[发明专利]发光二极管(LED)测试设备和制造方法

说明书

实施例涉及用于制造包含发光二极管(LED)结构的产品的功能测试方法。具体地，通过使用场板，经由位移电流耦合装置注入电流来功能地测试LED阵列，该场板包括靠近LED阵列放置的电极和绝缘体。然后将受控电压波形施加到场板电极以并联激励LED装置得到高通量。相机记录由电激发产生的各个光发射，以产生多个LED装置的功能测试。改变电压条件可在不同的电流密度水平激励LED，以在功能上测量外部量子效率和其他重要的装置功能参数。

技术领域

本发明涉及发光二极管(LED)装置。更具体地，本发明的实施例涉及技术，包括在制造工艺期间功能测试发光二极管(LED)阵列结构的方法和设备。在一个实例中，该方法在一般的LED装置功能测试中是有用的，并且对于功能上测试一侧可小到几微米的微型LED(uLED)装置特别有用。利用诸如金属有机化学气相沉积(MOCVD)等技术在支撑衬底上生长微型LED。在将各个装置用于其最终照明或显示应用之前，需要测试LED装置以实现以下一个或多个：产量评估、入箱、装置修复/校正和收集数据以用于制造工艺反馈/前馈。

背景技术

发光二极管(LED)已被用作传统光源的替代技术。例如，LED可用于标牌、交通信号灯、汽车尾灯、移动电子显示器和电视机。与传统光源相比，LED的各种益处可包括提高效率、延长寿命、可变发射光谱以及与各种形状因子集成的能力。

尽管非常成功，但非常需要用于制造LED的改进技术。

发明内容

在LED制造工艺期间，使用诸如半导体工业所使用的批量生产工艺在衬底上形成LED结构。诸如清洁、沉积、光刻、蚀刻和金属化的工艺步骤用于形成基本LED结构。为了实现批量生产规模制造和更低成本，使用这些工艺在衬底上同时形成许多装置。根据所需的LED类型，使用不同的衬底和材料。例如，UV发射LED通常由氮化镓(GaN)材料制成，其通常是蓝宝石上的异质外延层或使用氢化物气相外延(HVPE)或氨热法制备的独立式GaN衬底。对于其他颜色，可使用GaAs或GaP衬底。最近，层状转移到支撑衬底上的GaN、GaAs或其他III-V半导体材料已经可用作另一种起始衬底类型。

在LED结构形成制造工艺中，进行各种光学和其他计量测试以确认质量和可重复性。一旦LED结构形成完成，就希望在安装装置之前对每个LED装置进行功能测试，以用作封装内的LED发光器或显示器内的LED发光器。即使存在与所有装置的共同接触(即，所有阴极连接在一起)，每个装置的每个单独的阳极仍然需要单独接触，以便在功能上测试其光电特性。衬底上各个LED装置的装置尺寸和绝对体积使其成为一项具有挑战性的任务。例如，具有一侧测量250μm的LED装置(典型的普通照明型LED)的6”衬底将包含超过250,000个装置，每个装置都需要接触探针/测量周期。如果6”衬底在一侧包含20μm的微型LED装置结构，则需要接触衬底上存在的超过4000万个装置中的每一个。因此需要开发允许功能性LED装置测试而无需单独接触的方法。

本发明的实施例利用非直接电接触方法，其中通过使用由合适的电压波形源驱动的电介质涂覆的场板形成的电容器注入电流。靠近各个LED触点的平面的后触点/电容器板和特定电压波形在场板电极和公共LED触点之间被驱动。在优选实施例中，电压斜升驱动电极以使位于这些电极之间的LED正向偏置，产生位移电流，该电流以并行方式将电流流入大的多个LED装置中的每一个。然后，根据实施例，使用设置在场板上方或LED支撑衬底下方的集成相机测量功能响应(发光)。然后，图像捕获和处理可并行提取许多功能装置测试。以这种方式，少至两个电触点可在功能上测试数百万的LED装置。

在每次测量之后，必须以不会通过过度反向偏压损坏LED装置的方式复位电容场板。适当缓慢的负电压斜升将允许LED装置的最小漏电流安全地对场板电容器放电，而不会产生破坏性的反向偏置条件。然后可重复另一个测量循环。