使用光致發(fā)光成像檢驗發(fā)光半導(dǎo)體裝置的方法和設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于檢驗發(fā)光半導(dǎo)體裝置的方法和設(shè)備。所述半導(dǎo)體裝置用光源照射，其中所述發(fā)光半導(dǎo)體的至少一區(qū)域用一個波段的光照射。所述波段的光λA+λB可在待檢驗的所述發(fā)光半導(dǎo)體中產(chǎn)生電子-空穴對。通過物鏡檢測所述發(fā)光半導(dǎo)體發(fā)射的光λC的至少一部分。用對所發(fā)射光的波長敏感的相機的傳感器捕獲所述所發(fā)射光，其中所述所發(fā)射光的波長超過所述波段的寬度。將用所述傳感器捕獲的所述所發(fā)射光的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接糜谟嬎闼霭l(fā)光半導(dǎo)體的檢驗結(jié)果的計算機系統(tǒng)。
【專利說明】使用光致發(fā)光成像檢驗發(fā)光半導(dǎo)體裝置的方法和設(shè)備
[0001]相關(guān)申請案的交叉參考
[0002]本專利申請案主張在2011年6月24日提出申請的美國臨時專利申請案第61/500，987號的優(yōu)先權(quán)，所述申請案以引用方式并入本文中。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及用于在生產(chǎn)過程期間和之后檢驗發(fā)光半導(dǎo)體裝置的方法。發(fā)光半導(dǎo)體裝置可為LED。
[0004]本發(fā)明還涉及用于檢驗襯底上的發(fā)光半導(dǎo)體裝置的設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0005]固態(tài)照明(SSL)與常規(guī)照明相比具有若干優(yōu)點。主要優(yōu)點是功率消耗低、壽命長和形狀因子小。SSL的重要元件是LED (發(fā)光二極管)裸片/芯片。LED的基礎(chǔ)是半導(dǎo)體材料，其經(jīng)歷復(fù)雜的生產(chǎn)過程以獲得LED。在所述生產(chǎn)過程期間和之后實施若干度量和檢驗步驟。
[0006]通常使用探測系統(tǒng)實施LED的輸出功率的測量。在此系統(tǒng)中，制造每一 LED裸片的電觸點且另外(a.0.)實施所產(chǎn)生光輸出功率和任選地波長的測量。
[0007]國際專利申請案W098/11425揭示在室溫下且在有效時間內(nèi)使用光致發(fā)光檢測半導(dǎo)體或硅結(jié)構(gòu)中的缺陷的方法和設(shè)備。本發(fā)明采取使用高強度光束，所述光束優(yōu)選地具有介于0.1mm-0.5 μ m之間的光斑大小和104_109W/cm2的峰值或平均功率密度，以產(chǎn)生高濃度的電荷載流子，其電荷特性通過與半導(dǎo)體相互作用檢測半導(dǎo)體中的缺陷。通過產(chǎn)生半導(dǎo)體的光致發(fā)光圖像，這些缺陷可見?？蛇x擇若干波長以識別在選擇性深度處的缺陷，同時使用共聚焦光學(xué)器件。此方法利用具有極小光斑大小的一個或一個以上激光束探測極小體積的材料。
[0008]另一方法闡述于US-A-7，504, 642B2中，其中使用濾光和圖像計算產(chǎn)生一個或一個以上圖像以選擇性地產(chǎn)生晶片的一個所選層的缺陷圖像，同時試圖消除同一晶片的其它層的不期望影響。所述方法使用光致發(fā)光來識別樣品的一個或一個以上指定材料層中的缺陷。使用一個或一個以上濾光元件來濾除從樣品發(fā)射的預(yù)定波長的回光。選擇預(yù)定波長以使得僅檢測從樣品的一個或一個以上指定材料層發(fā)射的回光。另外或另一選擇為，可選擇引導(dǎo)到樣品中的入射光的波長以穿透樣品達給定深度，或僅激發(fā)樣品中的一個或一個以上所選材料層。因此，產(chǎn)生主要僅一個或一個以上指定材料層的缺陷數(shù)據(jù)特性。
[0009]國際專利申請案W02007/128060A1闡述基于光致發(fā)光的方法，所述方法用于基于兩個或兩個以上圖像中的若干區(qū)域的比較來測試間接帶隙(例如Si)半導(dǎo)體材料。所述方法適用于在間接帶隙半導(dǎo)體裝置(例如太陽能電池)中識別或測定空間分辨性質(zhì)。在一個實施例中，間接帶隙半導(dǎo)體裝置的空間分辨性質(zhì)是通過以下步驟測定:外部激發(fā)間接帶隙半導(dǎo)體裝置以使間接帶隙半導(dǎo)體裝置發(fā)光，捕獲間接帶隙半導(dǎo)體裝置響應(yīng)外部激發(fā)所發(fā)射的光的圖像，和基于一個或一個以上發(fā)光圖像中的區(qū)域的相對強度的比較來測定間接帶隙半導(dǎo)體裝置的空間分辨性質(zhì)。
