TWI557407B - 晶粒檢測方法 - Google Patents

Description

晶粒檢測方法

本發明係關於一種晶粒檢測方法，且特別係關於一種晶粒檢測方法，其提供一可發出一第一光線之第一光源位於第一待測晶粒下方，其中部份第一光線經由第一待測晶粒之一側表面入射第一待測晶粒，部份第一光線經由第一待測晶粒之一下表面入射第一待測晶粒。

發光二極體(Light Emitting Diode,LED)係為固態半導體發光元件，其優點為功耗低，產生的熱能低，工作壽命長，防震，體積小，反應速度快和具有良好的光電特性，例如穩定的發光波長。因此發光二極體被廣泛應用於家用電器，設備指示燈，及光電產品等。

在發光二極體的半導體製程中，往往會因為一些無法避免的原因形成缺陷，因此為了維持產品品質的穩定，在進行半導體製程時，需針對所生產的產品依客戶或使用者需求規格進行缺陷檢測，再根據檢測的結果將不符合客戶或使用者需求規格的產品檢出，或是分析造成缺陷的原因，再藉由製程參數的調整來避 免或減少缺陷的產生，以達到提升製程良率以及可靠度的目的。

本發明係提供一種晶粒檢測方法，包含：提供一第一待測晶粒，包含一下表面、一側表面和一上表面；以及提供一可發出一第一光線之第一光源位於第一待測晶粒下方，其中部份第一光線經由側表面入射第一待測晶粒，部份第一光線經由下表面入射第一待測晶粒。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

1‧‧‧晶粒檢測裝置

2‧‧‧晶粒承載部

3‧‧‧晶粒

3a‧‧‧標準晶粒

3b‧‧‧第一待測晶粒

d‧‧‧切割道

S1‧‧‧下表面

S2‧‧‧側表面

S3‧‧‧上表面

11‧‧‧感光元件

12‧‧‧第四光源

121‧‧‧第四光線

13‧‧‧第二光源

131‧‧‧第二光線

14‧‧‧第一光源

141‧‧‧第一光線

15‧‧‧第三光源

151‧‧‧第三光線

30‧‧‧半導體疊層

31‧‧‧第一型半導體層

32‧‧‧第二型半導體層

33‧‧‧主動層

34‧‧‧反射結構

35a‧‧‧電極結構

35b‧‧‧電極結構

351‧‧‧缺陷

36‧‧‧基板

5‧‧‧待測晶粒

50‧‧‧電極墊

51‧‧‧半導體疊層

6‧‧‧待測晶粒

60‧‧‧電極墊

61‧‧‧半導體疊層

61a‧‧‧影像

7‧‧‧標準晶粒

70‧‧‧電極墊

71‧‧‧半導體疊層

71a‧‧‧影像

61b‧‧‧缺陷影像

7a‧‧‧第一方向

7b‧‧‧第二方向

第1圖係本發明一實施例中所揭示之晶粒檢測裝置的示意圖。

第2A圖係本發明一實施例所揭示之標準晶粒的一電極結構之上視圖。

第2B圖係本發明一實施例所揭示之晶粒檢測裝置的部份示意圖。

第3A圖係本發明一實施例所揭示之待測晶粒的一電極結構之上視圖。

第3B圖係本發明一實施例所揭示之晶粒檢測裝置的部份示 意圖。

第4圖係本發明一實施例所揭示之晶粒檢測方法之流程圖。

第5圖係本發明依據一標準晶粒的一影像示意圖。

第6圖係本發明依據一待測晶粒的一影像示意圖。

第7圖係本發明依據一待測晶粒的一影像示意圖。

第8A圖係本發明依據一標準晶粒的一影像示意圖。

第8B圖係本發明依據一待測晶粒的一影像示意圖。

第8C圖係本發明依據一待測晶粒的一缺陷面積示意圖。

第9圖係本發明一實施例中所揭示之晶粒檢測結果。

為了使本發明之敘述更加詳盡與完備，請參照下列實施例之描述並配合相關圖示。惟，以下所示之實施例係用於例示本發明之發光元件，並非將本發明限定於以下之實施例。又，本說明書記載於實施例中的構成零件之尺寸、材質、形狀、相對配置等在沒有限定之記載下，本發明之範圍並非限定於此，而僅是單純之說明而已。且各圖示所示構件之大小或位置關係等，會由於為了明確說明有加以誇大之情形。更且，於以下之描述中，為了適切省略詳細說明，對於同一或同性質之構件用同一名稱、符號顯示。

