据麦姆斯咨询报道，华芯半导体是目前国内唯一一家能够自主完成垂直腔面发射激光器（VCSEL）和蓝光半导体激光器芯片外延及芯片工艺制造，并实现量产的高科技公司。华芯半导体从2017年11月份开始批量出货激光器芯片，但是其VCSEL的可靠性与进口芯片相比，有差距吗？华芯半导体是如何保证国产VCSEL的可靠性？2018年9月10日，由麦姆斯咨询和上海科技会展有限公司在上海跨国采购会展中心主办的『第二十四届“微言大义”研讨会：3D视觉技术及应用』上，华芯半导体副总经理李军先生为大家详细阐述了华芯半导体的VCSEL可靠性控制方式和取得的成绩。

 

可靠性是国产VCSEL的焦点

 

李军先生谈到演讲主题《VCSEL芯片可靠性的控制》的由来：“最近和客户交流，客户很关心我们国产VCSEL的可靠性怎么样？跟进口芯片相比可靠性能不能过？基于这样的情况，今天我重点讲述华芯半导体是如何保证VCSEL可靠性的。”

 

接下来，李军先生从VCSEL芯片的主要性能参数、可靠性相关因素、可靠性测试方法、华芯半导体芯片可靠性的控制和华芯半导体公司简介五个方面展开了讨论。

 

 

华芯半导体提供真正可靠的国产VCSEL芯片

 

把控VCSEL影响因素，从根源上保证可靠性

 

李军先生从VCSEL工作原理和结构谈起，将影响VCSEL可靠性的因素归纳为：结构设计、材料生长、芯片制程和测试封装。

 

就结构设计而言，李军先生解释“材料的晶格失配程度、谐振腔厚度都要考虑。目前VCSEL在光通讯中主流速率是10Gbps/25Gbps，可靠性性非常好。实验室中也可以做到50Gbps，但是需要非常薄的谐振腔，这对寿命保障非常具有挑战。同时，电流限制的方法也要考虑，比如采用氧化工艺或离子注入或其他的方法。另外，同等条件下工作电流密度越大，退化速度越快。”

 

材料生长对VCSEL可靠性具有绝对的影响。材料缺陷密度尤其重要，材料缺陷密度是外延生长的关键指标之一，它与多种因素有关，主要有材料生长技术、原材料品质等。李军先生在会上谈到“一般情况下，在主要技术和原材料等不变的情况下，生长材料质量，特别是材料的缺陷密度是不会有明显差异的，这是材料外延生长的特点，也是大部分化合物半导体器件量产的前提条件。芯片制程对可靠性的影响更多，如：划痕、裂纹、污染等缺陷的引入，氧化孔径是否符合设计的要求，是否存在静电的损伤。”

 

为了保证VCSEL的可靠性，华芯半导体建立完善的可靠性测试体系。其中，寿命测试由华芯半导体自行完成，采用高温加速老化；ESD测试委托第三方进行；机械完成性中的双85测试由华芯半导体完成，其他委托第三方进行。

 

华芯半导体VCSEL可靠性测试项目和条件

 

为客户提供高品质低成本的产品，是华芯人工作的最高动力！

 

李军先生认为，华芯半导体与进口厂商相比，综合产品开发周期、交货期、安全库存、性能、技术支持来说，华芯半导体具备优势。李军先生为大家展示了华芯半导体生产的VCSEL可靠性测试结果，性能足以满足客户的全部要求。

 

华芯半导体VCSEL老化功率测试结果，通过5000小时大关

 

 

根据老化数据，华芯半导体VCSEL的MTTF（平均失效时间）达885年

 

 

华芯半导体的1W面阵VCSEL老化前后LIV（光-电流-电压）曲线

 

“为客户提供高品质、低成本的产品，是华芯人工作的最高动力！”李军先生很自豪做到了这一点，“VCSEL芯片在定型之后，我们还会按照定型中确定的工艺组织批量生产。另外，为了确保VCSEL可靠性能够满足客户的需求，我们在量产中针对不同的可靠性测试项目采用全检或抽检的方式进行有效控制。”

来源： MEMS

关键词： 可靠性 可靠性测试