[0010]隨著LED用于照明，LED的質(zhì)量控制正在變得愈來愈關(guān)鍵。重要的是，(例如)用于電視機的背照明的LED具有類似的強度。因此，需要實施LED的光輸出功率的質(zhì)量控制。到目前為止，通過電接觸LED(探測)且接著測量所發(fā)射光輸出功率進行此質(zhì)量控制。此具有若干缺點:在探測期間LED可受損，探測緩慢且需要額外工具。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的是提供用于在生產(chǎn)過程期間快速并可靠地測量LED所發(fā)射的光功率的方法。此外，所述方法應(yīng)易于使用且不應(yīng)影響或破壞待測量的LED。
[0012]所述目的是通過檢驗發(fā)光半導(dǎo)體裝置的方法實現(xiàn)，所述方法包括以下步驟:
[0013].利用光源以一個波段的光照射發(fā)光半導(dǎo)體的至少一區(qū)域，其中所述波段的光λ Α+λ B可在待檢驗的發(fā)光半導(dǎo)體中產(chǎn)生電子-空穴對；
[0014]?通過物鏡檢測由發(fā)光半導(dǎo)體發(fā)射的光λ c的至少一部分，其中利用對所發(fā)射光的波長敏感的相機的傳感器捕獲所發(fā)射光，且所發(fā)射光的波長超過所述波段的寬度；以及
[0015]?將傳感器捕獲的所發(fā)射光的數(shù)據(jù)傳送到計算機系統(tǒng)用于計算發(fā)光半導(dǎo)體的檢驗結(jié)果。
[0016]本發(fā)明的又一目的是提供在生產(chǎn)過程期間LED所發(fā)射光功率的設(shè)備。此外，設(shè)備應(yīng)易于使用且不應(yīng)影響或破壞待測量的LED。
`[0017]所述目的是通過用于檢驗襯底上的發(fā)光半導(dǎo)體裝置的設(shè)備來實現(xiàn)，所述設(shè)備包括:
[0018]?光源；
[0019].界定檢測光束路徑的物鏡；
[0020].具有定位于檢測光束路徑中的傳感器的相機，其用于經(jīng)由所述物鏡接收來自發(fā)光半導(dǎo)體裝置的光；其中傳感器寄存發(fā)光半導(dǎo)體裝置的灰度級值；
[0021].計算機系統(tǒng)，其用于從傳感器寄存的數(shù)據(jù)計算晶片圖；以及
[0022]?用以視覺顯示晶片圖的顯示器。
[0023]對于缺陷檢驗，光致發(fā)光效應(yīng)用作一種背光。此照明效應(yīng)能夠發(fā)現(xiàn)埋藏或至少在正常檢驗中不可見的缺陷。利用本發(fā)明的設(shè)置，也可在金屬化層中發(fā)現(xiàn)切口(指狀切口)或中斷。此外，本發(fā)明允許檢測LED的不均勻性。LED發(fā)射的光經(jīng)受空間灰度值分析。一些LED僅在一些部分中發(fā)光，而其它部分中不發(fā)光(例如:LED的拐角處的黑暗邊緣未照亮)。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的實施例，用配置為環(huán)形燈的光源照射發(fā)光半導(dǎo)體裝置。環(huán)形燈具有多個LED?？蓪⒌诙V光器定位于檢測光束路徑中。檢測光束路徑中的第二濾光器阻止入射光反射到達傳感器且至少λC波長通過第二濾光器。
[0025]本發(fā)明的又一實施例是將第一濾光器定位于光源的照明光束路徑中，且其經(jīng)設(shè)計以使波段λ A+λ B通過。第二濾光器在檢測光束路徑中且阻止入射光反射到達傳感器且至少波長λ C通過第二濾光器。在此情形下，物鏡界定照明光束路徑和檢測光束路徑。光源是同軸光源。
[0026]利用具有可在LED中產(chǎn)生電子空穴對的波長的光源照射一個或若干個LED裸片/芯片。LED發(fā)射的光(由電子空穴對和隨后重組過程引發(fā))是利用對所發(fā)射光的波長敏感的傳感器/相機捕獲。傳感器響應(yīng)(灰度值)是LED的光輸出的功率的量度且可(例如)用于根據(jù)LED的光輸出功率對LED進行分類。
