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CN112098768B - 硅光芯片的测试方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种硅光芯片的测试方法及设备，其将硅光晶圆固定在柔性膜上后对所述硅光晶圆进行切割，切割后得到的硅光芯片的相对位置不发生变化，再将硅光芯片及柔性膜整体移动至测试设备处进行测试，不需要多次放置硅光芯片及对准硅光芯片的相对位置。本发明硅光芯片的测试方法省略了测试前多次放置硅光芯片及对准硅光芯片的步骤，测试时间大大缩短，测试效率大大提高。

Description

硅光芯片的测试方法及设备
技术领域
本发明涉及光电测试领域，尤其涉及一种硅光芯片的测试方法及设备。
背景技术
通常，硅光芯片需要将光作为输入源或输出源来测试光学器件或电路的光学或光电性能。
一种常见的将光耦合入硅光芯片或从硅光芯片中耦合出来的方法是使用光栅耦合器。硅光芯片的顶部设置光栅耦合器，光纤位于硅光芯片的上方，光纤传输的光通过光栅耦合器耦合到硅光芯片的光波导中或从光波导中耦合出来。然而，光栅耦合器具有光耦合损耗高、波长依赖性大等缺点。
另一种常见的将光耦合入硅光芯片或从硅光芯片中耦合出来的方法是使用光纤端面耦合器，硅光芯片的侧面设置光纤端面耦合器，光纤位于硅光芯片的侧面，光纤传输的光通过光纤端面耦合器耦合到硅光芯片的光波导中或从光波导中耦合出来。由于光纤端面耦合器具有非常低的耦合损耗，且对光的波长也不敏感，因此，光纤端面耦合器在硅光芯片中得到了广泛的应用。
对硅光芯片进行测试时，光纤需要从硅光芯片的侧面与光纤端面耦合器耦合，因此硅光芯片设置有光纤端面耦合器的侧面不能被遮挡，这导致带有光纤端面耦合器的硅光芯片只能进行芯片级(chip level)或条带级(bar level)测试。其缺点在于，每一个芯片或每一个条带取放及对准均需要花费时间，测试效率较低，测试时间较长。
因此，亟需一种新的硅光芯片的测试方法及设备，以克服上述缺点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种硅光芯片的测试方法及设备，其能够大大缩短测试时间，大大提高测试效率。
为了解决上述问题，本发明提供了一种硅光芯片的测试方法，其包括如下步骤：硅光晶圆固定在柔性膜上，所述硅光晶圆包括多个硅光芯片单元，所述硅光芯片单元的至少一侧面具有用于光纤耦合的端面耦合区；切割所述硅光晶圆，形成多个硅光芯片，所述硅光芯片彼此独立地设置在所述柔性膜上，且所述硅光芯片的所述端面耦合区被暴露；自所述柔性膜侧推动至少一硅光芯片，使所述硅光芯片由第一位置移动至第二位置，在所述第二位置处，所述硅光芯片侧面的端面耦合区未被其他硅光芯片遮挡；对所述硅光芯片进行测试。
进一步，对所述硅光芯片进行测试的步骤包括如下步骤：将光纤与所述硅光芯片的端面耦合区进行光耦合，以进行光学测试。
进一步，对所述第硅光芯片进行测试的步骤还包括如下步骤：将光纤与所述硅光芯片的端面耦合区进行光耦合；至少一探针或探针卡与所述硅光芯片顶部的测试垫电接触，以进行电学测试。
进一步，对所述硅光芯片进行测试的步骤之后还包括如下步骤：复位所述硅光芯片，所述硅光芯片由所述第二位置移动至所述第一位置；自所述柔性膜侧推动至少一另一硅光芯片，使所述另一硅光芯片由所述第一位置移动至所述第二位置，在所述第二位置处，所述另一硅光芯片侧面的端面耦合区未被其他硅光芯片遮挡；对所述另一硅光芯片进行测试。
进一步，对所述硅光芯片进行测试的步骤之后还包括如下步骤：将测试合格的硅光芯片自所述柔性膜上取下。