一光電元件，例如發光二極體，其製造係由一晶圓經過前段製程中的鍍膜、黃光微影製程定義後，再經過切割步驟，最 後形成複數顆獨立的晶粒。此複數顆獨立的晶粒需依客戶或使用者需求規格，再經過一連串的晶粒檢測，將不符合客戶或使用者需求規格的晶粒揀出。於本發明之一實施例中，此晶圓包括用以成長磷化鋁鎵銦(AlGaInP)之砷化鎵(GaAs)晶圓，或用以成長氮化銦鎵(InGaN)之藍寶石(Al₂O₃)晶圓、氮化鎵(GaN)晶圓或碳化矽(SiC)晶圓，或用以成長III-V族太陽能電池疊層之矽晶圓、鍺晶圓、或砷化鎵晶圓。於此晶圓上可利用有機金屬化學氣相沉積法(MOCVD)、分子束磊晶(MBE)、氫化物氣相沉積法(HVPE)、蒸鍍法或離子電鍍方法形成一具有光電特性之半導體疊層，例如發光(light-emitting)疊層或光伏(photovoltaic)疊層。在晶圓磊晶完成後，會經過蒸鍍製程形成電極，再經過黃光、蝕刻製程形成切割道，最後沿著切割道經過刀切或雷射切割步驟，使各晶粒彼此分離，即形成複數顆獨立的晶粒。

承上所述，晶圓經過切割形成複數顆獨立的晶粒後，此 複數顆獨立的晶粒可貼附於一晶粒承載部，其中晶粒承載部可為具有黏性或是延展性之膠材，例如藍膜膠帶或紫外光膠帶，於本發明之一實施例中是選用藍膜膠帶做為晶粒承載部。前述之切割步驟亦可於晶圓貼附於晶粒承載部之後再進行。第1圖係本發明一實施例中所揭示之晶粒檢測裝置1的示意圖。如第1圖所示，以單顆待測晶粒為例，晶粒檢測裝置1包含一第一待測晶粒3b、一晶粒承載部2以承載第一待測晶粒3b，其中第一待測晶粒3b包含一下表面S1、一上表面S3以及一側表面S2。晶粒檢測裝置1包含 一背向光裝置100和一正向光裝置110以檢測晶粒缺陷，其中背向光裝置100位於晶粒承載部2下方，正向光裝置110位於晶粒承載部2上方。背向光裝置100包含一可發出一第一光線141之第一光源14位於第一待測晶粒3b下方、一可發出一第二光線131之第二光源13位於第一待測晶粒3b下方，其中第一光線141係以一斜角入射第一待測晶粒3b，第二光線131大致上係垂直入射第一待測晶粒3b，換言之，第二光線131入射下表面S1之角度小於第一光線141入射下表面S1之角度。具體而言，第一光線141係以一斜角，部份入射於下表面S1，部份入射於側表面S2，而第二光線131大致上係垂直入射於下表面S1。正向光裝置110包含一可發出一第三光線151之第三光源15位於第一待測晶粒3b上方，一可發出一第四光線121之第四光源12位於第一待測晶粒3b上方，其中第四光線121係以一斜角入射第一待測晶粒3b，第三光線151大致上係垂直入射第一待測晶粒3b，換言之，第三光線151入射上表面S3之角度小於第四光線121入射上表面S3之角度。晶粒檢測裝置1包含一感光元件11位於第一待測晶粒3b之上方以收集被第一待測晶粒3b反射或折射的第一光線141、第二光線131、第三光線151、或第四光線121。於本發明之一實施例中，第一光源14、第二光源13、第三光源15、或第四光源12為一脈衝式氙氣閃光燈。第一光源14或第四光源12為一具有一中央孔徑之環形結構。