[0027]用于發(fā)光半導(dǎo)體裝置或LED裸片/芯片的照明的波段的光λ A土 λ B是通過在照明光束路徑中在物鏡之前插入第一濾光器產(chǎn)生。將第二濾光器定位于檢測光束路徑中在物鏡之后，以使得僅發(fā)光半導(dǎo)體發(fā)射的光到達相機的傳感器。圖像獲取設(shè)置(尤其物鏡)包括光學(xué)顯微鏡。設(shè)備中可使用多種類型的照明用于發(fā)光半導(dǎo)體裝置或LED裸片/芯片的照明。光源可為同軸光源或環(huán)形燈。利用多個LED提供照明光。
[0028]本發(fā)明方法適于LED裸片/芯片，其是在襯底或晶片上的結(jié)構(gòu)。于是檢驗結(jié)果是由相機的傳感器檢測的LED或LED裸片/芯片的光輸出功率的量度。傳感器的輸出是像素矩陣的至少一個灰度值。灰度值的范圍建立LED裸片/芯片或發(fā)光半導(dǎo)體裝置中每一 LED的光輸出功率的函數(shù)。
[0029]本發(fā)明設(shè)備具有在Χ/Υ方向上移動具有LED裸片/芯片的襯底的載物臺。所述移動是通過計算機系統(tǒng)控制。借助相機與襯底之間的相對移動，相機的傳感器捕獲襯底的整個表面的圖像。將來自傳感器的數(shù)據(jù)發(fā)送到計算機系統(tǒng)，所述計算機系統(tǒng)計算具有LED裸片/芯片的表面的晶片圖。晶片圖展示于計算機系統(tǒng)的顯示器上，其中向每一級灰度值指派單獨顏色代碼。
[0030]每一 LED的光輸出功率的函數(shù)實施為查找表。在又一實施例中，函數(shù)實施為多項式。通過將LED樣品連接到電探測器來測量所述LED樣品的光輸出功率，從而進行查找表或多項式的校準(zhǔn)。
[0031]傳感器產(chǎn)生的檢驗結(jié)果是每一 LED的至少一個灰度值。根據(jù)LED的寄存的灰度值將所述LED的檢驗結(jié)果分成至少兩個值格。在又一形式中，傳感器產(chǎn)生的檢驗結(jié)果是每一LED裸片/芯片的至少兩個灰度值。一個LED裸片/芯片的灰度值的變化或差異用作LED裸片/芯片的質(zhì)量量度。
[0032]檢驗結(jié)果是每一 LED裸片/芯片的至少一個灰度值且方法包括以下步驟:
[0033].在相同條件下獲取每一 LED裸片/芯片的至少兩個檢驗圖像；
[0034].在不同照明強度和/或可配置的曝光設(shè)定下獲取所述圖像；
[0035].產(chǎn)生每一 LED裸片產(chǎn)生的所述灰度值的直方圖；以及
[0036].分析直方圖分布以建立合格或不合格準(zhǔn)則。
[0037]如前文所述，發(fā)光半導(dǎo)體裝置是LED裸片/芯片且電子空穴對的重組過程產(chǎn)生LED的發(fā)射光，所述電子空穴對是通過照射LED的作用層產(chǎn)生。所發(fā)射波長或波段具有如同向LED施加正向電壓一樣的類似波長或波段。
[0038]由于生產(chǎn)過程中的波動，LED芯片是根據(jù)若干準(zhǔn)則進行分類，所述準(zhǔn)則包含發(fā)射光的中心波長、發(fā)射光的功率等。
[0039]本發(fā)明將允許檢驗工具的快速且非接觸檢驗，LED制造商廣泛使用所述檢驗工具用于其它檢驗任務(wù)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0040]在以下本發(fā)明的詳細描述中現(xiàn)將結(jié)合附圖更全面地闡述本發(fā)明的性質(zhì)和操作模式。[0041]圖1是展示II1-N半導(dǎo)體材料系統(tǒng)的帶隙和相應(yīng)波長的表；
[0042]圖2是LED的典型層堆疊；
[0043]圖3是本發(fā)明用于照射一個或若干個LED裸片/芯片以檢測來自LED裸片/芯片的發(fā)射光的設(shè)備的實施例；
[0044]圖4是本發(fā)明用于照射一個或若干個LED裸片/芯片以檢測來自LED裸片/芯片的發(fā)射光的設(shè)備的又一實施例；
[0045]圖5是利用本發(fā)明設(shè)備產(chǎn)生的晶片圖的簡化視圖。
[0046]圖6a是利用正常照明來照射的LED裸片/芯片的晶片表面的圖像；
[0047]圖6b是在利用光致發(fā)光照明來照射的晶片上在LED裸片/芯片表面下方的InGaN-層的圖像；且
[0048]圖7是展示在光致發(fā)光設(shè)置中的LED裸片/芯片的圖像的晶片圖的示意性圖像。【具體實施方式】
[0049]在不同圖中，相同參考編號指相同元件。此外，在圖中僅展示對相應(yīng)圖的描述所必需的參考編號。所展示的實施例僅代表可如何實施本發(fā)明的實例。此不應(yīng)視為限制本發(fā)明。以下描述涉及LED裸片/芯片，不應(yīng)將此視為本發(fā)明的限制。對于所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見地，本發(fā)明一般來說適用于發(fā)光半導(dǎo)體材料。
