一种LED芯片/晶圆的非接触式检测方法技术

本发明专利技术涉及一种ＬＥＤ芯片／晶圆的非接触式检测方法，特别是一种用于未封装的单个ＬＥＤ芯片或者有多个ＬＥＤ芯片的晶圆的检测方法。它通过检测控制和信号采集处理单元（９）控制光源（７）发射激励光束（４）照射在待测ＬＥＤ芯片／晶圆（２）的ＰＮ结（１）上，ＰＮ结（１）上形成的自发光（３）由会聚透镜组（６）会聚至光电转换器（８），光电转换器（８）将光信号转换成电信号，送入检测控制和信号采集处理单元（９）进行处理来实现对ＬＥＤ芯片／晶圆的检测。采用本发明专利技术所述方法可以对ＬＥＤ芯片／晶圆的ＰＮ结功能状态进行检测；还可以不接触ＬＥＤ芯片／晶圆实现对ＬＥＤ芯片／晶圆性能参数的检测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种LED芯片/晶圆的检测方法，特别是一种用于未封装的单个LED芯 片或者有多个LED芯片的晶圆的非接触式检测方法。
技术介绍
LED ( Light Emitting Diode )以其固有的特点，如省电、寿命长、耐震动，响应 速度快、冷光源等特点，广泛应用于指示灯、信号灯、显示屏、景观照明等领域，但是 由于种种原因LED照明还不能普及化，其中价格昂贵是制约LED照明光源普及化的主 要因素，而LED芯片的封装是LED成品生产的主要成本源，只有提高封装后的成品率， 才能降低LED产品的生产成本，这样封装前的芯片检测就是LED批量生产的一项必要 的工艺程序。美国专利技术专利US006670820B2公开了一种用于半导体材料及器件电致发光特性检测 的方法和仪器。其检测原理是在LED芯片的上下表面施加激发光，使PN结结构中的p 区和n区中产生非平衡载流子；再在p区和n区之间施加一正向偏置的电压，形成牵引 电场，吸引p区的空穴和n区的电子向中间的有源区运动，然后在有源区发生辐射复合， 产生复合发光，所加偏置电压低于LED的导通门限，对非平衡载流子即电子一空穴对的 产生影响较小，可以忽略；用光接收器件如光电二极管接收芯片有源区的复合发光，再 结合激发光的强度和芯片的吸收系数，计算出光生载流子的浓度，结合有源区的复合发 光量和实际光注入并到达有源区的载流子浓度，就可以定量分析出所测LED芯片的电致 发光性能。该检测属于芯片级检测，并且需要直接接触芯片施加偏置电压。中国专利技术专利申请02123646.1公开了一种LED外延片电致发光无损检测方法。该发 明公布为进行电致发光检测，在外延片表面安置两个电极，其一为固定的负电极(接电 源负极)，其二为正电极，将一高压恒流源加在两个电极之间，通过将正电极在表面上移 动完成整个外延片发光质量的检测，得到外延片整片的电致发光质量。通过该方法还可 以得到正向导通电压、反向漏电流等对于LED外延片而言非常重要的电学参数。另外， 中国专利技术专利申请01112096.7公开了一种半导体基片品质评价的方法和装置。用一种激 发光断续照射待测半导体基片表面，从而诱发半导体基片的光致发光，将基片的光致发 光强度转变为电信号，再由接收及检测器件接收并检测。通过外延片的光致发光平均强度的变化得到光致发光的衰减时间常数，从而准确地评价半导体基片中的杂质和缺陷。 这两个专利都是针对LED外延片进行的检测。中国专利技术专利200510034935.2公开了一种发光二极管的自动化测试系统及方法。该 测试装置可以测试封装完成后的LED成品的电流电压的电性参数，闸流和光学参数。中国技术专利02265834.3公开的发光二极管平均发光强度测试仪和中国专利技术专 利02136269.6公开的发光二极管平均发光强度的测量装置则主要针对LED的发光光度进 行测试。这几种检测技术都是针对LED成品进行检测。可以看到，目前已有的LED检测方法及设备主要用于LED外延层检测和成品检测。 而对于LED芯片的检测，由于检测探针必须要接触芯片，容易造成芯片的污染甚至损坏， 且测试探针本身为易耗件，增加了生产成本，因此较难为LED大批量生产过程接受采用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种不直接接触芯片的LED芯片/晶圆的检测方法，它能在 LED芯片封装前，LED晶圆切割前，不接触LED芯片/晶圆本身而快速地检测LED芯片 /晶圆的功能状态和性能参数。当光照射在PN结上，能量大于禁带宽度的光子会激发本征吸收，在结的两边产生 电子空穴对。