Page 34 - 网络电信2021年8月刊下

试参数以及可能会用到的测试仪器。 大依赖于光信号的偏振对准。为了实现偏振对准，一种实用的
方法是在光探针之前加入偏振控制器，并调整光源的偏振态以
四、硅光晶圆测试方法 实现偏振对准。但如果要测试的波长范围比较宽，就需要在该
如前所述，硅光芯片需要在晶圆生产完成后，借助于探针 波长范围内不断重复前面的优化步骤，这当然是十分繁琐的。
台对晶圆上各个Die或者Sub-Die进行测试和筛选，这是和普通 是德科技提供了一种改进的方法（如图2所示），即利用专用的
光芯片或者电芯片在生产测试流程上最大的区别。 IL/PDL测试软件，来控制基于可调谐光源的波长扫描系统来获
在晶圆/芯片级别进行光学参数测试时，需要使用光纤探 取波长相关的数据，并通过快速的单次波长扫描来测量完整的
针将光信号耦合进晶圆/芯片中，或者将光信号从晶圆/芯片中 偏振相关特性，从而大大缩短测量时间（例如40通道，C波段测
耦合到光纤探针里，这需要解决一系列的技术难题。比如，标 试可以<20s内完成）。它既能很好地抵抗环境干扰（例如光纤
准单模光纤（SMF）的标称纤芯直径为9um，而典型C波段矩形 移动和温度漂移），又能维持极高的IL动态范围和波长精度。
波导尺寸为450nm*220nm，比光纤的尺寸小得多；另外，一般 如果再配合上多端口的光功率计，对于多端口器件的测试效率
光探针是近似垂直于晶圆表面，而波导是平行于晶圆表面的， 还可以进一步提升。
两者光路传播方向也不一致。要把不同光斑尺寸和传播方向的 除了和波长或偏振相关的参数，对于一些有源器件，如激
光信号耦合在一起，常用的方法是在晶圆表面制造出一种特殊 光器、调制器、探测器等，在研发或者QA阶段，还需要对其频
的表面耦合光栅来实现，但是这种光栅有着较大的耦合损耗 域参数如截至频率、调制带宽、驰豫震荡频率、群时延（Group
（1进1出会有5～10dB的 Delay）、时滞（Skew）、反射/阻抗匹配等进行测试。这些器
损耗）。要解决这个问 件可能是光进电出，或者电进光出，或者光进光出的。如果希
题，需要使用更高功率 望在各种不同场景下都能够进行上述高频参数测试，就需要用
的可调激光源；也可以 到光波元件分析仪（LCA：Lightwave Component Analyzer）。
采用其它低损耗的新型 LCA内有精确的电（电信号发生器）或光（激光器）源，可以
耦合技术（比如边缘耦 在最高到110GHz的频率范围内，产生不同频率的信号激励被测
合技术）。另外，由于 件，并用经过校准的光或电接收机来测量经过被测器件传输或
光波导是矩形结构，不 反射的信号。对于晶圆上芯片的测试来讲，由于仍然需要探针
同偏振态的损耗差异比 台以及探针来进行频域的测试，为了准确得到被测件的真实性
较大，所以耦合效率极 能，需要在测量之前需要通过校准步骤把探针的影响去除掉。
以图3左边的O/E器件（如探测器）测量为例：被测件为晶圆上
的光探测器，其测试需要用到光探针和射频RF探针。LCA的光学
图 2 硅光晶圆 IL/PDL 测试
测试座在出厂的时候已经经过了严格的系统校准，仪表测试的
时候会自动去掉仪表E/O部分的影响，无需额外操作。这时候，
如果能够通过校准测到蓝色的RF探针的频率响应，就可以把探
针都修正到和被测晶圆接触的平面（即参考校准平面），以得
到被测件的真实响应。这些复杂的校准和测量工作，都可以通
过LCA内部集成的软件一步步根据向导完成，从而提高了测试的
精度和重复性。

五、总结
综上所述，硅光技术是硅技术与光电技术的结合，具有
很大的应用前景。典型硅光器件的测试阶段分为晶圆级测试和
图 3 硅光晶圆高频参数测试 模块级测试。对于模块级测试来说，硅光器件和非硅光器件的
测试方法并没有特别大区别，主要的区别体现在晶圆级测试阶
段：非硅光器件可以切割封装成分立器件后再进行测试，而硅
光器件通常需要在晶圆上用探针台进行测试、筛选后再进行封
装。由于硅光器件的特殊性，其中的光耦合及偏振对准对于测
试精度和测试效率至关重要。对于硅光无源器件来说，要测试
的主要是与波长、偏振相关的损耗特性；而对于有源器件的测
试来说，除了波长相关的测试，还需要考虑和高频性能有关的
截止频率、调制带宽等频域特性，其中光电转换中的校准和探
针修正也会很大程度影响测量精度，必须慎重加以考虑。

网络电信 二零二一年八月 53