[0050]圖1是展示II1-N半導(dǎo)體材料系統(tǒng)的帶隙和相應(yīng)波長的表100。所有半導(dǎo)體材料均展現(xiàn)所謂的光致發(fā)光效應(yīng)。當(dāng)用某一波長的光照射材料時會看到此效應(yīng)，且光束中的光子使電子從低能態(tài)達到高能態(tài)(將產(chǎn)生電子-空穴對)。此稱為光激發(fā)。傳入光束的能級應(yīng)高于高能態(tài)與低能態(tài)之間的差。此通常是半導(dǎo)體材料的帶隙能量。所產(chǎn)生的對將重組且重組過程將產(chǎn)生光子(放射性重組)或聲子(非放射性重組)。在例如GaN系統(tǒng)等大多數(shù)LED材料(其是直接半導(dǎo)體)中，放射性重組過程是主要過程。
[0051]圖2是LED的層堆疊101的典型表示。層堆疊101具有襯底3，其上形成有η型GaN的層102。η型GaN的層102載有InGaN MQff材料的中間層103。由ρ型GaN材料形成頂層104。為僅探測InGaN MQff的中間層103，激發(fā)光110不應(yīng)被中間層103周圍的η型GaN的層102和ρ型GaN的頂層104吸收。激發(fā)光110應(yīng)具有低于GaN能帶級的能級，此意味著波長超過359nm。對于被InGaN MQW材料的中間層103吸收的光，激發(fā)光110的能級應(yīng)超過2.75eV，即低于450nm。由InGaN MQW材料的中間層103產(chǎn)生的光120將具有約450nm的波長。在圖3中所描述的設(shè)備I中，使用白色光源7。因此，必須濾除光路徑中低于450nm的能級。此意指第一低通濾光器15 (僅使波長<450nm通過)。為產(chǎn)生清晰圖像且不受傳入光的反射干擾，在檢測光束路徑21中需要具有高通特性(即僅使450nm和更高波長通過)的額外第二濾光器。
[0052]圖3是設(shè)備I的實施例的示意圖，所述設(shè)備用于照射襯底3上的一個或若干個LED裸片/芯片5以檢測LED裸片/芯片5所發(fā)射光的波長。一個或若干個LED裸片/芯片5是用具有可在LED中產(chǎn)生電子空穴對的波長的光源7照射。用對所發(fā)射光的波長敏感的相機9捕獲LED所發(fā)射的光(由電子空穴對且隨后重組過程引發(fā))。相機9具有傳感器10且傳感器10的響應(yīng)(灰度值)是LED的光輸出的功率的量度且可(例如)用于根據(jù)LED的光輸出功率對LED進行分類。[0053]光源7是白光寬頻光譜光源，其用于照射具有LED裸片/芯片5的襯底3。來自光源7的光經(jīng)由光導(dǎo)8供應(yīng)給顯微鏡6。顯微鏡6界定照明光束路徑11。光束分離器12經(jīng)由物鏡14將照明光束路徑11引導(dǎo)到襯底3上的LED裸片/芯片5上。通過提供在照明光束路徑11中插入各別第一濾光器15的構(gòu)件(未展示)，選擇由光源7產(chǎn)生的寬頻光譜的某一部分。透射穿過物鏡14的光(入射光束)激發(fā)襯底3上的LED裸片/芯片5中的半導(dǎo)體材料。此可為(例如)如用于LED制造的直接帶隙材料，例如II1-V半導(dǎo)體材料。半導(dǎo)體材料將發(fā)射已知波長的光且此光收集于同一物鏡14中。物鏡14同樣界定檢測光束路徑21。
[0054]在檢測光束路徑21中，可定位第二濾光器16以確保僅由襯底3上的LED裸片/芯片5發(fā)射的光到達相機9和傳感器10。第二濾光器16阻止入射光反射到達相機9或傳感器10。將相機9的傳感器10收集的圖像數(shù)據(jù)饋送到計算機系統(tǒng)17，所述系統(tǒng)使用圖像處理軟件導(dǎo)出襯底3上每一 LED4的平均強度。計算機系統(tǒng)17計算晶片圖(參見圖4)。將顯示器18指派給計算機系統(tǒng)17用以視覺顯示晶片圖30，以繪制所有LED4和其在襯底3上的坐標(biāo)位置的結(jié)果，所述襯底在許多情形下是晶片。
