一、核心原理

在红外反射模式下，MIR100的照明光（波长范围覆盖905nm）照射到VCSEL芯片表面。由于氧化层（如Al₂O₃）与其周围的半导体材料（如AlGaAs）具有不同的折射率和消光系数，它们对近红外光的反射能力存在明显差异。这种差异会在显微图像中形成明暗对比，从而清晰地显示出VCSEL氧化孔径的轮廓和形貌。

关键词：VCSEL氧化孔径测量，垂直腔面发射激光器氧化层检测，近红外显微成像，氧化孔径形貌分析

技术要点：此模式无需给器件通电，直接观测的是由材料本身光学属性决定的物理结构，是一种非破坏性测量方法。

二、测试系统配置

1.核心设备：近红外显微镜MIR100

2.必要组件：

高分辨率近红外物镜（根据所需视场和分辨率选择，如50X或100X）

用于反射成像的光路组件（通常内置）

3.样品台：精密三维调整架，确保样品稳定和平稳移动

4.样品制备：VCSEL芯片（可以是晶圆、Bar条或单个裸芯）。无需任何电气连接或特殊制备，保持样品清洁干燥即可

关键词：VCSEL氧化孔径测试，半导体激光器检测，晶圆级测量，近红外光学测量

三、详细测量流程

步骤一：系统设置与校准

1.开启MIR100系统，选择反射成像模式

2.根据观察需求选择合适放大倍率的物镜

3.（建议）进行系统校准，使用标准刻度尺对图像进行像素-微米（μm/pixel）的标定，这是后续氧化孔径尺寸测量的基础

步骤二：样品放置与对焦

1.将VCSEL样品置于显微镜载物台上

2.先在低倍率下找到目标测量区域，再切换到高倍率物镜

3.精细调节焦距，直至VCSEL氧化孔径的边界在图像中达到清晰状态。边界通常会呈现为一个明暗变化的环

步骤三：图像采集与观测

1.调整光照强度和相机增益，确保图像有良好的对比度且不过曝

2.观测整个视场，评估氧化层的形貌特征：

形状：是否为规则的圆形？有无变形？

均匀性：孔径边缘的宽度和对比度是否均匀一致？

完整性：是否存在氧化层缺失、不规则或断裂等情况？

3.采集并保存清晰的静态图像

步骤四：孔径测量与分析

1.使用系统自带或兼容的图像分析软件

2.在采集到的图像上，手动或利用自动边缘检测功能标定出氧化孔径边界

3.软件将根据之前的标定，自动计算出孔径的直径（对于圆形设计）或关键尺寸（对于非规则形状）

4.对于阵列：移动样品台或利用电机驱动扫描多个单元，重复上述测量步骤，快速统计孔径尺寸均匀性和中心间距等参数

关键词：VCSEL氧化层形貌分析，氧化孔径尺寸测量，半导体工艺检测，激光器质量控制

四、交付结果

清晰红外反射图像：清晰显示VCSEL氧化孔径的形貌

量化数据：

单个孔径的直径（μm）

阵列的孔径尺寸分布统计（平均值、标准差、均匀性）

阵列的孔径中心间距（Pitch）

形貌评估报告：关于氧化层形状规则性和是否存在异常的定性描述

关键词：VCSEL表征，氧化孔径分析报告，半导体测试数据，激光器性能评估

五、方案特点与适用范围

特点：

1.非接触测量：不接触、不通电，对样品无损伤

2.检测效率高：制样简单，测量流程快，适合线上批量检测

3.结果直观：直接观测物理结构，提供微米级的尺寸测量

4.独立于电学测试：无需知晓阈值电流，可在封装前任何阶段进行

适用范围：

1.测量的是物理孔径，而非通电后的工作电流孔径（两者通常高度相关，但可能存在细微差异）

2.成像质量依赖于氧化层与周围材料的反射率对比度。对于对比度较低的特定材料体系，图像效果可能需要进行优化

3.无法直接获取器件的电学或光电性能参数

关键词：VCSEL非破坏性测试，氧化孔径检测方案，车载激光雷达检测，半导体失效分析

此方案专注于满足对905nm车载激光雷达VCSEL氧化孔径进行非破坏性形貌计量和尺寸监控的特定需求，为垂直腔面发射激光器的研发和质量控制提供有效的检测手段。苏州卡斯图电子有限公司是一家专业研发生产近红外显微镜的厂家，可根据客户不同需求，定制差异化的近红外显微镜。