[发明专利]一种micro LED芯片的拉曼增强的检测方法及其装置

说明书

本发明公开了一种micro LED芯片的拉曼增强的检测方法及其装置。本发明提出的检测方法中，将光致发光检测和拉曼检测结合，光致发光检测提供发光波长和亮度信息，拉曼检测给出电学性质，弥补了光致发光检测准确度不足的问题；采用电子能级共振以及表面等离激元共振增强拉曼技术使得拉曼散射强度有10³～10⁸的增强，部分达到了光致发光的强度，从而为快速测量奠定基础；金属纳米结构不但提高micro LED芯片的发光效率，同时也可以利用表面等离激元增强拉曼散射信号，提高检测速度；显微拉曼检测是一种无损伤测试手段，检测过程简单，所需时间短，检测速度快，且不需要对micro LED芯片进行特别处理，适用于micro LED芯片的巨量检测。

技术领域

本发明涉及半导体器件领域，具体涉及一种micro LED芯片的拉曼增强的检测方法及其检测装置。

背景技术

Micro LED显示技术是指以自发光的微米量级(50微米以下)的LED为发光像素单元，组装到驱动面板上形成高密度LED阵列的显示技术。Micro LED用于显示时芯片数目达到数百万甚至上千万，在生产过程中需要及时检测出显示芯片中的坏点进行移除或修复。例如对于4K电视的显示屏，需要4K*2K*3＝24M个micro LED芯片，常规检测分拣的速度在10K/小时量级，一片普通4英寸片上的micro LED检测分拣时间也将达到1000小时以上，因此对于Micro LED显示芯片进行快速且准确的检测是亟待解决的问题。

目前常用的micro LED显示芯片检测技术为光致发光(Photoluminescence；PL)扫描绘图(mapping)技术和电致发光技术(Electroluminescence；EL)。PL mapping能在不接触且不损坏LED芯片的情况下对其进行发光波长、亮度快速扫描测试，但无法检测出芯片电学性能上的问题，影响检测的准确度。EL测试通过对LED芯片加以电流来进行测试，准确度比PL mapping更高，然而测试工艺复杂，需要进行多次转移，需要专门的测试装置，一些探针还可能造成芯片损伤。PL mapping方便、速度高，但准确度不高，EL测试准确度较高，但是速度低、工艺成本高并且容易对检测芯片造成损伤，因此迫切需要一种能够满足micro LED巨量检测需求的新方法。

拉曼散射是指一定频率的激光照射到样品表面时,物质中的分子吸收或释放部分能量，发生不同方式和程度的振动，然后散射出不同频率的光。频率的变化决定于散射物质的特性，不同原子团振动的方式是唯一的,因此可以产生特定频率的散射光，散射光带有样品内部分子振动的信息。待测物质的成分、结构、振动对称性、尺寸决定了频率的变化，因此拉曼光谱可以作为研究物质结构的有效手段。然而由于拉曼散射信号很弱，其散射强度一般为入射光强度的10^-10，因此需要采取特定的方法来增强拉曼信号，以保证检测的速度。

为了增强拉曼信号，通过增加拉曼测试的积分时间是常用的办法。目前商用的共焦显微拉曼光谱仪采集一帧图像所有点的拉曼信号所需的时间往往在几秒到几百秒之间(CN201580032136.3)，而测试时间的增加将限制拉曼检测在micro LED中的应用。增强拉曼散射强度以及并行的测试方法有望解决拉曼测试时间的问题，增强拉曼信号的强度一般可以通过增大激发光功率密度、提高散射光的收集效率和增强样品的极化率等来实现。基于商用的显微共焦拉曼较好的聚焦系统，激光的能量聚集在微米尺寸的光斑上，考虑对样品的温度以及结构损伤的影响，激光功率密度的调节范围有限。由于共焦显微镜的光斑小，散射光收集角大，因此散射光的收集效率相对较高。样品极化率可通过电子能级共振、表面等离激元共振等方式来增强。