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7.31<面向量产应用的Micro LED在线检测设备>-向成豪

   2021-08-01 3520
核心提示:大家好,我是滨松中国市场部的向成豪,今天非常荣幸能和各位大咖、各位专家分享,也对做Micro LED行业的一

大家好,我是滨松中国市场部的向成豪,今天非常荣幸能和各位大咖、各位专家分享,也对做Micro LED行业的一些看法。今天做报告可能会有一些偏个人的一些观点,如果有一些问题希望大家能够多多包含。

向成豪(滨松光子学商贸(中国)有限公司 市场部负责人)

今天的报告分为三个部分,第一部分就像我们Micro LED芯片和显示全产能的研发。第二部分介绍我们主会的产品,Micro LED发光的整个设备。第三个是介绍我们的一些基本情况。先介绍这个PPT之前,我先简单分析一下Micro LED芯片量产的一些,从需求的供给策角度来看,如果我们从需求,从我们的上游生产的角度来说。客户提的几个问题,一个就是我们Micro LED芯片,Micro LED产品的下游怎么样,我们新的产能怎么样。我们技术视觉成熟,有个问题从我们芯片的角度来说,我们芯片是不是具备大规模的增长。

从同期设备的角度来说Micro LED的产业链制造包括一些设备,比如我们工艺设备像我们的MOCVD,我们的EGE成本的一些设备。我们的分布就直接到我们的外延成本什么样。我们需要非常精准的控管,那PCD的反映的时间以及它反应的温度。应对这个工艺进行很好的防护,以及我们要看它多成的经营性以及它的一致性等等问题。

检测设备也是一样的。我们包括AIP等等系统,所以我们需要判断是不是同时检测,它的分辨率怎么样,解析度怎么样,可靠性怎么样、一致性、重复性等等问题,这个我就不具体说了。

我们对Micro LED行业而言,相对一个就是它的依存度高不高,第二就是它的质地性怎么样,第三个它是不是也是也是很好的量率。以前相关的就是C端和B端。第二个对于多型经济,我们的外营层或者是高端材料的问题。高量率这个就是我们芯片进入内变的过程有关。我想向大家推荐一个,传统的PL的一个技术,用在我们的Micro LED。它就是光能检测发动技术,实际上它可以通过检测Micro LED发光的强度,可以直接检测芯片,这样就可以帮助我们Micro LED的量产实现出破。

这这里简单做一下介绍,首先做PL、EL它们都是针对半导体材料的,我们对于PR首先有一个经销端。经销端的材料之后,就是电子进入到我们的价带形成一个高状态。它会倾向于会到我们的领域架构,也就是回到我们的架构里面,这是它会以发光的形式来成一个荧光。其实它对聚焦源是一样的,它是我们的一个光组。是一样的,我们要请它做电核。让这个电核进到我们的导带,我们再导带的电核展现云端。另外一个就是多组合,实际上就是需要有一个经销源,具体情况我们是用氧气片的方式,电子从价带进入到我们的导带之后,它为什么要通过辐射的形式出现?它通过碰撞把这个传递到了下面这个电子上,那这种情况很有可能会加深碰撞电子之后的一个溢出,形成一种漏电。

实际上我们从原理上来看的话,PL、EL和非辐射复合它的激发源是光子和电子,那现象是产生荧光或磷光。那EL它是产生自发光,而非辐射复合它是没有发光现象的。从它的原因角度来说,前两个实际上都是材料本质的原因,第三个实际上是和缺陷有关系的。

我这边有一个个人的观点,我认为外延的质量,以及非辐射复合实际上它是影响EQE非常核心的原因,那外延层又会影响到能带结构、量子阱的深度和宽度,另外由于一些工艺的原因,比如说由于沉积、刻蚀等等的工艺,它会导致一些缺陷,所以它会带来一些非辐射复合现象的增加。那非辐射复合现象的增加,它会影响到量子阱的深度和光转化效率,无论是光变光还是电变光。而且由于非辐射复合现象,它有可能会形成我们能量的转移,所以也有可能会出现漏电现象。这边外延的问题以及漏电的现象,实际上我们在PL检测时会体现出我们发光的波长和发光强度异常。

