)到远场分布，增益可作为电流的函数被测量。
参考图6，示出了光SOA条测量的TM和TE线的示例的屏幕照片，其中显示了根据本发明的教示处理的用于各表征芯片的各种常数。为多条的所有芯片表征SOA的条测试过程。
参考图7，示出了不同设计和波长的一个芯片的各个曲线，代替了图6中一起示出的若干芯片。TE和TM曲线也被分成不同的曲线以示出它们的不同。
将SOA条装载到真空夹具上。同时容纳多个条。控制软件将SOA之一定位在接触探测器下并放低该接触探测器以进行接触。控制软件发送具有正确振幅和频率的一串调制信号到电流放大器；该电流放大器的输出被施加到SOA。水平远场臂43进行扫描，收集TE远场分布HTE(θ)和TM远场分布HTM(θ)两者。垂直远场臂44进行扫描，收集TE远场分布VTE()和TM远场分布VTM()两者，如图7的强度比角度曲线所示。VTE()和VTM()被归一化，以计算VTE()、ATE、VTM()和ATM，其中ATE和ATM是函数的最大值。等式(4-5)被用于计算ASE功率。对许多电流级重复该过程。随后，使用等式(12-13)来计算增益。对许多电流级重复该过程，以将芯片增益绘制为电流的函数，如图7的投射芯片增益比电流图所示的。
远场分布的另一示例性应用用于增益倾斜确定。如果期望波长λ2与第一窄滤波器1不同的至少第二窄带通滤波器与第一滤波器1一起使用，则与第一波长滤波器1的带宽相比光学输出或发射51的近似λ2-Δλ2/2到λ2+Δλ2/2之间的第二带宽中发送的波长可以在不同的波长下比较，用于将该差异光学表征为增益倾斜。通过添加不同发送波长的带通滤波器1覆盖的更多检测器对，可以测量不同波长下的增益；因此可以表征被定义为波长范围上的增益差的增益倾斜。
注意到等式(12-13)不指定如何测量偏振分解和波长分解的ASE功率。如本发明所教示的，一个有效的技术是远场测量。但是，也教示了其它技术。
另一方法是通过使用偏振滤波器2和大于小光电检测器3的大面积光电检测器测量偏振分解功率。偏振滤波器2安装于平移台上。为测量TE-偏振ASE，将TE-偏振滤波器3移动到SOA的输出小面和大面积光电检测器之间。为测量TM-偏振ASE，将TM偏振滤波器移动到SOA的输出小面和大面积光电检测器之间。偏振滤波器2和SOA的输出小面之间的距离应尽可能小，以确保来自SOA的光束正由偏振滤波器3的小孔完全覆盖。
测量波长分解ASE功率的另一方法是使用波长选择滤波器1和大面积光电检测器来测量光信号。另一示例是使用多模光纤来收集光并将光信号发送给光谱分析器(OSA)52。这些可选方法可以在测试SOA器件时比远场测量技术更快，因为除偏振滤波器2和窄带通波长滤波器1由平移台移动的时候这些部分是固定的。但是，对于具有较大光角发散的SOA，如果偏振滤波器2和波长滤波器1是平面的，则偏振和波长选择性是负影响的。
作为光学表征器的另一示例，光谱分析器(OSA)52连接到积分球28和控制器36以提供光谱分析，如图1所示。
为完成光谱分析，测量系统16自动记录由电流源162可编程地提供的不同电流级下的选定器件111的发射51的波长。
作为测量系统的另一可选部分16，滑动积分或积分球28连接到用于在两个可能的正交水平方向23或23’之一中向选定器件111横向移动的滑动器以收集发射51。积分球28能测量来自选定电-光芯片111的全部发射51。如果光束发散52足够小，一对TM和TE积分球28a-b可各自与类似的一组已讨论过的偏振滤波器2和波长滤波器1一起使用，以替代第一和第二组TM和TE检测器41a-b和42a-b。
为与SOA一起用作半导体器件111，该对积分球28a-b在两个正交方向23或23’之一上向选定SOA横向移动，用于收集放大自发发射(ASE)。
参考图1-4，图2-4示出了图1的阵列11的放大，并参考图1的测量系统16的特殊部分。适当设计的阵列夹具提供了方便装载和卸载阵列的方法、提供良好导电性的方法以及控制温度的方法。
为提供更准确的阵列测量系统，尽可能接近阵列11来控制和监控温度。首先描述其真空固定器12中阵列的一些部分对测量系统16的一些部分的参考，以示出从哪里参考或索引这些测量。如图3-4所示，半导体阵列11的P接触表面201向上面向探测器24以被接近。阵列11的诸如激光器的发射小面或SOA的侧边的输出边缘204靠近阻块部件121，它位于图1的固定器12的底座部分123的顶部，用于帮助阵列对准同时使能测量，诸如图2所示的沿着弧路径21和22的远场扫描。
探测器24的一对探针的第一个(即探测器尖端241，优选是柔性的)与激光器阵列11的顶部表面201相接触，如图1-2所示。探测器尖端241的该单个参考点将用作所有光学测量的固定参考。
