光电子半导体材料的整面的光学表征的方法和执行该方法的设备技术

提出一种用于光电子半导体材料(1)的整面的光学表征的方法，所述半导体材料设置用于制造多个光电子半导体芯片并且所述半导体材料具有给定半导体材料(1)的特征波长的带隙，所述方法具有下述步骤：A)用具有小于半导体材料(1)的特征波长的激发波长的光(20)整面地辐照光电子半导体材料(1)的主表面(11)，以在半导体材料(1)中产生电子空穴对；B)整面地检测通过电子空穴对复合从半导体材料(1)的主表面(11)放射的、具有特征波长的复合辐射(30)。此外，提出一种用于执行该方法的设备(100)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本专利申请要求德国专利申请102013112885.8的优先权，其公开内容通过引用结合于此。
提出一种用于光电子半导体材料的光学表征的方法和一种用于执行该方法的设备。
技术介绍
在制造光电子半导体芯片、例如发光二极管芯片时需要的是，将所述半导体芯片在制造期间和/或在制成之后检查其功能。为此，例如能够应用表征过程，其中整个的外延晶片或芯片薄片(Chipscheibe)连续地通过检验器测量和/或超声波检查来测量。然而，这种过工艺检查由于各个芯片的连续的处理而持续相对长的时间并且与之相应是成本密集的。因此，通常只要可行，就不表征整个晶片，而是仅研究所选择的芯片或在芯片薄片上的区域，以便通过这种抽样式的选择来节省时间。在一些工艺检查中，这种抽样当然是不可行的，使得在这些情况下仍必须连续地处理所有芯片，这意味着显著的时间耗费。此外，例如在经由导电的衬底接触的芯片类型中存在下述问题，即所述芯片类型通常在从晶片复合物中分离之后立即设置在电绝缘的载体上，使得芯片下侧电绝缘进而不能经由电接触执行功能检查。此外，在外延的晶片和芯片中存在一系列的形貌的特征，仅助于常规的方法仅仅能够困难地检测或完全不能检测所述特征。
技术实现思路
特定的实施方式的至少一个目的是，提出一种用于光电子半导体材料的光学的表征的方法。特定的实施方式的至少一个另外的目的是，提出一种用于执行该方法的设备。所述目的通过根据独立权利要求的方法和主题实现。方法的和主题的有利的实施方式和改进方案是从属权利要求的特征并且还从下面的描述和附图中得到。根据方法的至少一个实施方式，对光电子半导体材料进行光学的表征。尤其，提出用于光电子半导体材料的整面的光学的表征的方法，所述光电子半导体材料设置用于制造多个光电子半导体芯片。半导体材料优选通过光电子半导体芯片的半导体层序列形成。这种半导体层序列通常生长在生长衬底晶片上，设有电接触层并且分割为各个光电子半导体芯片。如在下文中所描述的那样，能够在生长之后或在之后的方法步骤之后立即执行在此所描述的方法。光电子半导体芯片例如能够构成为发光二极管，其具有发光二极管芯片或以发光二极管芯片的形式构成，所述发光二极管芯片具有有源层，所述有源层在半导体芯片运行时放射光。此外，光电子半导体芯片也能够是光电二极管芯片，所述光电二极管芯片具有有源层，所述有源层适合于将光转换为电荷。由于所述光电子半导体芯片外延地生长在生长衬底晶片上，光电子半导体材料具有带有朝向生长衬底和背离生长衬底的主表面的面状的构成方案，所述主表面垂直于半导体层的生长方向进而平行于半导体层的主延伸平面构成。主表面的特征尤其在于，半导体材料沿着平行于主表面的方向的伸展比垂直于其的伸展明显更大、即比半导体材料的厚度明显更大。整面的光学的表征在此和在下文中理解为如下表征方法，其中不仅研究平行于光电子半导体材料的主表面的平面的各个区域，而且同时能够在整个主表面之上借助于光学机构表征半导体材料。因为光电子半导体材料设置用于制造多个光电子半导体层片，由此在这里所描述的整面的光学的表征中能够并行地研究制成形式的或还有尚未制成形式的多个光电子半导体芯片。尤其，光电子半导体材料能够是III-V族化合物半导体材料。III-V族化合物半导体材料具有至少一个选自第三主族中的元素，例如B、Al、Ga、In和选自第五主族中的元素，例如N、P、As。尤其，术语III-V族化合物半导体材料包括二元的、三元的和四元的化合物的组，所述化合物包含至少一个选自第三主族中的元素和至少一个选自第五主族中的元素，例如氮化物化合物半导体材料、磷化物化合物半导体材料或砷化物化合物半导体材料。这种二元的、三元的或四元的化合物例如还能够具有一种或多种掺杂物以及附加的组成部分。例如，半导体材料能够具有基于InGaAlN的半导体层序列。基于InGaAlN的半导体芯片、半导体材料和半导体层序列尤其是如下半导体芯片、半导体材料和半导体层序列：其中外延制造的半导体层序列通常具有由不同的单层构成的层序列，所述半导体层序列包含至少一个单层，所述单层具有由III-V族化合物半导体材料体系InxAlyGa1-x-yN构成的材料，其中0≤x≤1，0≤y≤1并且x+y≤1。具有至少一个基于InGaAlN的有源层的半导体层序列例如能够优选发射或检测在紫外至绿色的波长范围中的电磁辐射。此外，半导体材料能够具有基于InGaAlP的半导体层序列。也就是说，半导体层序列能够具有不同的单层，其中至少一个单层具有由III-V族化合物半导体材料体系InxAlyGa1-x-yP构成的材料，其中0≤x≤1，0≤y≤1并且x+y≤1。