如第1圖所示，於本發明之一實施例中，第一待測晶粒3b包含一基板36，一半導體疊層30位於基板36之一側上，以及 一電極結構35b位於半導體疊層30之上表面S3上。基板36可為藍寶石基板或Ⅲ-V族半導體基板。半導體疊層30包含一第一型半導體層31，一第二型半導體層32，以及一主動層33位於第一型半導體層31及第二型半導體層32之間。第一型半導體層31與第二型半導體層32，例如為包覆層(cladding layer)或限制層(confinement layer)，可分別提供電子與電洞，電子與電洞於一電流驅動下在主動層33複合以發出一光線。半導體疊層30之材料包含Ⅲ-V族半導體材料，例如Al_xIn_yGa_(1-x-y)N或Al_xIn_yGa_(1-x-y)P，其中0≦x,y≦1；(x+y)≦1。依據主動層33之材料，半導體疊層30可發出波長介於610nm及650nm之間的紅光，波長介於530nm及570nm之間的綠光，或是波長介於450nm及490nm之間的藍光。為了增加晶粒的光取出效率，於本發明之一實施例中，第一待測晶粒3b包含一反射結構34位於基板36之另一側上，也就是第一待測晶粒3b之下表面S1上，其中反射結構34為單層或多層結構，例如布拉格反射鏡(Distributed Bragg Reflector，DBR)，反射結構34之材料包含金屬、金屬氧化物、氧化物、氮化物、氮氧化物或上述材料之任意組合。第一待測晶粒3b具有一高度位於50μm~200μm之間。

第2A圖係本發明一實施例所揭示之標準晶粒3a的一電極結構35a之上視圖。第2B圖係本發明一實施例所揭示之晶粒檢測裝置的部份示意圖。如第2B圖所示，部份第一光線141入射標準晶粒3a之下表面S1時會被反射結構34反射；部份第一光線141 則經由標準晶粒3a之側表面S2入射標準晶粒3a，接著穿透基板36及半導體疊層30，經由未被電極結構35a覆蓋之上表面S3射出。也就是說，藉由第一光線141經由側表面S2入射標準晶粒3a時，部份第一光線141未能穿透電極結構35a而進入到第1圖之感光元件11，於是形成一暗區；部份第一光線141則穿透未被電極結構35a覆蓋的上表面S3而進入到第1圖之感光元件11，於是形成一亮區，再藉由結合暗區和亮區，經由一電腦軟體處理，構成依據第2A圖所示之電極結構35a的一參考影像。第3A圖係本發明一實施例所揭示之待測晶粒3b的一電極結構35b之上視圖。第3B圖係本發明一實施例所揭示之晶粒檢測裝置的部份示意圖。如第3A圖所示，當電極結構35b包含一缺陷351，例如斷線，第一光線141可穿透此缺陷351，進入到第1圖之感光元件11而不被電極結構35b遮蔽，再依上述方法構成依據第3A圖所示之電極結構35b的一測試影像，將此測試影像拿來與參考影像比較圖樣或形狀之差異，藉此檢測第3A圖中電極結構35b之缺陷。但缺陷的種類不以電極結構之缺陷為限制，任何形成於第一待測晶粒3b表面的缺陷均可藉此方法和裝置予以檢測。

第4圖係本發明一實施例所揭示之晶粒檢測方法之一流程圖。

首先，提供一待測晶粒，例如第1圖或第3B圖所示的第一待測晶粒3b。接著提供一晶粒承載部2以承載待測晶粒，以及提供待測晶粒檢測所需的光源。如第1圖所示，提供可發出第一 光線141之第一光源14，例如脈衝式氙氣閃光燈，位於第一待測晶粒3b下方，其中部份第一光線141可穿透晶粒承載部2，經由第一待測晶粒3b之側表面S2入射第一待測晶粒3b，部份第一光線141經由第一待測晶粒3b之下表面S1入射第一待測晶粒3b。 具體而言，第一光線141可穿透第一待測晶粒3b之基板36及半導體疊層30，當第一待測晶粒3b具有反射結構34時，第一待測晶粒3b之反射結構34可反射部份射向第一待測晶粒3b下表面S1的第一光線141。