我这边对漏电的原因也做了几个分析,一方面可能会体现在外观异常,比如说焊接的异常,比如说我们保护层异常,如钝化层、保护层断裂、短路等,这些都是典型我们后道制程造成的。

另外一方面是我们内部材料上,比如说我们外延层的一些问题、应力的一些问题、侧壁短路等等一些问题导致,这个和我们的强道制程有关。

第三种就是我们两者都有的,那这也是我们前后道制程引起的。

那滨松对Micro  LED漏电芯片的检测方案又分为三类,对于我们内部材料我们可以用PL或者TRPL的方式来进行判断,对于外观类的我们有PL设备里面的附带的功能,可以进行外观的检测。我们也有LED及失效分析比较多的攸关文件,可以对外观进行定位。

另外在其他的领域,比如说3D的X-Ray的设备可以看一些异常,对于两者兼有的共同缺陷,我们实际上属于失效分析的范畴,我们可以用EMMI显微镜测试仪,或者我们定位到缺陷的位置之后,再用FIB切成片,用SEM去看。

那滨松对Micro  LED全产业的解决方案,我们从外延片,深层是我们的外延片之后,我们可以通过PL来检测它的波长等,来判断外延。如果这个时候材料中并没有一些吸光或者是反射光的材料,实际上我们可以从正面或者是背面进行双面的检测。另外我们留有一些模块可以进行工艺控制,这里的工艺控制包括我们厚度的测量,以及我们MCD或者是PUCD,或者是LED等等工艺的重点的检测。

另外LED芯片尺寸到Mini级之后,到Mini  Micro级别之后,静电其实是一个不容小觑的问题,那滨松其实也有针对性的方案。我们可以通过PL或者是工艺控制,以及我们的静电去除来做好准备工作。

我们做好这个之后,实际上电极需要透明材料或者是非透明材料,如果这个PL是不透光的,而且它的占比是比较大的话,可能有一些光的阻挡。我们正面检测其实效果不会特别好,我们可以从背面检测。如果PL是吸光的金属,我们可以从正面和背面进行双面检测。

另外做了PL之后,其实我们也可以通过保护层进行检测,保护层也是类似的方式。我们可以通过PL从芯片的进行检测,检测到发光波长和发光强度。我们转移到临时基板之后,我们的芯片朝上,这个时候我们无论通过发光还是通过PL,都可以进行检测,我们也是需要做好静电防护的一些工作。在背面的修复,以及我们最后一次转移到驱动背板,也可以用类似的方案。

接下来给大家介绍一下滨松在整个产业链的一个检测的典型的产品,我们实际上滨松对于Micro  LED的量产,未来很有可能会利用PL这个设备。因为它能够做到真正的量产的巨量检测,它可以检测我们产业最重要的是波长,另外可以检测出它的发光强度,以及外观。我们也有选用光谱分析和时间分析的这个功能,所以无论是芯片上还是显示上,还是未来的BOM上都可以应用它无损的快速检测。

第二个设备就是我们的EL设备,EL设备我们把它定位在一个抽检的环节。无论是在量产线上抽检,还是说在失效分析上做抽检,还是在FAT前做抽检,我们可以用EL设备来检测它的便捷的参数。比如说FIR等等一些,还有我们的光学参数,比如说WIP、WIG等等。

第三类设备是我们的EMMI显微镜,实际上这个EMMI显微镜过去在半导体芯片上用的比较多,它的用途就是快速定位缺陷的位置。那这里的话可以用于Micro  LED驱动电路的缺陷定位,以及Micro  LED显示产品的缺陷定位。

目前其实国内LED的产业或者说Mini  LED的一些厂商其实也已经购买了EMMI显微镜对于Mini  LED的一些检测。

另外对于全产业链方案中,我们又有一些有针对性的抽测和一些小型的装置,我们对于光路控制有终点检测的一些仪器,也有一些模糊测试的仪器,另外我们对于真空和强压的静电去除有针对性的推出一些产品。对于一些高校研究所,对于他们想做前沿的一些研发,我们也有测试仪等等的仪器。