进一步，所述第一位置与所述第二位置间的距离大于100微米。
本发明还提供一种实现上述的测试方法的测试设备，其包括：一推动装置，能够沿一第一方向移动，以带动所述硅光芯片在第一位置及第二位置之间移动；一测试装置，用于对所述硅光芯片进行测试。
进一步，所述推动装置还能够沿第二方向和/或第三方向移动，以使所述推动装置位于所述硅光芯片下方。
进一步，所述测试设备还包括载台，承载有硅光芯片的柔性膜放置在所述载台上，所述载台中部贯通，所述推动装置能够穿过所述载台的中部而作用于所述硅光芯片。
进一步，所述测试设备还包括一固定装置，所述固定装置能够固定所述柔性膜的边缘。
进一步，所述测试设备还包括一光学测试装置，所述光学测试装置包括至少一光纤，所述光纤与所述硅光芯片的端面耦合区进行光耦合。
进一步，所述测试设备还包括一电学测试装置，所述电学测试装置包括至少一探针或探针卡，所述探针或探针卡位于所述硅光芯片上方，并能够与所述硅光芯片顶部的测试垫电接触。
本发明的优点在于，本发明硅光芯片的测试方法将硅光晶圆固定在柔性膜上后对所述硅光晶圆进行切割，使得切割后得到的硅光芯片的相对位置不发生变化，再将硅光芯片及柔性膜整体移动至测试设备处进行测试，不需要多次放置硅光芯片及对准硅光芯片的相对位置。相较于现有的测试方法而言，本发明硅光芯片的测试方法省略了测试前多次放置硅光芯片及对准硅光芯片的步骤，测试时间大大缩短，测试效率大大提高。
附图说明
图1是本发明硅光芯片的测试方法的一具体实施方式的步骤示意图；
图2A～图2H是图1所示的硅光芯片的测试方法的具体实施方式的工艺流程图；
图3是本发明测试设备进行测试时的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的硅光芯片的测试方法及设备的具体实施方式做详细说明。
图1是本发明硅光芯片的测试方法的一具体实施方式的步骤示意图，请参阅图1，所述硅光芯片的测试方法包括如下步骤：步骤S10，硅光晶圆固定在柔性膜上，所述硅光晶圆包括多个硅光芯片单元，所述硅光芯片单元的至少一侧面设置有用于光纤耦合的端面耦合区；步骤S11，切割所述硅光晶圆，形成多个硅光芯片，所述硅光芯片彼此独立地设置在所述柔性膜上，且所述硅光芯片的所述端面耦合区被暴露；步骤S12，自所述柔性膜侧推动至少一硅光芯片，使所述硅光芯片由第一位置移动至第二位置，在所述第二位置处，所述硅光芯片侧面的端面耦合区未被其他硅光芯片遮挡；步骤S13，对所述硅光芯片进行测试；步骤S14，复位所述硅光芯片，所述硅光芯片由所述第二位置移动至所述第一位置；步骤S15，自所述柔性膜侧推动至少一另一硅光芯片，使所述另一硅光芯片由所述第一位置移动至所述第二位置，在所述第二位置处，所述另一硅光芯片侧面的端面耦合区未被其他硅光芯片遮挡；步骤S16，对所述另一硅光芯片进行测试。
图2A～图2H是图1所示的硅光芯片的测试方法的具体实施方式的工艺流程图。
请参阅步骤S10、图2A及图2B，其中，图2B是沿图2A的A-A线的剖视图。硅光晶圆200固定在柔性膜210上。
所述硅光晶圆200包括多个硅光芯片单元201，多个所述硅光芯片单元201设置在同一平面。所述硅光芯片单元201的至少一侧面具有有用于光纤耦合的端面耦合区201A。在本具体实施方式中，所述硅光芯片单元201的一个侧面具有用于光纤耦合的端面耦合区201A，在本发明其他具体实施方式中，所述硅光芯片单元201的相对的两个侧面均具有用于光纤耦合的端面耦合区201A。在本具体实施方式中，相邻的所述硅光芯片单元201之间具有沟槽202，所述沟槽202临近所述硅光芯片单元201的所述端面耦合区201A设置，所述端面耦合区201A暴露于所述沟槽202。
