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专利名称：一种获得边发射激光器芯片最优老化条件的方法及采用该条件筛选芯片的方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202210908119.3

专利申请（专利权）人：河南仕佳光子开云优惠体育网页版入口股份有限公司
权利人地址：河南省鹤壁市淇滨区国家经济技术开发区延河路201号

专利发明（设计）人：唐强,张晓光,黄宁博

专利摘要：本发明提出了一种获得边发射激光器芯片最优老化条件的方法及采用该条件筛选芯片的方法，用以解决通过点测试PI曲线的方法得到最大功率下的驱动电流与实际老化最大功率下驱动电流不相同的问题。包括以下步骤：芯片组Ⅰ测试不同老化温度Ⅰ下所对应的饱和电流Io；将驱动电流Ⅰ、老化温度Ⅱ和老化时间组合成老化条件矩阵，统计每组芯片的老化失效率；对完成老化的芯片组Ⅱ进行Htol测试，测试完成后统计Htol失效率；对比Htol失效率为0的芯片组Ⅱ的老化失效率，老化失效率最高的芯片组Ⅱ所对应的老化条件为芯片的最佳老化条件。本方案在饱和电流Io的选择上更加精准，电流范围上验证的更加全面，最终得到的老化条件更加具有适用性。

主权利要求：
1.一种获得边发射激光器芯片最优老化条件的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将封装后的芯片分作芯片组Ⅰ和芯片组Ⅱ，将芯片组Ⅰ分别在不同老化温度Ⅰ下进行老化测试；
（2）设置老化测试中的起始驱动电流、终止驱动电流和驱动电流步进，在每个驱动电流点进行测试，在测试过程中连续记录背光功率值，测试完成后，取每个驱动电流点最后一次记录的背光功率值Ⅰ，对芯片组Ⅰ内所有芯片在相同驱动电流点处的背光功率值Ⅰ取平均值，记为该驱动电流点下的背光功率值Ⅱ；
（3）对比起始驱动电流至终止驱动电流内所测试驱动电流点下的背光功率值Ⅱ，背光功率值Ⅱ最大时所对应的驱动电流记作该芯片组Ⅰ在对应老化温度Ⅰ下的饱和电流Io，分别测试不同老化温度Ⅰ下所对应的饱和电流Io；
（4）将驱动电流Ⅰ、老化温度Ⅱ和老化时间组合成老化条件矩阵，老化温度Ⅱ选自步骤（1）中所测试的老化温度Ⅰ；每个老化条件对应一个芯片组Ⅱ进行老化测试，老化测试完成后统计每组芯片的老化失效率；
（5）对完成老化的芯片组Ⅱ进行Htol测试，测试完成后统计Htol失效率；对比Htol失效率为0时芯片组Ⅱ的老化失效率，老化失效率最高的芯片组Ⅱ所对应的老化条件为芯片的最佳老化条件；
所述步骤（4）中的驱动电流Ⅰ为老化条件矩阵中所对应老化温度Ⅱ下的饱和电流Io的
0.8?1.2倍；
所述步骤（4）老化条件矩阵中的驱动电流Ⅰ由0.8、0.9、1.1和1.2倍的饱和电流Io中的任意两个2个或4个，和饱和电流Io组成；
所述芯片组Ⅰ中的所有芯片类别相同且来自于同一片晶圆，芯片组Ⅰ包含至少64个芯片；
所述芯片组Ⅱ中的芯片来自同类型的至少3片晶圆，每片晶圆至少取64个芯片。
2.根据权利要求1所述的获得边发射激光器芯片最优老化条件的方法，其特征在于，所述步骤（1）中将芯片封装成TO或COC组件。
3.根据权利要求2所述的获得边发射激光器芯片最优老化条件的方法，其特征在于，所述步骤（1）中老化温度Ⅰ为80?130℃，相邻两组老化温度Ⅰ的温度间隔为1?10℃。
4.根据权利要求3所述的获得边发射激光器芯片最优老化条件的方法，其特征在于，所述步骤（2）中起始驱动电流为40?60mA、终止驱动电流为120?130mA、驱动电流步进为1?
