[發(fā)明專利]一種micro LED芯片的顯微拉曼結合光致發(fā)光檢測裝置及其方法

有效

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• 申請日: 2020-04-30
• 公開（公告）號: CN111443073B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發(fā)明（設計）人: 陳志忠;潘祚堅;焦飛;張樹霖;康香寧;陳怡帆;詹景麟;陳毅勇;聶靖昕;沈波
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65;G01N21/64
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理有限公司 11360
• 代理人: 王巖

本發(fā)明公開了一種micro LED芯片的顯微拉曼結合光致發(fā)光檢測裝置及其方法。本發(fā)明將多面棱鏡與CCD面陣探測器結合，從而將一維排列的光斑陣列采用二維面陣的CCD面陣探測器接收，得到每一個光斑的光譜分布，不需要復雜的激光頻率調制和信號解調技術，即能夠得到光學性質和電學性質，極大地提高掃描速度；采用布儒斯特角入射、雙柱面透鏡光束整形以及棱鏡分光計減少光柵引起的次峰雜散譜，使得雜散譜的抑制水平顯著提升；將光致發(fā)光檢測和拉曼檢測結合，光致發(fā)光檢測提供發(fā)光波長和亮度信息，拉曼檢測給出電學性質，彌補了光致發(fā)光檢測準確度不足的問題。

技術領域

本發(fā)明涉及半導體器件領域，具體涉及一種micro LED芯片的顯微拉曼結合光致發(fā)光檢測裝置及其檢測方法。

背景技術

目前發(fā)光二極管(LED)芯片微縮化趨勢明顯，在顯示領域micro LED的芯片尺寸減小到50微米以下，相比于LCD和OLED在亮度、分辨率、能耗和響應速度等方面都有著明顯的優(yōu)勢。為保證micro LED芯片的生產良率，檢測是至關重要的環(huán)節(jié)，通常LED芯片檢測的主要參數(shù)包括主波長、亮度、正向偏壓、反向漏電、短路和斷路等。光致發(fā)光(Photoluminescence；PL)掃描繪圖(mapping)技術是常用的檢測方法，光致發(fā)光檢測能夠直接給出micro LED芯片的發(fā)光波長和亮度信息，但缺乏對LED芯片的電學性能的判斷，因此需要將光致發(fā)光檢測與其他檢測手段結合來提高檢測的準確性。由于micro LED芯片尺寸降低到50μm以下，單個顯示屏芯片數(shù)量增加到上百萬到千萬量級，而目前相應的LED芯片檢測技術在分辨率和檢測速度方面難以達到要求。因此目前需要一種快速、準確且分辨率高的檢測手段來滿足micro LED芯片的檢測需求。

拉曼光譜記錄了物質結構中的電子躍遷信息，這種躍遷與分子振動、轉動有直接的聯(lián)系，被測物質的溫度、應力等均會引起分子振動、轉動的變化，這些變化會直接在拉曼光譜中反應出來。因此拉曼光譜是研究物質結構的一種常用光譜，拉曼檢測技術已經廣泛用于制藥、集成電路等工業(yè)產線上的半成品或成品的應力、組分、結構、溫度測量。拉曼檢測不需要對樣品進行前處理，具有靈敏度高、操作簡便、高速測量、無損傷、指紋譜等優(yōu)點。顯微拉曼光譜儀(μ-Raman)將拉曼光譜儀和光學顯微鏡相結合，能夠將空間分辨率有效地提高到微米量級。

由于拉曼散射信號微弱，其散射強度一般為入射光強度的10^-10，因此排除雜散光對拉曼信號的影響尤為重要。雜散光包含非激發(fā)光波長的光、瑞利光以及光致發(fā)光等，其中瑞利光和光致發(fā)光的強度均是拉曼散射光強度的10⁶倍以上。通過照明光路的光闌、濾光片以及收集光路中的陷波濾光片可以去除大部分的非激發(fā)光波長的光及瑞利光等。由于拉曼頻移不隨激發(fā)波長的變化而改變，因此可以通過改變激發(fā)波長來消除光致發(fā)光的影響。但是內光路使用光柵分光計，低波數(shù)區(qū)仍然存在強烈的由瑞利散射次峰導致強烈雜散譜(J.Raman Spect.49,1968-1971(2018))。這種由光柵本征特征引起的雜散光在商用機器中沒有有效的消除，導致在拉曼位移100cm^-1以下的信噪比較差。