[0055]光源7是同軸光源。光源7是環(huán)形燈較有利。照明光由多個LED提供。光源7配置為脈沖光源或連續(xù)光源。波段約束(λ A+ λ B)〈 λ C使用光學(xué)高通和/或低通和/或帶通濾光器來實施。傳感器10是線傳感器。相機9配置為TDI (時間延遲積分)線掃描相機。傳感器10也可為2-維傳感器，以便獲得區(qū)域掃描相機。 [0056]通過電子空穴對的重組過程產(chǎn)生LED裸片/芯片5或LED4的發(fā)射光，所述電子空穴對是通過照射產(chǎn)生。LED裸片/芯片5或LED4的發(fā)射光是通過電子空穴對的重組過程產(chǎn)生，所述電子空穴對是通過照射產(chǎn)生，所發(fā)射的光具有如同向LED裸片/芯片5或LED4施加正向電壓一樣的類似波長。重組過程發(fā)生在LED裸片/芯片5或LED4的作用層中。在藍色LED的情形下，實例實施方案將為λ A ^ 380nm、λ B ^ 20nm和λ C ^ 440nm。
[0057]進行校準(zhǔn)以使所測量的LED材料的平均強度與輸出功率(密度)數(shù)值相關(guān)聯(lián)。本發(fā)明設(shè)備I使用具有區(qū)域照射的白色光源。與此相反，先前技術(shù)裝置使用具有小光斑大小的常用激光束源，且使用相機作為檢測器。計算機系統(tǒng)17還控制X/Y-載物臺19。X/Y-載物臺19以控制方式移動襯底3以使得襯底的整個表面通過物鏡14成像到相機9的傳感器10上。記錄X/Y-載物臺19的位置以使視覺捕獲的數(shù)據(jù)與襯底3上的位置數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)并產(chǎn)生晶片圖30。
[0058]圖4是設(shè)備I的又一實施例，所述設(shè)備用于照射襯底3上的一個或若干個LED裸片/芯片5以檢測LED裸片/芯片5所發(fā)射的光的波長。根據(jù)此處所示的實施例，利用配置為環(huán)形光源的光源7照射LED裸片/芯片5。環(huán)形光源包括若干LED，其發(fā)射可在襯底3上的LED裸片/芯片5中產(chǎn)生電子空穴對的波長。利用對發(fā)射光的波長敏感的相機9捕獲由LED發(fā)射的光(通過電子空穴對且隨后重組過程引發(fā))。相機9具有傳感器10且傳感器10的響應(yīng)(灰度值)是LED的光輸出的功率的量度且可(例如)用于根據(jù)LED的光輸出功率對LED進行分類。
[0059]環(huán)形光源界定照明11，借助其照射襯底3上的LED裸片/芯片5上的某一區(qū)域。圖4中所示的實施例不需要用于LED裸片/芯片5的表面的照射11的第一濾光器15。環(huán)形光源的LED是以發(fā)射所需光以在半導(dǎo)體材料中產(chǎn)生電子空穴對的方式來驅(qū)動。半導(dǎo)體材料將發(fā)射已知波長的光且通過物鏡14收集此光。物鏡14也界定檢測光束路徑21。
[0060]圖5是利用本發(fā)明設(shè)備I產(chǎn)生的晶片圖30的簡化視圖。移動X/Y-載物臺19以使得獲得襯底3(晶片)的表面3a的整個圖像。計算機系統(tǒng)17將物鏡14獲取的個別圖像拼接在一起，以得到襯底3(晶片)的整個表面3a的代表圖。在如圖2中所示LED的層堆疊101的情形下，利用本發(fā)明設(shè)備I可見InGaN MQW的中間層103?，F(xiàn)在在ρ型GaN的頂層104下方的InGaN MQff的中間層103是可見的。計算晶片圖30以針對在襯底3 (晶片)上的坐標(biāo)位置繪制所有LED4的結(jié)果。進行校準(zhǔn)以使所測量的LED材料的平均強度與輸出功率(密度)數(shù)值相關(guān)聯(lián)。可使用不同灰度級進行表示。檢驗期間用插入的第一濾光器15和第二濾光器16獲取襯底3 (晶片)的表面3a的圖像。照明光的光斑大小(未展示)可大于LED裸片/芯片5的大小，因此可照射整個LED4且隨后相關(guān)(經(jīng)常后續(xù))測量是整個LED裸片/芯片5的特性的正確表示。
[0061]圖6a是具有LED裸片/芯片5的襯底3 (晶片)的表面3a的圖像，所述表面3a用正常照明(白光)照射。使用標(biāo)準(zhǔn)照明獲取具有LED裸片/芯片5的襯底3(晶片)的表面3a的圖像。利用此照明，所有LED裸片/芯片5看起來相同。圖6b是具有LED裸片/芯片5的襯底3(晶片)的表面3a的圖像，其中利用在照明光束路徑11中的第一濾光器15照射表面3a且利用在檢測光束路徑21中的第二濾光器16捕獲圖像。襯底3(晶片)的表面3a由于光致發(fā)光而發(fā)藍光,所述藍光是由LED裸片/芯片5產(chǎn)生。從圖6a與圖6b的比較可明白，利用光致發(fā)光設(shè)置，使得在“正?！被驑?biāo)準(zhǔn)照明設(shè)置(白光)下不可見的檢驗特征變得可見。在表面或P型GaN的頂層104下方的InGaN MQW的中間層103清晰可見。虛線的圓圈51指示LED裸片/芯片5在正常照明(白光)下具有相同外觀，但在光致發(fā)光設(shè)置下無響應(yīng)。當(dāng)使用標(biāo)準(zhǔn)照明設(shè)置(白光)時，所有LED裸片/芯片5具有相同灰度級值(GV);當(dāng)使用光致發(fā)光設(shè)置時，LED裸片/芯片5可具有明顯不同的GV響應(yīng)。
[0062]圖7是晶片圖30的屏幕截圖，其展示使用光致發(fā)光設(shè)置的LED裸片/芯片5在顯示器18上的圖像。使用在計算機系統(tǒng)17中實施的軟件(參見圖3或4)，可檢驗LED或LED裸片/芯片5圖像的性質(zhì)。此意味著可定位圖像上的個別LED裸片/芯片5，基于圖像處理測量某些性質(zhì)，且隨后使測量結(jié)果與每一個別LED裸片/芯片5相關(guān)聯(lián)。用基于規(guī)則的方格化(“RBB”)設(shè)置處方(recipe)。根據(jù)處方，根據(jù)襯底3上的整個LED裸片/芯片5的平均GV實施裸片/芯片5的分類。每一類具有單獨顏色代碼。在顯示器18的單獨部分31中，在從基于規(guī)則的方格化獲得的直方圖32中展示多個GV。檢驗具有LED裸片/芯片5的襯底3 (晶片)可展示簽名，從而可利用光致發(fā)光測量與正常檢驗設(shè)置所見完全不同的內(nèi)容。也可看出，可能相鄰的個別LED裸片/芯片5的響應(yīng)可與晶片級簽名無關(guān)。此明確表明，裸片級測量是LED制造的工藝改良的信息的大的額外來源。利用晶片圖30可展示，在使用光致發(fā)光設(shè)置測量具有LED的部分或完全處理的襯底3 (晶片)時，獲得每一個別LED的預(yù)期輸出功率的定量指示。
[0063]本發(fā)明方法適于檢驗在襯底3或晶片上構(gòu)造的至少一個LED裸片/芯片5或更普遍的發(fā)光半導(dǎo)體材料。利用波段(λ A土 λ B)照射至少一個LED裸片/芯片5的區(qū)域，所述波段可在待檢驗的LED裸片/芯片5中產(chǎn)生電子-空穴對。波段是用照明光束路徑11中的第一濾光器15獲得。用相機9的傳感器10捕獲LED裸片/芯片5所發(fā)射光的至少一部分。濾光器16可經(jīng)定位以確保僅襯底3上的LED裸片/芯片5所發(fā)射的光到達相機9和傳感器10,以使得傳感器10對發(fā)射光的波長(λ C+ λ D)敏感。波長λ C大于波長(λ A+ λ B)。檢驗結(jié)果是傳感器10的輸出，將所述輸出饋送到計算機系統(tǒng)17。
[0064]檢驗結(jié)果是LED或LED裸片/芯片5的光輸出功率的量度。傳感器10的輸出是至少一個像素的至少一個灰度值。通常，灰度值由像素的矩陣表示。每一 LED裸片/芯片5的灰度值的范圍(例如對于8位元計算機系統(tǒng)17來說)是在O到255之間。輸出功率是所測量的灰度值的函數(shù)。所述函數(shù)可實施為查找表或多項式。通過LED樣品在連接到電探測器時測量其光輸出功率進行查找表或多項式的校準(zhǔn)。
[0065]檢驗結(jié)果是每一 LED裸片/芯片5至少一個灰度值。此處根據(jù)LED的灰度值(至少一閾值)將LED分成至少兩個值格，且檢驗結(jié)果是每一 LED裸片/芯片5至少兩個灰度值，使用一個LED裸片/芯片5的灰度值的變化/差異作為LED裸片/芯片5的質(zhì)量量度。
[0066]檢驗結(jié)果是每一 LED裸片/芯片5至少一個灰度值，獲取每一 LED裸片/芯片5的多個檢驗圖像(至少兩個)以檢測所發(fā)射光的穩(wěn)定性和偏差。所有圖像可在相同條件下獲取或圖像可在不同照明強度和/或曝光設(shè)定下獲取。此意味著第一檢驗圖像是在條件A下獲取，第二檢驗圖像是在條件B下獲取，其中條件Α、Β等等可經(jīng)配置?？墒褂脕碜噪娞綔y器的結(jié)果進行參數(shù)的校準(zhǔn)。每一 LED裸片/芯片5產(chǎn)生灰度值的直方圖且通過分析直方圖分布分類為合格/不合格。實例:如果直方圖分布為雙模態(tài)，貝1J不合格。如果直方圖分布為單模態(tài)且具有低灰度值，則不合格。如果直方圖分布為單模態(tài)且具有大灰度值，則合格。以上方法中的一種可作為電探測器的前檢查/后檢查。
[0067]已參照特定實施例闡述本發(fā)明。然而，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)明了，可在不脫離所附權(quán)利要求書的范圍下作出改變和修改。
【權(quán)利要求】
1.一種用于檢驗發(fā)光半導(dǎo)體裝置的方法，其包括以下步驟: 用光源以一波段的光照射所述發(fā)光半導(dǎo)體的至少一區(qū)域，其中所述波段的光λΑ+λΒ可在待檢驗的所述發(fā)光半導(dǎo)體中產(chǎn)生電子-空穴對； 通過物鏡檢測由所述發(fā)光半導(dǎo)體發(fā)射的光λ。的至少一部分，其中用對所述所發(fā)射光的波長敏感的相機的傳感器捕獲所述所發(fā)射光，且所述所發(fā)射光的所述波長超過所述波段的寬度；以及 將利用所述傳感器捕獲的所述所發(fā)射光的數(shù)據(jù)傳送到用于計算發(fā)光半導(dǎo)體的檢驗結(jié)果的計算機系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述光源用由所述光源的多個LED產(chǎn)生的用于照明的所述波段的光λ Α+ λ Β直接照射所述發(fā)光半導(dǎo)體的所述區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中將第二濾光器定位于檢測光束路徑中在所述物鏡之后，以使得僅所述發(fā)光半導(dǎo)體發(fā)射的光到達所述相機的所述傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述光源穿過物鏡照射所述發(fā)光半導(dǎo)體的所述區(qū)域，其中通過在照明光束路徑中的所述物鏡之前插入第一濾光器來產(chǎn)生用于照明的所述波段的光λ Α+ λ B。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中將第二濾光器定位于檢測光束路徑中在所述物鏡之后，以使得僅所述發(fā)光半導(dǎo)體發(fā)射的光到達所述相機的所述傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述發(fā)光半導(dǎo)體是在襯底上構(gòu)造的多個LED裸片/芯片，且所述檢驗結(jié)果是由所述傳感器檢測的所述LED裸片/芯片中的LED的光輸出功率的量度。`
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述傳感器的輸出是像素矩陣的至少一個灰度值，且所述灰度值的范圍是所述LED裸片/芯片中的每一 LED的所述光輸出功率的函數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中載物臺移動具有所述LED裸片/芯片的所述襯底，且所述相機的所述傳感器捕獲所述襯底的整個表面的圖像，且具有所述LED裸片/芯片的所述表面的晶片圖展示于所述計算機系統(tǒng)的顯示器上，其中向每一級灰度值指派單獨顏色代碼。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中將所述函數(shù)實施為查找表。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中將所述函數(shù)實施為多項式。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的方法，其中通過將LED樣品連接到電探測器來測量所述LED樣品的光輸出功率而實施對查找表或所述多項式的校準(zhǔn)。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述檢驗結(jié)果是每一LED的至少一個灰度值，且根據(jù)所述LED的灰度值將所述LED的所述檢驗結(jié)果分為至少兩個值格。
13.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述檢驗結(jié)果是每一LED裸片/芯片的至少兩個灰度值，使用一個LED裸片/芯片的灰度值的變化或差異作為所述LED裸片/芯片的質(zhì)量量度。
14.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述檢驗結(jié)果是每一LED裸片/芯片的至少一個灰度值，且所述方法包括以下步驟: 在相同條件下獲取每一 LED裸片/芯片的至少兩個檢驗圖像； 和/或在不同照明強度和/或可配置的曝光設(shè)定下獲取所述圖像；產(chǎn)生每一 LED裸片產(chǎn)生的所述灰度值的直方圖；以及 分析所述直方圖分布以建立合格或不合格準(zhǔn)則。
