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金属TO封装激光器的制样与失效定位技术

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金属TO封装激光器的制样与失效定位技术

分类：胜科新闻
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发布时间：2024-11-08
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【概要描述】金属TO封装激光器的制样与失效定位技术涉及多个关键环节和复杂过程。通过精确控制制样过程中的各项参数和采用先进的失效定位技术，可以确保激光器的质量和可靠性，满足各种应用场景的需求。本文主要针对这两个方面进行简单的介绍：

金属TO封装激光器的制样与失效定位技术

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发布时间：2024-11-08
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金属TO封装激光器的制样与失效定位技术涉及多个关键环节和复杂过程。通过精确控制制样过程中的各项参数和采用先进的失效定位技术，可以确保激光器的质量和可靠性，满足各种应用场景的需求。本文主要针对这两个方面进行简单的介绍：

一、金属TO封装光器件结构介绍

如下图所示：这是一个金属TO封装的激光器内部结构，一般情况分析的对象是LD或者PD芯片，热沉通过锡焊接在管座上，光电二极管通过共晶焊（锡铅合金、锡铅银合金、锡银合金、锡铜镍镉合金）粘合在热沉上。由于三五族材料硬度大于热沉的硬度，三五族材料的脆性大于热沉的脆性，目前制样过程中出现大多的异常是在研磨去除热沉的时候，芯片出现破裂。

图1.TO光器件结构图

二、制样技术介绍

1、 第一步：金相研磨

图2.金相研磨机

2、第二步：选择耗材，样品修整

图3.研磨耗材及样品调整图

3、第三步：耗材选择，backside制备

图4.研磨耗材样品制备图

4、第四步：取样

图5.样品取样图

三、失效定位分析技术介绍

EL(Electroluminescence)测试基本原理:

(1)首先向芯片输入端加正向偏置电压，电源向晶体衬底注入大量非平衡载流子，发光依靠从扩散区注入的大量非平衡载流子不断的与空穴复合发光，放出光子；

(2)再利用EMMI的铟镓砷微光显微镜捕捉这些光子;

(3)最后通过计算机处理后成图像。

注意：整个测试过程必须在暗室进行完成，且成光为红外光。

图6.EL测试的基本原理图

四、设备功能介绍

铟镓砷微光显微镜InGaAs的介绍：

侦测的波长范围（800nm-1600nm），当半导体组件有过量的电子-电洞产生时，会因电子-电洞对销而产生光子，此可被EMMI显微镜侦测到。

设备可以适用于以下异常的侦测：

（1）会产生亮点的缺陷- 漏电结（Junction Leakage）

（2）接触毛刺（Contact spiking）

（3）Hot electrons（热电子效应）

（4）闩锁效应（Latch-Up）

（5）氧化层漏电（Gate oxide defects / Leakage(F-N current）

（6）多晶硅晶须（Poly-silicon filaments）

（7）衬底损伤（Substrate damage）

（8）（物理损伤）Mechanical damage等。

图7.铟镓砷微光显微镜InGaAs

五、分析案例

如下图所示：激光器出现了漏电失效；无损分析未发现明显的缺陷；对样品开封及电测后（图1），电性未发生改变；对样品金相冷镶嵌，金相backside制备（图2），并金相EL定位，找到怀疑异常位置后（图3），将芯片取出进行后续的物理表征（图4）。

图8.分析案例图

胜科纳米：

胜科纳米主要从事半导体第三方检测分析服务，致力于打造专业高效的一站式检测分析平台，为半导体产业链客户提供失效分析、材料分析、可靠性分析等检测分析服务。公司通过专业精准的检测分析服务，判断客户产品设计或工艺中的缺陷，助力客户提升产品良率与性能，成为半导体领域研发制造和品质监控的关键技术支撑平台，承担辅助客户研发的重要角色。凭借多元化的检测分析项目与专业精准的诊断能力，公司被形象地喻为“芯片全科医院”。

公司搭建了开放式的专业分析平台，拥有世界一流的先进仪器，例如 CT/C-SAM、NanoProbe、Thermal / EMMI / OBIRCH、HR-TEM、FIB、SEM、 Decap、Delayer、HTOL/HAST/TC/TS/THB、ESD、D-SIMS、TOF- SIMS、XPS/ESCA、AFM 等，7 天 24 小时运作提供服务

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