接下来进入到第二部分,就是我们的正题,介绍Micro  LED发光的检测设备产品。这个产品实际上是一款高速非介入式的无损的自动检测设备,它可以完整地检测整片晶圆上的每一颗芯片,而且它是基于光致发光和MiNY的一个二合一的产品做的检测。

实际上它可以检测出来发光的异常,波长的异常,这些异常实际上AOI是检测不出来的。另外它可以100%的做好每一颗芯片的检测,这个对于EL设备而言是很困难的。另外它可以做到在地检测,也可以直接帮助提升良率。

这是我们设备的一个简单的工作流程,首先我们会加载样片,然后我们做AOI的检测和PL检测,然后我们对这个结果进行分析,再判断每一颗芯片是否不合格,然后我们对于一些不合格的芯片可以有针对性地分析波长,WLP、WLD、WLC等等。我们也可以测量每一颗LED的光谱,我们就会完成这个产品整个检测过程。

那这边前面我们这个光致发光产品的一些优势或者特点:

第一个,它是目前市面上唯一一款不需要使用光谱就可以直接测量,而且是同时测量波长和发光强度的产品。而且通过测量的结果,我们可以使用默认值或者是人工手动输入值来直接判断芯片的好坏,从而实现巨量检测、无损检测,这是我们公司的核心专利之一。

第二个,我们有做了PL和EL波长上的匹配性,大家可以看左边这个图,是我们PL的波长和EL波长的对比。实际上大家可以看到,我们的PL和EL波长的趋势是一样的,但是它会有一个明显的outside,这个outside实际上和我们电子和光子有关。那我们把这个outside去除之后,看它的SCD。其实我们的SCD,一个西格玛会到正负0.1个纳米,这个实际上是我们PL和EL波长详测对比的结果。

第三个,我们的PL可以直接检测我们的漏电,我们现在PL设备量产检测功能,也就是不使用光谱的情况下做检测,漏电检测率能够达到93%,和EL的漏电检测结果比,它能够接近99%。

第四个,我们现在有在研发一个新的专利,这个专利实际上是用于主动式的直接筛除或者是剔除Micro  LED漏电芯片。这个功能实际上和我们刚才提到的是息息相关的,后续我们积累经验,它可以直接筛选出哪里有异常的发光。

第五个,我们这一台设备无论是芯片厂家使用上,还是未来可能会出现在代工厂,我们实际上买了一台设备就可以从头检测到尾。

总体而言,我们做一个小结,我们这个设备能做什么?

第一个,我们可以快速在线地检测每一颗芯片,无论是Mini  LED还是Micro  LED,我们可以检测出它的波长、它的强度。

第二个,是我们可以识别外观的一些异常,比如说crack、scratch。

第三个,我们有非常出色的选配的一些功能,比如说光谱分析的功能和荧光寿命分析的功能。

第四个,我们可判断每一颗芯片的好坏,可以检测5微米的芯片。

第五个,我们可以直接全自动地检测4寸和6寸的芯片。

第六个,我们检测的样品类型非常多,无论是COG、COB还是Epi,还有COW等等都可以做检测。

最后再花一点时间简单介绍一下我们公司的情况,滨松实际上是一个日本的企业,总部位于日本东京,成立于1953年。目前我们的产品有超过15000多种产品,员工数量有超过5000人。

滨松集团实际上是由多个事业部构成的,今天介绍的Micro  LED的检测设备是我们系统事业部的产品,刚刚提到的设备也是这个事业部的产品。这个设备里面的核心的探测器以及光源,都是我们系统事业部、固体事业部和电子管事业部自主生产的。

滨松集团在中国最早的布局实际上可以追溯到1988年,那在2011年之后,滨松分离了一个团队出来成立了滨松中国,滨松中国在2012年和2017年又分别成立了分公司。

滨松集团实际上最引起为傲的成就是我们曾经三次助力世界知名的科学家获得诺贝尔奖,分别在2002年、2013年和2015年,帮助日本和欧洲的科学家取得重大的突破。

现在实际上滨松集团中国公司希望能够推动中国Micro  LED行业的发展,贡献一份绵薄之力,我们希望在底层技术和硬件,以及在一些大型仪器,以及在样品测试和合作研究方面,能够与大家齐心协力、合作共赢。

谢谢大家!


 
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