所述柔性膜210在外力的作用下可变形，以利于后续测量步骤的进行。所述柔性膜210包括但不限于聚乙烯膜(PO膜)、热解膜或UV膜。其中，在本具体实施方式中，所述柔性膜210表面具有粘性，所述硅光晶圆200可直接粘贴在所述柔性膜210上。在本发明其他具体实施方式中，也可采用粘结剂等物质将所述硅光晶圆200粘贴在所述柔性膜210上。
请参阅步骤S11及图2C，切割所述硅光晶圆200，所述硅光芯片单元201形成多个硅光芯片203，所述硅光芯片203彼此独立地设置在所述柔性膜210上。
在该步骤中，在进行切割时，仅切割所述硅光晶圆200，所述柔性膜210并未被切割，则切割后，所述硅光芯片203彼此独立，但所有所述硅光芯片203均粘贴在所述柔性膜210上。所有所述硅光芯片203的相对位置不会发生变化。在本具体实施方式中，在进行切割时，切割道经过所述沟槽202，以使得每一个所述硅光芯片203的侧面的端面耦合区203A未被所述硅光芯片203自身的结构遮挡。
请参阅步骤是S12及图2D，自所述柔性膜210侧推动至少一硅光芯片203，使所述硅光芯片203由第一位置移动至第二位置，在所述第二位置处，所述硅光芯片203侧面的端面耦合区203A未被其他硅光芯片遮挡。在该步骤中，采用推动装置250自所述柔性膜210侧推动至少一硅光芯片203由所述第一位置上升至所述第二位置。
所述第一位置为所述硅光芯片203的初始位置，所述第二位置为所述硅光芯片203需要进行测试的位置。在本具体实施方式中，以所述硅光芯片203的上表面为基准，所述第一位置A为所述硅光芯片230移动之前的所述硅光芯片203的上表面的位置，所述第二位置B为所述硅光芯片被推动后的所述硅光芯片203的上表面的位置，在该第二位置B处可对所述硅光芯片203进行测试。当所述硅光芯片203移动至所述第二位置B处时，所述硅光芯片203侧面的端面耦合区203A未被其他硅光芯片遮挡，即所述硅光芯片203侧面的端面耦合区203A被暴露。
在该步骤中，在推动所述硅光芯片203时，所述柔性膜210可随所述硅光芯片203而变形，以使所述硅光芯片203依然粘贴在所述柔性膜210上。当所述硅光芯片203到达第二位置B时，所述硅光芯片230并未与所述柔性膜210分离。
在该步骤中，可同时推动多个硅光芯片203。相邻的被推动的硅光芯片203之间的距离要满足光纤能够与所述硅光芯片203侧面的端面耦合区203A耦合。在本具体实施方式中，仅示意性地绘示一个硅光芯片203被推动。
请参阅步骤S13及图2E，对所述硅光芯片203进行测试。
所述测试包括光学测试及电学测试。光学测试的方法为：将光纤220与所述硅光芯片203的端面耦合区203A进行光耦合，进而通过控制器进行光学测试。所述电学测试包括但不限于直流测试及射频电子测试。所述电学测试的方法为：将光纤220与所述硅光芯片203的端面耦合区203A进行光耦合，并且至少一探针或探针卡230与所述硅光芯片203顶部的测试垫电接触，进而通过控制器进行电学测试。在本具体实施方式中，所述硅光芯片单元201的一个侧面具有用于光纤耦合的端面耦合区201A，则只在该侧面设置有光纤220，在本发明其他具体实施方式中，所述硅光芯片201的多个侧面均具有用于光纤耦合的端面耦合区201A，则可在硅光芯片的多个侧面设置光纤。进一步，所述测试方法为循环测试方法，即对所述硅光芯片203测试完毕后，可对至少另一硅光芯片进行测试。具体说明如下：
请参阅步骤S14及图2F，复位所述硅光芯片203，所述硅光芯片203由所述第二位置B移动至所述第一位置A。在该步骤中，推动所述硅光芯片203上升的装置做下降动作，所述硅光芯片203由所述第二位置B下降至所述第一位置A，所述柔性膜210恢复原始状态。