另一探针(接地探针242)与挡料板(striker plate)122相接触，作为电气接地。对于更大的灵活性，在激光器阵列11的表面不平坦的情况下，探针241和242优选各自是柔性尖端的形式，诸如普克(pogo)尖端。这种双探针设计的一项优点在于在为某些阵列测试测量进行脉冲电流操作时使得微波反射最小化。
参考图3，挡料板122位于阻块部件121的相对侧上，以便将阵列11安装于固定器12中升高的阻块部件121和挡料板122之间。为了良好的导电性而电镀了一层金后，挡料板122通过螺丝222物理和电气地附着到固定器的底座部分123。除了用于探测的固定器的底座部分123之外，使用分开的挡料板的优点在于仅需要替换较小的磨损挡料板而代替了替换完整、较大且更复杂的固定件12。
激光器阵列11的N接触202电气和热接地到优选作为金电镀夹具实现的固定器12的底座部分123。热电冷却器104和散热片102被添加到真空固定器12下，以控制测试下阵列11周围的温度，如图1-3所示。
同样参考图4，用温度控制器模块126监控温度，该温度控制器模块被馈送固定器21内安装的热传感器124所拾取的热信号以反馈阵列11附近的温度。较佳地，温度由称作温度控制器126的计算机模块控制，用于调节-20到80℃范围内的测试温度。
为向阵列11提供固定的可指示位置，图2-3中更详细地示出了图1的阵列11的真空固定器12。阵列11优选由通过固定器或夹具12的底座部分123中的真空槽214应用的真空抽气机14保持。通过转动或激活图1的真空开关114为“ON”或“OFF”，如由控制器36所控制的，可方便地对固定器12装载阵列11或从固定器12卸载之。较佳地，四个阵列11同时安装，因此使得由于加载/卸载造成的停机时间最小化。为了简便，仅一个阵列11示于图3中。
真空固定器12的前边缘具有用作阻块部件121的三角形形状的凸出件，以在输出侧204上定位阵列11。适当设计的工具(未示出)将阵列11推向固定器的阻块部分121并将阵列11对准固定器的底座部分123顶上的所指示的位置。优选设计阻块部分121的高度以使阵列11的激活顶部区域在阻块121的顶点之上约50um，以保护该阵列不受接触损伤。现场或在分批过程中将阵列11装载到测试系统16，即夹具或固定器12未重新安置到远处位置用于装载/卸载。该现场过程不仅最小化了系统的停机时间还允许自动装载/卸载。
参考图1-4，阵列11上的各个芯片或器件111由探测机构或系统指示，该机构或系统由通过使用安装在X台152上的垫板151在其上支承阵列固定器12的水平机动化的X台152以及已描述为在探测尖端组件中有双探针并连接到垂直机动化的Y台154相连的探测器24构成。在运动控制器36控制下，X台152水平移动置于X台152顶上的阵列11，如图1-2所示。为将阵列11的各器件或芯片111移入或移出被指示的测量位置，水平X台152相对于探测尖端241的尖端平移阵列夹具或固定器12。当芯片处于测量位置时，垂直台154降低探测尖端241以进行电气接触并进行测量。在芯片111被完全表征后，图1的垂直台154提升探测尖端241离开器件表面201并等待下一个器件移入。同样在运动控制器36的控制下，每次特定器件111(阵列11上的许多芯片111之一)被平移或在探测尖端241下指示下一个用于测试时，垂直台154被提升和降低。作为探测器24的一部分，探测尖端仅附着到Y台154用于最小化激光器阵列11的移动。一旦器件111在探测尖端241下被移动，就降低探测器24以进行接触，且诸如检测器的所有其它表征器在特定激光器111周围移动用于各种测量。在测试了阵列11上的所有芯片111前该过程重复自身。
探测的关键问题之一是如何避免探测尖端241刮坏器件表面201。探测系统进行管理以利用创新的步进和检查或步进-接近方法而不形成刮痕。控制探测系统的控制器36中的软件以小增量或小步进1541将垂直台154移向顶部阵列表面201，在接近预计接触时它获得甚至更小的步进1542，如图2所示。较佳地，控制器36有助于用Pentium计算机执行的测试软件，它也能执行如图1所示的各种模块162和126形式的光学测试。在每个增量中，控制器36中的软件检查阵列11和相关电子仪器之间是否存在闭合电环路，诸如电流源162是否能通过电流以使电流能被读取。如4中的图2的放大表示中所示的，当发现这种闭合环路时，例如当可以读取电流测量时，获得接触位置1549。控制器36中的控制软件还基于已成功探测的器件111来计算阵列表面平面的参数，诸如下一个预期接触点的位置；这些参数被用于帮助获得用于阵列11上的其余芯片111的更快的接触接近时间。该步进接触方法还允许粗糙或不平的激光器阵列表面上的成功探测。
再参考图1，诸如用于积分球28的滑动器32的所有其它检测器或表征器也与探测尖端241被降低以与选定芯片111接触的位置相对准。该位置在初始设置系统时确定。阵列11上许多单独芯片111的每一个被移动到该相同初始设置位置用于测试。因此，保持了各个芯片111与所有检测器的合适对准。
总之，本发明的条或阵列测试器用于测量偏振和波长分解的电-光器件的光输出的教示对于SOA特别有用。在远场分布也被波长分解时，测量电-光器件的偏振分解的远场TM和TE分布两者。通过远场分布计算电-光器件的偏振和波长分解的光输出功率的该方案可应用于计算SOA的放大自发发射(ASE)功率，以计算偏振和波长分解的芯片增益。从远场分布中估计偏振和波长分解的模场直径。
因此，获得的SOA条测试器与传统光纤-光纤系统相比具有效率和低成本的优势。发明系统在制造过程中的较早阶段测试SOA器件，因此它是用于质量控制的有效工具。通过按条形式测试SOA器件；这是具有高处理量的成批测试工艺。由于测量SOA自身的ASE，所以没有输入或输出光纤，因此不需要光纤对准或由于未对准引起的问题。高处理量获得与光纤-到-光纤系统中每器件几小时相比每器件若干分钟的效果。
本领域的熟练技术人员显见的是，可对本发明进行各种修改和变型而不背离本发明的精神和范围。因此，本发明旨在覆盖本发明的修改和变型，只要它们在所附权利要求书及其等效物的范围之内。
权利要求
1.一种用于筛选电-光阵列的各芯片的测试器，所述测试器包括固定器，用于将所述电-光阵列紧固在相对于固定基准参考的固定位置中用于测量用途；以及远场测量系统，用于偏振分解各个芯片的光学测量作为固定基准的函数。
2.如权利要求1所述的测试器，其特征在于，所述远场测量系统包括可移动的测量系统，用于相对于所述固定基准在相对于电-光阵列的固定位置的至少一个相对方向中移动至少一个光学表征器，所述可移动测量系统具有探测器，用于选择性地探测所述固定位置中的所述电-光阵列的选定芯片，所述至少一个光学表征器，具有选自窄带波长选择滤波器和偏振选择滤波器的至少一个部件，用于在选定芯片附近空间移动以收集发射；以及控制器，用于通过分解所述发射作为所述至少一个光学表征器对选定芯片的角位置的函索来编制所述光学测量。
3.如权利要求2所述的测试器，其特征在于，所述至少一个光学表征器包括至少一个光电检测器。
4.如权利要求2所述的测试器，其特征在于，当所述芯片在较小的发散角中发射时，所述至少一个光学表征器包括积分球。
5.如权利要求4所述的测试器，其特征在于，所述芯片包括半导体光学放大器(SOA)，其中所述积分球横向地移向选定SOA用于收集放大的自发发射(ASE)。
6.如权利要求3所述的测试器，其特征在于，所述至少一个光电检测器包括至少第一对TM光电检测器，用于收集选定芯片的远场TM发射分布，其中所述TM光电检测器对中的一个将在远场水平弧路径中收集且另一个将在远场垂直弧路径中收集；至少第二对TE光电检测器，用于收集选定芯片的远场TE发射分布，其中所述TE光电检测器对中的一个将在远场水平弧路径中收集且另一个将在远场垂直弧路径中收集；第一电动机驱动的臂，用于相对于选定芯片安装和移动所述远场水平弧路径中的TM和TE光电检测器中的第一一个以采样所述水平远场；第二电动机驱动的臂，用于相对于选定芯片安装和移动所述远场垂直弧路径中的TM和TE检测器中的第二一个以采样所述垂直远场；以及运动控制器，用于控制所述第一和第二电动机驱动的臂中的至少一个的运动，以便相对于固定基准在所述弧路径中移动光电检测器的TM和TE对中的至少一个。
7.如权利要求6所述的测试器，其特征在于，所述芯片包括具有放大自发发射(ASE)的半导体光学放大器(SOA)，其中所述TM和TE光电检测器的至少第一和第二对收集选定SOA的远场ASE分布。
8.如权利要求6所述的测试器，其特征在于，所述芯片包括激光器，其中所述TM和TE光电检测器的至少第一和第二对收集所述选定激光器的远场功率测量。
9.如权利要求6所述的测试器，其特征在于，所述偏振选择滤波器包括TM偏振滤波器，用于选择要由光电检测器接收的TM偏振矢量。
10.如权利要求7所述的测试器，其特征在于，所述偏振选择滤波器包括TE偏振滤波器，用于选择要由光电检测器接收的TE偏振矢量。
全文摘要
阵列测试器(10)基于作为角位置的函数偏振分解各芯片(111)的光学远场测量来表征阵列(11)的半导体器件的各芯片(111)。两对TM和TE检测器(41a－b和42a－b)或一对位移九十度的，在垂直和水平弧路径中移动或者固定在阵列的选定器件的固定位置周围以采样所述远场。
文档编号H01S5/50GK1890558SQ200480036838
公开日2007年1月3日 申请日期2004年11月29日 优先权日2003年12月11日
发明者B·L·霍尔, M·胡, C·-E·扎, M·J·怀特 申请人:康宁股份有限公司