10mA；每个驱动电流点运行的时间为10?15min的整数部分，连续记录背光功率值时的时间间隔为1min。
5.根据权利要求4所述的获得边发射激光器芯片最优老化条件的方法，其特征在于，所述步骤（4）老化测试中的老化时间为24?48h。
6.根据权利要求5所述的获得边发射激光器芯片最优老化条件的方法，其特征在于，所述步骤（5）中Htol测试条件为：温度80?90℃、电流70?80mA、时间为2000?3000h。
7.一种采用权利要求1?6任意一项方法所得老化条件筛选芯片的方法，其特征在于，将该芯片在该老化条件下进行老化筛选。 说明书 : 一种获得边发射激光器芯片最优老化条件的方法及采用该条
件筛选芯片的方法技术领域[0001] 本发明属于激光器老化筛选的技术领域，尤其涉及一种获得边发射激光器芯片最优老化条件的方法及采用该条件筛选芯片的方法。背景技术[0002] 激光器芯片在封装成器件(TO或者COC)后需要进行100％的老化筛。康氖俏颂蕹缙谑а。老化条件的选择上至关重要，较弱的老化条件无法有效剔除早期失效样品，过强的老化条件会造成过应力，对激光器芯片造成额外的损伤，导致激光器芯片快速失效，寿命大幅缩短。最优的老化条件既能够有效剔除早期失效样品，又不会对芯片造成额外损伤，只有设计一套严谨、合理的试验方案才能找到合适的老化条件。[0003] 老化条件有3个参数：时长h、驱动电流mA和温度℃。时长通常会控制在24?48h，温度通常在85?120℃，驱动电流选择时，传统的方法是通过点测试前光PI曲线，找到最大功率下对应的驱动电流Io，选定0.8?1.0倍的Io做为驱动电流进行不同温度的矩阵试验。但是通过点测试PI曲线的方法得到最大功率下的驱动电流与实际老化最大功率下的驱动电流是不相同的。因为点测试是瞬时测试，持续时间很短，实际老化过程中通常要持续几个甚至几十个小时，两者运行时结温是不同的。因此通过点测试找到的最大功率下的驱动电流与实际老化中最大功率下的驱动电流是不相同的，导致最终选取的老化条件并不准确。发明内容[0004] 针对老化条件不准确的技术问题，本发明提出一种获得边发射激光器芯片最优老化条件的方法及采用该条件筛选芯片的方法，本发明获得的最大功率下的驱动电流与实际老化中最大功率下的驱动电流更为接近，老化条件的选择更加精准，采用该老化条件对芯片进行筛选可以有效剔除早期失效样品，又不会对芯片造成额外损伤。[0005] 为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：[0006] 一种获得边发射激光器芯片最优老化条件的方法，包括以下步骤：[0007] (1)将若干芯片分别进行封装记作芯片组Ⅰ和芯片组Ⅱ，将芯片组Ⅰ分别在不同老化温度Ⅰ下进行老化测试；[0008] (2)设置老化测试中的起始驱动电流、终止驱动电流和驱动电流步进，在每个驱动电流点进行测试，在测试过程中连续记录背光功率值，测试完成后，取每个驱动电流点最后一次记录的背光功率值Ⅰ，对芯片组Ⅰ内所有芯片在相同驱动电流点处的背光功率值Ⅰ取平均值，记为该驱动电流点下的背光功率值Ⅱ；[0009] (3)对比起始驱动电流至终止驱动电流内所测试驱动电流点下的背光功率值Ⅱ，背光功率值Ⅱ最大时所对应的驱动电流记作该芯片组Ⅰ在对应老化温度Ⅰ下的饱和电流Io，分别测试不同老化温度Ⅰ下所对应的饱和电流Io；[0010] (4)将驱动电流Ⅰ、老化温度Ⅱ和老化时间组合成老化条件矩阵，老化温度Ⅱ选至步骤(1)中所测试的老化温度Ⅰ；每个老化条件对应一个芯片组Ⅱ进行老化测试，老化测试完成后统计每组芯片的老化失效率；[0011] (5)对完成老化的芯片组Ⅱ进行Htol测试，测试完成后统计Htol失效率；对比Htol失效率为0芯片组Ⅱ的老化失效率，老化失效率最高的芯片组Ⅱ所对应的老化条件为芯片的最佳老化条件。