请参阅步骤S15及图2G，自所述柔性膜210侧推动至少一另一硅光芯片204，使所述另一硅光芯片204由所述第一位置A移动至所述第二位置B。在所述第二位置B处，所述另一硅光芯片204侧面的端面耦合区204A未被其他硅光芯片遮挡。所述另一硅光芯片204的作动过程与所述硅光芯片203的作动过程相同。在本具体实施方式中，也可同时推动多个硅光芯片，相邻的被推动的硅光芯片之间的距离要满足光纤能够与所述硅光芯片侧面的端面耦合区耦合。
请参阅步骤S16及图2H，对所述另一硅光芯片204进行测试。该步骤与步骤S13相同，不再赘述。
进一步，测试完成后，还包括将测试合格的硅光芯片自所述柔性膜上取下的步骤。控制系统会监控硅光芯片的测试结果，对测试合格的硅光芯片，控制系统会控制取放装置将该合格的硅光芯片取下，以进行后续工艺，例如封装。
本发明硅光芯片的测试方法将所述硅光晶圆固定在所述柔性膜上后进行切割，切割后得到的硅光芯片的相对位置不发生变化，再将硅光芯片及柔性膜整体移动至测试设备处进行测试，不需要多次放置硅光芯片及对准硅光芯片的相对位置。现有的测试方法是将所述硅光晶圆切割形成多个硅光芯片，将切割后的一个或多个所述硅光芯片放置在承载体上并对准，再将硅光芯片与所述承载体移动至测试设备处进行测试。相较于现有的测试方法而言，本发明硅光芯片的测试方法相当于将所有硅光芯片同时放置，且不需对准，省略了测试前多次放置硅光芯片及对准硅光芯片的步骤，测试时间大大缩短，测试效率大大提高。
本发明还提供一种实现上述的测试方法的测试设备的一具体实施方式。图3为本发明测试设备进行测试时的示意图。请参阅图3，所述测试设备包括一推动装置300及一测试装置310。
所述推动装置300能够沿第一方向移动，以带动所述硅光芯片203在第一位置A及第二位置B之间移动。在本具体实施方式中，所述第一方向为Z方向，即所述推动装置300能够在Z方向上上升或下降。
进一步，所述推动装置300还能够沿第二方向及第三方向移动，或者所述推动装置300能够沿所述第二方向或者所述第三方向移动，以使所述推动装置300位于所述硅光芯片203下方。在本具体实施方式中，所述第二方向为X方向，所述第三方向为Y方向(附图中未绘示)，其中所述Y方向垂直所述X方向与所述Z方向形成的平面。所述推动装置300还能够沿X方向及Y方向移动，或者所述推动装置300能够沿X方向或者Y方向移动，以使所述推动装置300位于所述硅光芯片下方。在本发明其他具体实施方式中，也可通过移动承载所述硅光芯片203的柔性膜210，而使所述硅光芯片203移动至所述推动装置300上方。
所述测试装置310用于对所述硅光芯片203进行测试。在本具体实施方式中，所述测试装置310包括光学测试装置及电学测试装置。所述光学测试装置包括至少一光纤311。当需要对所述硅光芯片203进行光学测试时，所述光纤311与所述硅光芯片203的端面耦合区进行光耦合，进而将光耦合入所述硅光芯片203或从硅光芯片203中耦合出来。所述电学测试装置包括至少一探针或探针卡312，所述探针或探针卡312位于所述硅光芯片203上方。当需要对所述硅光芯片203进行电学测试时，将所述光纤311与所述硅光芯片203的端面耦合区进行光耦合，并将所述探针或探针卡312与所述硅光芯片203顶部的测试垫电接触，进而进行电学测试。