其次，利用第1圖所示的晶粒檢測裝置1以收集待測晶 粒的一影像。請參照第5圖係本發明利用晶粒檢測裝置1所收集到另一待測晶粒5的影像，其中待測晶粒5包含電極墊50及半導體疊層51。並請參照第6圖係利用晶粒檢測裝置1所收集到另一待測晶粒6的影像，其中待測晶粒6包含電極墊60及半導體疊層61。

其次，提供一標準晶粒之一影像。請參照第7圖顯示本 發明另一標準晶粒7的影像，其中標準晶粒7包含電極墊70及半導體疊層71。

其次，提供一第一判斷步驟，比較待測晶粒之影像顏色與標準晶粒之影像顏色是否有色差差異，及此色差差異是否超過一標準，例如客戶容許範圍，如果色差差異在客戶容許範圍內則判斷為良品，如果色差差異在客戶容許範圍外則判斷為不良品。一旦判定為不良品，則將待測晶粒之影像顏色與標準晶粒之影像 顏色的色差差異超過標準之位置定義為一缺陷位置。舉例來說，比較待測晶粒5之影像顏色與標準晶粒7之影像顏色，如第5圖所示，待測晶粒5之半導體疊層51與標準晶粒7之半導體疊層71沒有色差差異，而待測晶粒5之電極墊50與標準晶粒7之電極墊70有色差差異，若此色差差異在客戶容許範圍內則判斷待測晶粒5為良品。舉例來說，比較待測晶粒6之影像顏色與標準晶粒7之影像顏色，如第6圖所示，待測晶粒6之電極墊60與標準晶粒7之電極墊70沒有色差差異，而待測晶粒6之半導體疊層61與標準晶粒7之半導體疊層71有色差差異，若此色差差異在客戶容許範圍外則判斷待測晶粒6為不良品，待測晶粒6經判定為不良品後，則將待測晶粒6之影像顏色與標準晶粒7之影像顏色的色差差異超過標準之位置定義為一缺陷位置。

其次，提供一第二判斷步驟，其中第二判斷步驟包含於第一判斷步驟中所定義的缺陷位置測量缺陷的大小是否超過標準，如果缺陷的大小在客戶容許範圍內則判斷為良品，如果缺陷的大小在客戶容許範圍外則判斷為不良品。以待測晶粒6為例。 第8A圖係標準晶粒7之部份半導體疊層71的的影像71a，第8B圖係待測晶粒6之部份半導體疊層61的影像61a，經由比對影像61a與影像71a，而檢測出檢測晶粒6之影像61a與標準晶粒7之影像71a有色差差異，定義此有色差差異之位置為一缺陷位置，且具有一缺陷影像61b，如第8C圖所示。若此缺陷影像61b於第一判斷步驟中判斷色差差異在客戶容許範圍外，於是進一步在第 二判斷步驟分析缺陷影像61b的大小是否在客戶容許範圍外，如果缺陷影像61b的大小在客戶容許範圍內則判斷為良品，如果缺陷影像61b的大小在客戶容許範圍外則判斷為不良品。

接著藉由移動承載晶粒承載部2之一平台(圖未示)，重複前述第4圖的晶粒檢測方法進行其他待測晶粒的檢測。

第9圖係本發明一實施例中所揭示之晶粒檢測裝置的晶粒檢測的結果。複數個晶粒3位於晶粒承載部2上，各晶粒3彼此分離並為複數個切割道d(scribe line)所環繞，其中切割道d具有一寬度D，以使第1圖係所示的晶粒檢測裝置1的一背側光，例如第一光線141，可以穿透晶粒承載部2，入射晶粒3之側表面(圖未示)，例如第一待測晶粒3b之側表面S2。藉由移動承載晶粒承載部2之一平台(圖未示)，以一線性的行進方向，例如第一方向7a或第二方向7b，重複前述第4圖的晶粒檢測方法。如第9圖所示，複數個晶粒3經由第1圖所示的晶粒檢測裝置1和第4圖的晶粒檢測方法，可以揀出客戶容許範圍內的良品，例如晶粒3a，以及揀出客戶容許範圍外的不良品，例如晶粒3b。