[0012] 所述步骤(1)中将芯片进行常规封装；优选的，封装成TO或COC组件；芯片组Ⅰ中的所有芯片类别相同并且来自于同一片晶圆，芯片组Ⅰ包含至少64个芯片；[0013] 所述步骤(1)中老化温度Ⅰ为80?130℃，相邻两组老化温度Ⅰ的温度间隔为1?10℃，通常选取整数温度。[0014] 所述步骤(2)中起始驱动电流为40?60mA、终止驱动电流为120?130mA、驱动电流步进为1?10mA；每个驱动电流点运行的时间为10?15min的整数部分，连续记录背光功率值时的时间间隔为1min。[0015] 所述步骤(4)中的驱动电流Ⅰ为老化条件矩阵中所对应老化温度Ⅱ下的饱和电流Io的0.8?1.2倍。[0016] 所述步骤(4)老化条件矩阵中的驱动电流Ⅰ由0.8、0.9、1.1和1.2倍的饱和电流Io中的任意两个2个或4个，和饱和电流Io组成。[0017] 所述芯片组Ⅱ中的芯片来自同类型的至少3片晶圆，每片晶圆至少取64个芯片，有效减少晶圆缺陷带来的误差。[0018] 所述步骤(4)老化测试中的老化时间为24?48h。[0019] 所述步骤(5)中Htol测试条件为：温度80?90℃、电流70?80mA、时间为2000?3000h。[0020] 一种采用上述方法所得老化条件筛选芯片的方法，将该芯片在该老化条件下进行老化筛选。[0021] 本发明的有益效果：老化条件的矩阵试验中，时间和温度选择上相对比较容易，电流的选择上业界通常会使用点测试前光PI的方法找到饱和电流点Io，选取0.8?1.0*Io。使用此方法找到的Io是不准确的，本方案在饱和电流Io的选择上更加精准，电流范围上的验证的更加全面。批量试验的晶圆包含三个不同流片批次的晶圆，排除单一晶圆的偶然因素，试验结果更具说服力和适用性。采用本发明所获得的最优老化条件对晶圆进行筛。诶匣讨欣匣蕹壤飨蕴嵘，Htol阶段失效比例明显降低，仅0.003％，证明通过上述方法筛选出来的老化条件可以有效剔除早期失效样品，且不会过应力。附图说明[0022] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。[0023] 图1老化温度为85℃时驱动电流和背光功率值Ⅱ的散点图。[0024] 图2老化温度为100℃时驱动电流和背光功率值Ⅱ的散点图。[0025] 图3老化温度为110℃时驱动电流和背光功率值Ⅱ的散点图。具体实施方式[0026] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0027] 实施例1[0028] 一种获得边发射激光器芯片最优老化条件的方法，包括以下步骤：[0029] (1)在一张晶圆中选取不少于64颗性能、外观合格的芯片进行TO封装。封装完成后测试，剔除性能不良，外观不良样品，选取合格TO共64颗记作芯片组Ⅰ。选取三个不同流片批次的晶圆，每张晶圆选取性能、外观合格的芯片不少于64颗。封装TO完成后测试，剔除性能不良，外观不良样品，在每张晶圆中选取剩余合格TO共64颗，组成具有192颗芯片的芯片组Ⅱ。[0030] (2)老化箱温度设置85℃，起始驱动电流60mA，终止驱动电流120mA，电流步进5mA，每个电流点下运行10min，在运行过程中每分钟记录一次背光功率值，测试完成后，取每个驱动电流点最后一分钟的背光功率值Ⅰ，64颗TO在相同驱动电流点处的背光功率值Ⅰ取平均值，记为该驱动电流点下的背光功率值Ⅱ。