进一步，所述测试设备还包括载台330，承载有硅光芯片203的柔性膜210放置在所述载台330上。其中，所述载台330中部贯通，所述推动装置300能够穿过所述载台330的中部而作用于所述硅光芯片203。进一步，所述测试设备还包括一固定装置320，所述固定装置320能够固定所述柔性膜210的边缘。所述固定装置320包括但不限于以固定架，所述固定架能够夹持所述柔性膜210的边缘，以避免承载有硅光芯片的柔性膜210在测试时移动。在本具体实施方式中，所述固定装置320设置在所述载台330的边缘，并将所述柔性膜210固定在所述载体330的边缘。
进一步，所述测试设备的各个装置均与一处理器连接，以实现上述测试方法。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种硅光芯片的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：
硅光晶圆固定在柔性膜上，所述硅光晶圆包括多个硅光芯片单元，所述硅光芯片单元的至少一侧面具有用于光纤耦合的端面耦合区；
切割所述硅光晶圆，形成多个硅光芯片，所述柔性膜未被切割，所述硅光芯片彼此独立地固定在所述柔性膜上，且所述硅光芯片的所述端面耦合区被暴露，所述硅光芯片的相对位置未变化；
自所述柔性膜侧推动至少一硅光芯片，使所述硅光芯片由第一位置移动至第二位置，在所述第二位置处，所述硅光芯片侧面的端面耦合区未被其他硅光芯片遮挡；
对所述硅光芯片进行测试；
复位所述硅光芯片，所述硅光芯片由所述第二位置移动至所述第一位置；
自所述柔性膜侧推动至少一另一硅光芯片，使所述另一硅光芯片由所述第一位置移动至所述第二位置，在所述第二位置处，所述另一硅光芯片侧面的端面耦合区未被其他硅光芯片遮挡；
对所述另一硅光芯片进行测试。
2.根据权利要求1所述的硅光芯片的测试方法，其特征在于，对所述硅光芯片进行测试的步骤包括如下步骤：将光纤与所述硅光芯片的端面耦合区进行光耦合，以进行光学测试。
3.根据权利要求1所述的硅光芯片的测试方法，其特征在于，对所述硅光芯片进行测试的步骤还包括如下步骤：
将光纤与所述硅光芯片的端面耦合区进行光耦合；
至少一探针或探针卡与所述硅光芯片顶部的测试垫电接触，以进行电学测试。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的硅光芯片的测试方法，其特征在于，对所述硅光芯片进行测试的步骤之后还包括如下步骤：将测试合格的硅光芯片自所述柔性膜上取下。
5.一种实现权利要求1～4任意一项所述的测试方法的测试设备，其特征在于，包括：
推动装置，能够沿第一方向移动，以带动所述硅光芯片在第一位置及第二位置之间移动；
测试装置，用于对所述硅光芯片进行测试。
6.根据权利要求5所述的测试设备，其特征在于，所述推动装置还能够沿第二方向和/
或第三方向移动，以使所述推动装置位于所述硅光芯片下方。
7.根据权利要求5所述的测试设备，其特征在于，所述测试设备还包括载台，承载有硅光芯片的柔性膜放置在所述载台上，所述载台中部贯通，所述推动装置能够穿过所述载台的中部而作用于所述硅光芯片。
8.根据权利要求7所述的测试设备，其特征在于，所述测试设备还包括固定装置，所述固定装置能够固定所述柔性膜的边缘。
9.根据权利要求5所述的测试设备，其特征在于，所述测试设备还包括光学测试装置，所述光学测试装置包括至少一光纤，所述光纤与所述硅光芯片的端面耦合区进行光耦合。
10.根据权利要求5所述的测试设备，其特征在于，所述测试设备还包括电学测试装置，所述电学测试装置包括至少一探针或探针卡，所述探针或探针卡位于所述硅光芯片上方，并能够与所述硅光芯片顶部的测试垫电接触。
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