由于PN结势垒区存在较强的内建电场，结两边的光生少数载流子受该场 的作用，各自向对方区域方向运动。p区的电子向n区运动，n区的空穴向p区运动，降 低了PN结的势垒，于是在PN结两端形成光生电动势，这是PN结的光生伏特效应。当 PN结一直处于开路状态并受到光照射时，光生电荷会在势垒区蓄积，使PN结表现出电 容特性。势垒的降低破坏了 PN结内部载流子扩散运动和漂移运动之间原有的平衡。当 光生载流子的运动电流密度和多数载流子的扩散电流密度相等时，PN结两边建立起稳定 的电势差J^，此时，光生载流子的产生率等于电子空穴对的复合率。若光照不停止，光 生载流子不断产生，电子空穴对也会不断复合，复合就会引起LED PN结的发光。因此 在静态光照射下，只要光照不停止，PN结会有持续的自发光。然而，光照产生的电动势 始终是有限的，若小于二极管的死区电压，则正向电流非常小，LED的发光强度也将很 弱，可能不能被检测到。根据PN结的电压-电流特性，在正向偏压大于阈值(等于死区 电压值)后，其正向电流(多子扩散流密度)随偏置电压指数增加。若将恒定光照产生 的光生电动势作为LED的直流偏置电压，而利用一个交变磁场给LED提供一个小的交 流电压，则多子扩散流的峰值将会大大提高，相应的发光的峰值强度也会大大增强。并 且通过交变磁场的交流干预，会产生交变的发光，从频率上可和激励光(直流)相区别。另一方面，若PN结受到脉冲光照射，根据LEDPN结的发光原理，在光照结束的瞬 间，光生电动势将逐渐消失，蓄积的电荷会扩散，形成扩散电流，相当于PN结电容的 放电过程，这个瞬态过程中存在电子-空穴对的复合，因此会产生发光。由于放电的过程 极短，该发光过程是一个瞬态的过程。本专利技术正是依据PN结光电特性和LED PN结的发光功能，通过检测光照在LED芯 片的PN结上发生的光生伏特效应引起的自发光来实现对LED芯片功能状态和性能参数 的检测。本专利技术是这样实现的 一种LED芯片/晶圆的非接触式检测方法，其特征在于它 通过检测控制和信号采集处理单元控制光源发射激励光束照射在待测LED芯片/晶圆的 PN结上，光电转换器检测LED的PN结由于光照产生的自发光来实现LED芯片/晶圆的 检测。具体地说， 一种LED芯片/晶圆的非接触式检测方法，其特征在于它通过检测控制 和信号采集处理单元控制光源发射激励光束照射在待测LED芯片/晶圆的PN结上，PN 结上形成的自发光由会聚透镜组会聚至光电转换器，光电转换器将光信号转换成电信号， 送入检测控制和信号采集处理单元进行处理来实现对LED芯片/晶圆的检测。上述光源是与待测LED —样的LED光源或者波长小于待测LED波长的一切光源。本专利技术还给出一种检测方法，也就是上述方法中，在光照的同时，还将所述PN结 置于交变的磁场中，在PN结上形成的交变自发光，再由会聚透镜组会聚至光电转换器， 光电转换器将光信号转换成电信号，送入所述检测控制和信号采集处理单元进行处理来 实现对LED芯片的检测。其中，激励光是静态光；上述产生交变磁场的交变磁场产生器与上述检测控制和信 号采集处理单元电连接。本专利技术再给出一种LED芯片的非接触式检测方法，其特点在于它通过检测控制和 信号采集处理单元控制光源发射激励光束先透射过半透镜组，再照射在待测LED芯片的 PN结上，半透/半反镜组又将PN结上形成的自发瞬态光反射至会聚透镜组，会聚透镜组 再将光束会聚至光电转换器，光电转换器将光信号转换成电信号，送入检测控制和信号 采集处理单元进行处理来实现对LED芯片的检测。其中，激励光束为脉冲光。本专利技术具有的有益效果是 1、本专利技术可以对LED芯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＬＥＤ芯片／晶圆的非接触式检测方法，其特征在于：它通过检测控制和信号采集处理单元（９）控制光源（７）发射激励光束（４）照射在待测ＬＥＤ芯片（２）／晶圆的ＰＮ结（１）上，ＰＮ结（１）上形成的自发光（３）由会聚透镜组（６）会聚至光电转换器（８），光电转换器（８）将光信号转换成电信号，送入检测控制和信号采集处理单元（９）进行处理来实现对ＬＥＤ芯片／晶圆的检测。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李平，文玉梅，文静，李恋，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：85[中国|重庆]