[0031] (3)按照步骤(2)的方法测试100℃、110℃所对应驱动电流点下的背光功率值Ⅱ。将三组温度下的驱动电流和背光功率值Ⅱ做散点图，找到最大背光功率值下对应的驱动电流Io，如图1?3所示，Io＝105mA/85℃、Io＝95mA/100℃，Io＝85mA/110℃。[0032] (4)由驱动电流Ⅰ、老化温度Ⅱ和老化时间组合成老化条件矩阵，驱动电流Ⅰ为0.9*Io、Io和1.1*Io，老化温度Ⅱ为85℃、100℃和110℃，老化时间为48h，矩阵实验条件如表1所示，共分为9组。进行老化测试，记录每个老化条件的失效率。[0033] 表1[0034][0035] (5)将老化测试完成的所有芯片组Ⅱ进行Htol测试，Htol测试条件为：温度85℃、电流75mA、时间为2000h。Htol测试完成后统计每组芯片Htol的失效率。[0036] (6)测试结果如表2所示，组次2、3、6、7、9，Htol阶段有失效TO，说明该组次的老化条件过弱无法剔除早期失效或者老化条件过强，激光器芯片过应力，导致寿命缩短。组次1、4、5、8，Htol阶段无失效TO，组次5老化阶段剔除2颗失效TO。组次1、4、8老化阶段无失效TO，说明该组次没有早期失效样品，老化条件是否可以剔除早期失效无法判定。综上所述组次5的老化条件既可以有效剔除早期失效样品，又不会导致激光器芯片过应力，是最优的老化条件。[0037] 表2[0038][0039] 实施例2[0040] 一种获得边发射激光器芯片最优老化条件的方法，包括以下步骤：[0041] (1)在一张晶圆中选取不少于96颗性能、外观合格的芯片进行COC封装。封装完成后测试，剔除性能不良，外观不良样品，选取合格COC共96颗记作芯片组Ⅰ。选取三个不同流片批次的晶圆，每张晶圆选取性能、外观合格的芯片不少于96颗。封装COC完成后测试，剔除性能不良，外观不良样品，在每张晶圆中选取剩余合格COC共96颗，组成具有288颗芯片的芯片组Ⅱ。[0042] (2)老化箱温度设置80℃，起始驱动电流40mA，终止驱动电流130mA，电流步进5mA，每个电流点下运行15min，在运行过程中每分钟记录一次背光功率值，测试完成后，取每个驱动电流点最后一分钟的背光功率值Ⅰ，96颗COC在相同驱动电流点处的背光功率值Ⅰ取平均值，记为该驱动电流点下的背光功率值Ⅱ。[0043] (3)按照步骤(2)的方法测试90℃、100℃所对应驱动电流点下的背光功率值Ⅱ。将三组温度下的驱动电流和背光功率值Ⅱ做散点图，找到最大背光功率值下对应的驱动电流Io，Io＝110mA/80℃、Io＝100mA/90℃，Io＝95mA/100℃。[0044] (4)由驱动电流Ⅰ、老化温度Ⅱ和老化时间组合成老化条件矩阵，驱动电流Ⅰ为0.8*Io、Io和1.2*Io，老化温度Ⅱ为80℃、90℃和100℃，老化时间为24h，共分为9组。进行老化测试，记录每个老化条件的失效率。[0045] (5)将老化测试完成的所有芯片组Ⅱ进行Htol测试，Htol测试条件为：温度80℃、电流70mA、时间为3000h。Htol测试完成后统计每组芯片Htol的失效率。[0046] (6)测试结果如表3所示，组次1、2、5、7、9，Htol阶段有失效COC，说明该组次的老化条件过弱无法剔除早期失效或者老化条件过强，激光器芯片过应力，导致寿命缩短。组次3、4、6、8，Htol阶段无失效COC，组次3、4、6老化阶段剔除1颗失效COC。组次8老化阶段剔除2颗失效COC，说明组次8有更高的概率完全剔除早期失效样品。