具有基于InGaAlP的至少一个有源层的半导体层序列或半导体芯片例如能够优选发射或检测具有在绿色至红色的波长范围中的电磁辐射。此外，半导体材料能够具有基于其他III-V族化合物半导体材料体系的半导体层序列、例如基于AlGaAs的材料，或基于II-VI族化合物半导体材料体系的半导体层序列。尤其，具有基于AlGaAs材料的有源层能够适合于发射或检测在红色的至红外的波长范围中的电磁辐射。根据材料选择，光电子半导体材料具有如下带隙，通过所述带隙给定半导体材料的特征波长。尤其，半导体材料能够具有带有有源层的半导体层序列，所述有源层具有如下带隙，通过所述带隙给定半导体材料的特征波长。特征波长尤其能够根据材料选择位于前述波长范围中的一个中。特征波长例如能够表示在发光二极管芯片的情况下的半导体材料的发射光谱的或在光电二极管芯片的情况下的半导体材料的吸收光谱的最强强度的波长、平均波长或在各个光谱的强度上加权的平均波长。根据另一实施方式，通过半导体材料的主表面进行半导体材料的整面的光学的表征。这尤其能够意味着，为了光学的表征，光经由主表面射入到半导体材料上。此外，能够由同一主表面检测用于光学的表征的由半导体材料放射的光。根据另一实施方式，半导体材料施加在载体上。半导体材料的主表面优选能够通过半导体材料的背离载体的主表面形成，其中通过所述主表面进行半导体材料的表征。载体例如能够通过衬底晶片形成。如果借助于设置在生长衬底晶片上的半导体材料执行在下文中详细阐述的方法，那么半导体材料的主表面能够通过生长的半导体层序列的背离生长衬底晶片的表面形成。此外也可行的是，在外延地生长半导体材料之后将所述半导体材本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于光电子的半导体材料(1)的整面的光学表征的方法，所述半导体材料设置用于制造多个光电子半导体芯片并且所述半导体材料具有给出所述半导体材料(1)的特征波长的带隙，所述方法具有下述步骤：A)用具有小于所述半导体材料(1)的特征波长的激发波长的光(20)整面地辐照所述光电子的半导体材料(1)的主表面(11)，以在所述半导体材料(1)中产生电子空穴对；B)整面地检测通过所述电子空穴对的复合从所述半导体材料(1)的所述主表面(11)放射的、具有特征波长的复合辐射(30)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.21 DE 102013112885.81.一种用于光电子的半导体材料(1)的整面的光学表征的方法，
所述半导体材料设置用于制造多个光电子半导体芯片并且所述半导体
材料具有给出所述半导体材料(1)的特征波长的带隙，所述方法具有
下述步骤：
A)用具有小于所述半导体材料(1)的特征波长的激发波长的光(20)
整面地辐照所述光电子的半导体材料(1)的主表面(11)，以在所述半
导体材料(1)中产生电子空穴对；
B)整面地检测通过所述电子空穴对的复合从所述半导体材料(1)
的所述主表面(11)放射的、具有特征波长的复合辐射(30)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中将所述半导体材料(1)施加
在载体(4)上，所述载体通过衬底晶片(14)形成。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中将所述半导体材料(1)
划分为至少部分地彼此分离的功能区域(10)。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中所述半导体材料
(1)分割为完全彼此分离的功能区域(10)，所述功能区域设置在共同
的载体(4)上。
5.根据权利要求4所述的方法，其中通过激光分离进行分割。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的方法，其中所述半导体材料
(1)的所述功能区域(10)中的每个是光电子半导体芯片的部分。
7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中借助于照相机(3)
检测复合辐射，所述照相机拍摄所述半导体材料(1)的通过所述复合
辐射照亮的整个所述主表面(11)的图像。
8.根据权利要求7所述的方法，其中以计算机辅助的方式评估所
述图像。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中所述半导体材料

\t(1)的所述特征波长在蓝色的至绿色的光谱范围中，并且所述激发波
长在紫外的光谱范围中。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中所述半导体材
料(1)的所述特征波长在黄色至红色的光谱范围中，以及所述激发波
长在绿色的光谱范围中。
11.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中所述半导体材
料(1)的所述特征波长在红外的光谱范围中，以及所述激发波长在近
...

【专利技术属性】
技术研发人员：延斯·埃贝克，西格马尔·库格勒，托比亚斯·迈耶，马蒂亚斯·彼得，
申请(专利权)人：欧司朗光电半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE