[發明專利]一種半導體激光器失效分析樣品制備的中間夾具及其方法

有效

• 申請號: 202110321712.3
• 申請日: 2021-03-25
• 公開（公告）號: CN113092225B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 夏明俊;孫天宇
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N1/32
• 分類號: G01N1/32;G01N1/36;G01N1/28;G01R31/28
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 傅朝棟;張法高

本發明公開了一種半導體激光器失效分析樣品制備的中間夾具及其方法，中間夾具包括第一夾持件和第二夾持件；第一夾持件用于夾持TO激光器，夾持有TO激光器的第一夾持件注塑后能得到冷鑲嵌樣品，第二夾持件用于固定冷鑲嵌樣品并控制其研磨厚度；第一夾持件包括第一殼體和柱形載塊；第二夾持件包括第二殼體、調節件和墊件；墊件能在調節件的作用下實現上下移動，同時調節冷鑲嵌樣品露出樣品槽部分的大小。本發明的制備過程無高溫操作，有效保護芯片；同時無需昂貴的微納加工設備，制樣過程簡易，易于操作；制備得到的樣品可直接用于電致發光、光致發光和電子束誘導電流的失效分析與缺陷檢測。

技術領域

本發明涉及光通信技術領域，具體涉及一種半導體激光器失效分析樣品制備的中間夾具及其方法。

背景技術

常見激光器的失效分析和缺陷檢測手段為電致發光、光致發光和電子束誘導電流技術，由于半導體激光器較脆易碎而且芯片非常微小(百um量級)，所以用于失效分析的樣品多采用微納加工技術進行制備。微納加工技術加工費用昂貴，過程復雜，需要依賴于超凈間大型工藝設備，限制了半導體激光器失效分析樣品的制備，阻礙了對半導體激光器退化機理的研究。

半導體激光器芯片多封裝于TO管座中，熱沉通過金錫合金固定在管座上，芯片電極底部通過金錫合金與熱沉共晶焊接。金錫合金熔點為280℃，焊接溫度要在300℃以上。由于焊接后合金中金組分增加并且合金液化后具有黏著力，通過加熱并用鑷子取出熱沉上芯片的方式則需要非常高的溫度(350℃以上)。通過加熱取下的方式不僅使芯片內部溫升造成器件燒損而且易在夾取過程中損傷芯片，從而導致制樣失敗。

中國專利CN107894359A(激光器芯片失效定位分析樣品制備方法及中間件) 采用溫度在320℃或以上的加熱臺對芯片加熱，利用鑷子夾取帶有激光器的熱沉。通過中間件和可清洗粘接劑固定熱沉并進行研磨，研磨至襯底全部露出從而制備失效分析樣品。對研磨后剩余的金絲焊點和襯底通電來得到的電致發光成像。但是，該技術方案具有如下缺點：1)通過高溫加熱取出芯片，易導致芯片毀壞；2) 該技術利用鑷子夾取，易導致芯片損壞，導致制樣困難；3)研磨后得到的加電金絲焊點的面積非常小，不利于探針加電，而且襯底表面無金屬電極，不能得到有效加電。

中國專利CN105425136A(一種半導體激光器靜電失效分析方法)將半導體激光器的管芯P面焊接在Si電極上，利用手工減薄襯底的方式將襯底減薄。將減薄后管芯的N面利用真空鍍膜機蒸鍍金電極。通過勻膠機和光刻機制作窗口圖形，然后利用濕法腐蝕的方式腐蝕芯片直到露出有源區，去膠后制得失效分析樣品。對Si電極與N面通過引線鍵合后，通過注入外加電流進行激光器的缺陷觀測。但是，該技術方案具有如下缺點：1)樣品制備過程復雜，采用勻膠機、光刻機和真空鍍膜機等微納加工設備，對加工設備、環境要求高，費用昂貴。2) 襯底減薄采用手工減薄，減薄過程不穩定，易損傷芯片。

因此，亟需提供一種半導體激光器失效分析樣品制備的中間夾具及其方法。

發明內容

本發明為解決半導體激光器失效分析樣品制樣率低的問題，提出一種半導體激光器失效分析樣品制備的中間夾具及其方法。

本發明所采用的具體技術方案如下：

第一方面，本發明提供了一種半導體激光器失效分析樣品制備的中間夾具，其包括第一夾持件和第二夾持件；所述第一夾持件用于夾持TO激光器，夾持有 TO激光器的第一夾持件注塑后能得到冷鑲嵌樣品，第二夾持件用于固定所述冷鑲嵌樣品并控制其研磨厚度；

所述第一夾持件包括第一殼體和柱形載塊；第一殼體的中部開設有用于放置柱形載塊的第一孔洞，柱形載塊能以所述第一孔洞的軸線為旋轉軸進行旋轉，第一殼體和柱形載塊共同構成轉動副；所述柱形載塊上開設有能夠水平夾持固定 TO激光器的第二孔洞；位于第一殼體外側面且沿著柱形載塊的周向上設有圓盤刻度線，位于柱形載塊外側面上設有標定線，通過所述標定線和圓盤刻度線能指示柱形載塊相對于第一殼體的旋轉角度；