一种用于探针台的半导体激光器制造技术

本实用新型专利技术提供了一种用于探针台的半导体激光器，包括直流源、半导体激光二极管阵列(下称LDA)、Nd:YAG晶体电流调节器和恒流器，所述直流源与电流调节器、恒流器以及半导体激光二极管阵列依次电连接。其中，所述直流源用于驱动所述LDA，所述电流调节器用于调节所述直流源的输出电流，所述恒流器用于对调节后的输出电流进行恒定，并提供给半导体激光二极管阵列。工作时，所述电流调节器调节所述直流源的输出电流值并经恒流器恒定后，用于调节所述LDA的发光的强度，最终调整激光器的输出能量大小。采用本实用新型专利技术所述激光器可以满足半导体线路微加工、失效分析、LCD液晶屏维修等多方面的应用，并且效率高、性能可靠、寿命长等优点。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于探针台的半导体激光器，可以配合探针台系统使用，用于材料微细加工。
技术介绍
探针台是半导体器件测试中使用非常普遍的设备。当芯片设计工程师或者失效分析工程师调试电路时，通常都会用到分析探针台。探针台通常包括ー个基台，基台上有探针座平台，平台上放置可三维调节的探针座，一个载物台，载物台可以放置被测芯片，一个显微镜支架，ー个显微镜。探针座可以调节探针座接触芯片的电极，进行芯片信号的测试。探针台通常用于芯片或者IXD液晶屏分析。该类器件通常是具有多层材料的结 构。比如，集成电路通常是制造在半导体硅片上，由一层或多层多晶硅和ー层或者多层钝化层以及ー层或者多层金属构成。当用探针点测芯片金属电极时，需要先把最上层的保护钝化层去掉露出金属层。去掉钝化层可以用超声波，探针刮，等离子或者化学刻蚀，FIB聚焦离子束，或者激光方法实现。激光方法是通过显微镜聚焦脉冲激光实现钝化层的去除。激光也可以用于切断金属线来修改芯片内部线路。类似的，在大尺寸LCD液晶屏制造过程中，线路短路是制造过程中可能出现的现象。而大尺寸IXD价格昂贵，较经济的方法是对这些短路位置进行切断修复。激光可以通过聚焦后以高能量气化短路位置材质。LCD液晶屏上的线路材质通常是ITO(—种透明的导电薄膜)，电极通常是Cr(铬)。液晶屏的CF滤光片在制造过程中也通常有瑕疵。因此，ΙΤ0、Cr电极和CF滤光片的缺陷也是需要激光来修复的。以前的一些探针台包含的激光器比较典型的是Xenon氙激光器，例如型号SUSSXLC的激光器。该系统米用脉冲xenon氣激光源,通过显微镜后直接作用于器件。该激光器输出532可见光波段激光，所以可以穿过一般的显微镜的光学镜组。该单波段激光器非常复杂，而xenon氙激光器必须同显微镜一起安装。这将使本来庞大的探针台系统更加复杂，并且非常昂贵。并且，该激光只有绿光单波段输出，只能切除部分材质，限制了其应用范围。半导体通常材质有几层金属层，金属层之间是绝缘层，制造完毕后再长ー层钝化层保护。钝化层通常是氧化硅、氮化硅和多晶硅。大部分的钝化层对于绿光是穿透的。因此绿光激光去钝化层只能是加热钝化层下面的金属层使上层的钝化层受热气化。但这种方式只有在下面的金属层足够多，不至于金属层本身被气化时才可行。对于下层为微细的金属线路此法则不可行。另外，在对半导体进行分析时，硅会吸收绿光使得硅发热，从而可能导致硅损伤。还有ー种可以提供多波段激光输出的激光器,例如型号New wave ezlaze3激光器。其激光器为被动气冷、可调Q的灯泵浦Nd: YAG激光器，可输出1064、532、355和266nm波段激光。另外，在倍频后的光路上设置光学衰减器，用于对所有输出波段激光的能量进行调节。如图I所示，光学衰减器I由一个位于光路的偏光片2和多波长半玻片3组成。半波片3与多波段的激光发生调谐，偏光片2位于可以旋转的机构4来调节输出能量。但是，激光器采用灯泵浦Nd:YAG激光器，会产生以下问题灯泵浦是利用氪灯或者氙灯发出的光来泵浦，氪灯发出的光的光谱较广，只是在808nm处有ー个稍大的峰值，其它波长的光最后都变成无用的热量散发掉了，因此其灯泵浦激光器的转换效率相对于半导体泵浦要低得多，大约只有3%左右，泵浦灯的发出的能量大部分转换成了热能，造成了极大的能源浪费。氙灯作为泵浦源有同样的低效问题。另外，采用光学衰减器来调节激光器输出的能量，会产生以下问题研究表明，当多波长半玻片光学厚度为接近基波、二倍频、三倍频、四倍频激光这四个激光半波长的奇数倍时，该多波长半玻片能够调节所有这四个激光。