Santec OFDR 技术应用---晶圆耦合高精度定位的应用

8/20/2024，光纤在线讯，硅光技术的快速发展不仅为硅光市场带来了众多机遇，同时也带来了一系列的挑战：如何在短期内摸索出符合器件性能标准的工艺制程？如何提高PIC（Photonic Integrated Circuit，光子集成回路）晶圆的生产良率、降低成本？如何缩短芯片研发时间、加速产品迭代？

     解决这些难题的过程中，PIC芯片的测试是不可缺少的一环。PIC芯片测试相较于IC（Integrated Circuit，集成电路）芯片测试，最大的不同是PIC芯片具有光耦合结构。通常情况下需要实现光纤与片上光耦合结构的精确对准，完成信号光的输入与输出（输出形式可能是光或电）。一般PIC器件具有多个输入输出端口且需要保持特定偏振态的光输入，因此需要在多个自由度上调整光纤与芯片的相对位置，这个过程是复杂且耗时的。

     为了进一步提高测试效率，行业内会不约而同在晶圆级别进行更多的测试，这对降低硅光芯片成本意义重大。因为唯有快速高效的晶圆级在线测试，才能提高芯片的良率，因此晶圆级全自动化测试的重要性不言而喻。

晶圆级别测试方法
     硅光芯片的耦合方案主要分两种，即端面耦合器和光栅耦合器。其中，端面耦合器虽然耦合效率高，带宽大，但是由于其位于芯片的两端，不方便做片上的在线测试。而光栅耦合器比较灵活，可以位于芯片上的任意位置，因而是晶圆级测试的首选，典型的光栅测试结构如下图所示：

      
SPA-100光探针到晶圆高精度定位     
     Santec 的光器件链路分析仪SPA-100采用了OFDR（光频域反射测量）技术，与Santec的可调谐激光器协同工作时，能够提供更高的分辨率和测量精度。

测试系统搭建

      
     晶圆级端面耦合需要在几十微米甚至更小的尺寸范围内进行操作，由于缺乏侧面视觉实时观测，仅靠顶部视觉定位，会导致光探针与芯片端面相撞风险大幅增加，为了规避探针和芯片的相撞，并且能够实时探测探针和晶圆之间的距离， SPA-100 是耦合距离非常有效的测试工具。

      
SPA-100双探针定位的应用---穿透模式
     SPA-100 提供两个探针接口，并在仪器背面提供功率监控的接口，穿透工作模式下，可以观测两个探针在不同位置的时候耦合功率的变化 。

      
SPA-100双探针定位的应用---反射模式
     选择反射模式，移动探针到晶圆距离，实时观察芯片反射功率随距离的变化。

      
     光器件链路分析仪SPA-100将在9月11日至13日的深圳CIOE2024展会上展出。诚邀莅临Santec 展位10A52，了解更多的测试解决方案。