15.一種用于檢驗襯底上的發(fā)光半導(dǎo)體裝置的設(shè)備，其包括: 光源； 界定檢測光束路徑的物鏡； 具有定位于所述檢測光束路徑中的傳感器的相機，其用于經(jīng)由所述物鏡接收來自所述發(fā)光半導(dǎo)體裝置的光；其中所述傳感器寄存所述發(fā)光半導(dǎo)體裝置的灰度級值； 計算機系統(tǒng)，其用于從所述傳感器寄存的數(shù)據(jù)計算晶片圖；以及 顯示器，其用以視覺顯示所述晶片圖。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中第二濾光器定位于所述檢測光束路徑中。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中所述檢測光束路徑中的所述第二濾光器阻止入射光的反射到達所述傳感器，且至少一波長λ c通過所述第二濾光器。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中所述光源是環(huán)形燈。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其中所述環(huán)形燈具有多個LED。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中所述光源的照明光束路徑中的第一濾光器經(jīng)設(shè)計以使波段λ Α+ λ B通過，且所述檢測光束路徑中的所述第二濾光器阻止所述入射光的所述反射到達所述傳感器，且至少一波長λ c通過所述第二濾光器。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中所述光源是同軸光源。
22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中所述光源是脈沖光源或連續(xù)光源。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中波段的約束(λΑ+λΒ)〈λ“吏用光學(xué)第一濾光器和第二濾光器來實施。
24.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中提供可在Χ/Υ方向上移動的載物臺且所述計算機系統(tǒng)提供所述載物臺的受控移動，以使得經(jīng)由所述相機的所述傳感器中的所述物鏡使所述襯底上的所述發(fā)光半導(dǎo)體裝置的整個表面成像。
25.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中所述發(fā)光半導(dǎo)體裝置是LED裸片/芯片，且所述LED的所發(fā)射光是通過在所述LED的作用層中的照射所產(chǎn)生的電子空穴對的重組過程而引發(fā)，且所述所發(fā)射光具有如同向所述LED施加正向電壓一樣的類似波長。
26.一種用于檢驗襯底上的發(fā)光半導(dǎo)體裝置的設(shè)備，其包括: 光源，其配置為環(huán)形光源； 界定檢測光束路徑的物鏡； 具有定位于所述檢測光束路徑中的傳感器的相機，其用于經(jīng)由所述物鏡和第二濾光器接收來自所述發(fā)光半導(dǎo)體裝置的光；其中所述傳感器寄存所述發(fā)光半導(dǎo)體裝置的灰度級值； 計算機系統(tǒng)，其用于從所述傳感器寄存的數(shù)據(jù)計算晶片圖；以及 顯示器，其用以視覺顯示所述晶片圖。
27.一種用于檢驗襯底上的發(fā)光半導(dǎo)體裝置的設(shè)備，其包括: 光源，其為同軸光源； 界定照明光束路徑的物鏡，其中第一濾光器可定位于所述照明光束路徑中的所述物鏡之前；具有定位于檢測光束路徑中的傳感器的相機，其用于經(jīng)由所述物鏡和第二濾光器接收來自所述發(fā)光半導(dǎo)體裝置的光；其中所述傳感器寄存所述發(fā)光半導(dǎo)體裝置的灰度級值；計算機系統(tǒng)，其用于從所述傳感器寄存的數(shù)據(jù)計算晶片圖；以及顯示器，其用以視 覺顯示所述晶片圖。
【文檔編號】H01L21/66GK103765567SQ201280040779
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2012年6月18日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月24日
【發(fā)明者】史蒂文·布伊肯斯, 湯姆·馬里富特 申請人:科磊股份有限公司