以上各圖式與說明雖僅分別對應特定實施例，然而，各個實施例中所說明或揭露之元件、實施方式、設計準則、及技術原理除在彼此顯相衝突、矛盾、或難以共同實施之外，吾人當可依其所需任意參照、交換、搭配、協調、或合併。

雖然本發明已說明如上，然其並非用以限制本發明之範圍、實施順序、或使用之材料與製程方法。對於本發明所作之各 種修飾與變更，皆不脫本發明之精神與範圍。

3b‧‧‧第一待測晶粒

2‧‧‧晶粒承載部

30‧‧‧半導體疊層

31‧‧‧第一導電性半導體層

32‧‧‧第二導電性半導體層

33‧‧‧主動層

34‧‧‧反射結構

35b‧‧‧電極結構

351‧‧‧缺陷位置

36‧‧‧基板

14‧‧‧第一光源

141‧‧‧第一光線

S1‧‧‧下表面

S2‧‧‧側表面

S3‧‧‧上表面

Claims (10)

1. 一種晶粒檢測方法，包含：提供一第一待測晶粒，包含一下表面、一側表面和一上表面；以及提供一可發出一第一光線之第一光源位於該第一待測晶粒下方，其中該第一光線之一部分經由該側表面入射該第一待測晶粒，該第一光線之另一部分經由該下表面入射該第一待測晶粒，其中該第一待測晶粒更包含一基板、一半導體疊層位於該基板之一側、一電極結構位於該半導體疊層之上，以及一反射結構位於該基板之另一側，該反射結構可反射該第一光線之該另一部份。
2. 如申請專利範圍第1項所述的晶粒檢測方法，更包含提供一晶粒承載部以承載該第一待測晶粒，其中入射該第一待測晶粒之該第一光線之一部分可穿透該晶粒承載部。
3. 一種晶粒檢測方法，包含：提供一第一待測晶粒；提供一可發出一第一光線之第一光源位於該第一待測晶粒下方；提供一感光元件位於該第一待測晶粒上方收集該第一光線穿透該第一待測晶粒之一部分以得到該第一待測晶粒之一測試影像；提供一參考影像；比較該測是影像的顏色與該參考影像的顏色以定義出一缺 陷；以及測量該缺陷的大小。
4. 如申請專利範圍第1項所述的晶粒檢測方法，更包含提供一可發出一第二光線之第二光源位於該第一待測晶粒下方，其中該第二光線入射該下表面之角度小於該第一光線入射該下表面之角度。
5. 如申請專利範圍第1項所述的晶粒檢測方法，更包含：提供一可發出一第三光線之第三光源位於該第一待測晶粒上方；以及提供一可發出一第四光線之第四光源位於該第一待測晶粒上方，其中該第三光線入射該上表面之角度小於該第四光線入射該上表面之角度。
6. 如申請專利範圍第1項所述的晶粒檢測方法，更包含提供一感光元件位於該第一待測晶粒上方以收集穿透該第一待測晶粒之該第一光線，得到該第一待測晶粒之一影像。
7. 如申請專利範圍第6項所述的晶粒檢測方法，其中該第一光源為一環形結構，該感光元件經由該環形結構之一孔徑收集該第一光線。
8. 如申請專利範圍第6項所述的晶粒檢測方法，更包含：提供一第一判斷步驟，其中該第一判斷步驟包含提供一標準晶粒之一影像，以及比較該第一待測晶粒之該影像的顏色與該標準晶粒之該影像的顏色以定義出一缺陷。
9. 如申請專利範圍第8項所述的晶粒檢測方法，更包含：提供一第二判斷步驟，其中該第二判斷步驟包含測量該缺陷的大小。
10. 如申請專利範圍第1項所述的晶粒檢測方法，更包含提供一第二待測晶粒位於該晶粒承載部上，其中該第一待測晶粒與該第二待測晶粒係以一距離分隔開來。