综上所述组次8的老化条件既可以有效剔除早期失效样品，又不会导致激光器芯片过应力，是最优的老化条件。[0047] 表3[0048][0049] 实施例3[0050] 一种获得边发射激光器芯片最优老化条件的方法，包括以下步骤：[0051] (1)在一张晶圆中选取不少于64颗性能、外观合格的芯片进行TO封装。封装完成后测试，剔除性能不良，外观不良样品，选取合格TO共64颗记作芯片组Ⅰ。选取三个不同流片批次的晶圆，每张晶圆选取性能、外观合格的芯片不少于64颗。封装TO完成后测试，剔除性能不良，外观不良样品，在每张晶圆中选取剩余合格TO共64颗，组成具有192颗芯片的芯片组Ⅱ。[0052] (2)老化箱温度设置80℃，起始驱动电流60mA，终止驱动电流120mA，电流步进10mA，每个电流点下运行10min，在运行过程中每分钟记录一次背光功率值，测试完成后，取每个驱动电流点最后一分钟的背光功率值Ⅰ，64颗TO在相同驱动电流点处的背光功率值Ⅰ取平均值，记为该驱动电流点下的背光功率值Ⅱ。[0053] (3)按照步骤(2)的方法测试90℃、100℃、110℃、120℃、130℃对应驱动电流点下的背光功率值Ⅱ。将90℃、110℃和130℃三组温度下的驱动电流和背光功率值Ⅱ做散点图，找到最大背光功率值下对应的驱动电流Io，Io＝100mA/90℃、Io＝85mA/110℃，Io＝70mA/130℃。[0054] (4)由驱动电流Ⅰ、老化温度Ⅱ和老化时间组合成老化条件矩阵，驱动电流Ⅰ为0.8*Io、0.9*Io、Io、0.1.1*Io、1.2*Io，老化温度Ⅱ为90℃、110℃和130℃，老化时间为36h，共分为15组。进行老化测试，记录每个老化条件的失效率。[0055] (5)将老化测试完成的所有芯片组Ⅱ进行Htol测试，Htol测试条件为：温度90℃、电流80mA、时间为2500h。Htol测试完成后统计每组芯片Htol的失效率。[0056] (6)测试结果如表4所示，组次1、2、5、7、10、11和13，Htol阶段有失效TO，说明该组次的老化条件过弱无法剔除早期失效或者老化条件过强，激光器芯片过应力，导致寿命缩短。组次3、4、6、8、9、12、14、15，Htol阶段无失效TO，组次4、6、8、12、14和15老化阶段剔除1?2颗早期失效TO。组次3和9老化阶段剔除3颗早期失效TO，组次3和9的老化条件有更高的概率完全剔除早期失效样品。综上所述组次3和9的老化条件既可以有效剔除早期失效样品，又不会导致激光器芯片过应力，是最优的老化条件。[0057] 表4[0058][0059] 实施例4[0060] 一种老化条件筛选芯片的方法，采用实施例1筛选出的老化条件：老化时间48h、老化温度100℃、老化电流95mA对批量芯片进行老化筛。秆〕鲈缙谑У男酒。[0061] 对比例[0062] 为证明通过本申请所述方法得到的老化条件更加精准，通过点测试前光PI曲线得出的两组老化条件应用于批量片考核中，测试结果与实施例4的结果进行对比，结果如表5所示，在老化过程中通过本申请老化条件的老化剔除比例明显提升，Htol阶段失效比例明显降低，仅0.003％，证明通过上述方法筛选出来的老化条件可以有效剔除早期失效样品，且不会过应力。[0063] 表5[0064][0065] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

专利地区：河南

专利申请日期：2022-07-29

专利公开日期：2024-11-29

专利公告号：CN115189219B