但是，光学衰减器不能够对基波、二倍频、三倍频和四倍频激光均保证高的透过率，对于某些波长的激光，其衰减作用太大，会造成很大的能量损失。例如，当衰减器导通吋，O. 77901mm厚度的光学级别透明石英镜片能通过100%四倍频，99. 4%三倍频，98. 6%二倍频，89. 3%基频；0. 0865mm, 100%四倍频，89%三倍频，100% 二倍频，62%基频；0. 3091_，100%四倍频，98%三倍频，77% 二倍频，99%基频；0. 5564mm, 100 %四倍频，85 %三倍频，87 %二倍频，96 %基频；0. 9274mm, 100 %四倍频， 85%三倍频，100 % 二倍频,88 %基频。因此，需要ー种更加经济、使用方便、高效、节能的激光器。
技术实现思路
我们通过实验发现，半导体ニ极管泵浦源Nd: YAG激光器工作时其通过半导体ニ极管的电流大小与激光器输出能量的大小存在如表I所示的正向关系，因此，可以通过调节半导体ニ极管的电流大小达到调节激光器输出能量的大小的目的。据此，本专利技术提供了一种用于探针台的半导体激光器，包括直流源、半导体激光二极管阵列(下称LDA)和Nd:YAG晶体，其中，直流源用于驱动所述半导体激光二极管阵列，还包括调节所述直流源输出电流值的电流调节器和对调节后的输出电流进行恒定的恒流器，恒定后的输出电流输送至半导体激光二极管阵列，所述直流源与电流调节器、恒流器以及半导体激光二极管阵列依次电连接。工作时，通过所述电流调节器调节所述直流源的输出电流值以调节所述LDA的发光强度，最終调整激光器的输出能量大小。表I :电流与能量对应关系权利要求1.一种用于探针台的半导体激光器，包括直流源、半导体激光二极管阵列和Nd:YAG晶体，其中，直流源用于驱动所述半导体激光二极管阵列，其特征在于还包括调节所述直流源输出电流值的电流调节器，其中所述电流调节器之后连接有对调节后的输出电流进行恒定的恒流器，恒定后的输出电流输送至半导体激光二极管阵列，所述直流源与电流调节器、恒流器以及半导体激光二极管阵列依次电连接。2.如权利要求I所述的激光器，其特征在于所述电流调节器采用MOSFET控制管，所述半导体激光二极管阵列作为负载串联在MOSFET控制管的漏极上，通过控制所述MOSFET控制管的栅源电压来控制输出电流。3.如权利要求2所述的激光器，其特征在于所述激光器还包括电连接在所述半导体激光二极管阵列前的继电器保护电路。4.如权利要求3所述的激光器，其特征在于所述继电器保护电路连接有预置负载，所述输出电流在所述预置负载与半导体激光二极管阵列之间相互切换。5.如权利要求4所述的激光器，其特征在于所述直流源基于控制器的控制输出电流为OA至73A。6.如权利要求5所述的激光器，其特征在于所述直流源还接有输送外部时钟信号并触发所述直流源的时钟单元。专利摘要本技术提供了一种用于探针台的半导体激光器，包括直流源、半导体激光二极管阵列(下称LDA)、Nd:YAG晶体电流调节器和恒流器，所述直流源与电流调节器、恒流器以及半导体激光二极管阵列依次电连接。其中，所述直流源用于驱动所述LDA，所述电流调节器用于调节所述直流源的输出电流，所述恒流器用于对调节后的输出电流进行恒定，并提供给半导体激光二极管阵列。工作时，所述电流调节器调节所述直流源的输出电流值并经恒流器恒定后，用于调节所述LDA的发光的强度，最终调整激光器的输出能量大小。采用本技术所述激光器可以满足半导体线路微加工、失效分析、LCD液晶屏维修等多方面的应用，并且效率高、性能可靠、寿命长等优点。文档编号H01S3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于探针台的半导体激光器，包括直流源、半导体激光二极管阵列和Nd:YAG晶体，其中，直流源用于驱动所述半导体激光二极管阵列，其特征在于：还包括调节所述直流源输出电流值的电流调节器，其中所述电流调节器之后连接有对调节后的输出电流进行恒定的恒流器，恒定后的输出电流输送至半导体激光二极管阵列，所述直流源与电流调节器、恒流器以及半导体激光二极管阵列依次电连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘世文，
申请(专利权)人：刘世文，
类型：实用新型
国别省市：