(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ型窒化物半導体層及びｐ型窒化物半導体層とこれらの間に配置された活性層を備える発光素子に前記ｎ型窒化物半導体層及び前記活性層のバンドギャップエネルギーより高いエネルギーを有する紫外線を照射する紫外線照射部と、
前記紫外線が照射された前記発光素子の発光効果により前記ｎ型窒化物半導体層及び前記活性層から放出された光が混合された光のイメージを生成するイメージ生成部と、
前記発光素子のイメージから該発光素子の色相または強度情報を取得し、該色相または光強度情報に基づいて前記発光素子の不良の可否を判断する制御部と、
を含み、
前記発光素子は青色、赤色、及び緑色発光素子のいずれか一つで、前記制御部は前記発光素子の色相が黄色の場合、不良であると判断することを特徴とする発光素子検査装置。
【請求項２】
前記イメージ生成部は、ＣＣＤカメラであることを特徴とする請求項１に記載の発光素子検査装置。
【請求項３】
前記紫外線照射部は、紫外線レーザ、紫外線ＬＥＤ、キセノンアークランプ、水銀アークランプ、及びキセノン水銀アークランプのうちのいずれか一つであることを特徴とする請求項１に記載の発光素子検査装置。
【請求項４】
前記紫外線照射部と所定の距離だけ隔離されて位置し、前記発光素子を支持する発光素子支持台をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の発光素子検査装置。
【請求項５】
前記発光素子支持台は、移動可能であることを特徴とする請求項４に記載の発光素子検査装置。
【請求項６】
ｎ型窒化物半導体層及びｐ型窒化物半導体層とこれらの間に配置された活性層を備える発光素子を設ける段階と、
前記発光素子に前記ｎ型窒化物半導体層及び前記活性層のバンドギャップエネルギーより高いエネルギーを有する紫外線を照射する段階と、
前記紫外線が照射された前記発光素子の発光効果により前記ｎ型窒化物半導体層及び前記活性層から放出された光が混合された光のイメージをイメージ生成部で生成する段階と、
前記イメージ生成部から生成された前記発光素子のイメージを獲得する段階と、
前記イメージから前記発光素子の色相または光強度情報を算出する段階と、
前記色相または光強度情報に基づいて前記発光素子の不良の可否を判断する段階と、
を含み、
前記発光素子は青色、赤色、及び緑色発光素子のいずれか一つで、前記発光素子の不良の可否を判断する段階は、前記光強度情報に基づいて前記発光素子の色相が黄色の場合、不良であると判断することを特徴とする発光素子検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発光素子検査装置及びこれを用いた発光素子検査方法に関するもので、より詳しくは、検査対象の発光素子に対する物理的な接触が無くても漏れ電流の有無のような不良の可否を判断することができる発光素子検査装置及びこれを用いた発光素子検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光素子であるＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）は、最近、発光効率の向上により、その応用範囲が初期の信号表示用から携帯電話用バックライトユニット（Ｂａｃｋ  Ｌｉｇｈｔ  Ｕｎｉｔ、ＢＬＵ）や液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ、ＬＣＤ）のような大型表示装置の光源や照明としての用途まで拡大している。その理由は、ＬＥＤが従来の照明である電球や蛍光灯に比べて消費電力が少なく寿命が長いためである。
【０００３】
このような発光素子は、通常、基板上に相互に異なる導電型の半導体層とその間で光を活性化する活性層とを成長させた後、各半導体層に電極を形成することで製造される。製造された発光素子は発光効率等の性能の検査を受けることになる。その性能検査のなかでも、特に、内部で発生する漏れ電流は、素子の安定性、寿命、劣化などと密接な関連があることから、発光素子製品の信頼性に影響を与える要因として評価される。
【０００４】
一般的に、チップ形態の発光素子の性能を検査する工程は、発光素子の製造工程に含まれる。つまり、製造工程において漏れ電流の有無を判断することができる。この際に使用される装置がプローバ（ｐｒｏｂｅｒ）である。プローバは、発光素子の透明電極との間で、ボンディングパッド等を介して電気的な接触を形成し、この状態で該発光素子に電圧を印加して現れる特性を測定する装置である。即ち、電圧が印加された発光素子の動作電流及び電圧を、プローバを用いて測定することによって発光素子の電気的な特性を検査することができる。
【０００５】
プローバは、前後左右に位置を移動させることができるＸＹ移動ステージを備えており、測定対象となるウェハ或いはチップ形態の発光素子はそのＸＹ移動ステージに固定される。発光素子の上方には顕微鏡が設けられ、発光素子に電流／電圧を印加する電極としてプローブが機能する。発光素子は、印加電圧が増加するとその動作電流も増加するが、発光素子が不良である場合には、漏れ電流により動作電流値が所定の値を超えるようになる。従って、基準となる発光素子の電圧／電流曲線を参照して不良の発光素子を確認することができる。
【０００６】
しかし、このような方法において発光素子は、電極として機能するプローブとの間で物理的な接触が形成された状態で検査が進められる。このため、その接触を形成する工程において発光素子に衝撃が加わり素子を損傷させることもある。また、多数のサンプルを測定する場合、移動、接触及び測定を繰り返さなければならないために時間がかかり、サンプルごとにその位置をプローブの位置に合うよう移動しなければならないため、高精度のＸＹ移動ステージを使用しなければならないという短所がある。
【０００７】
従って、より簡単であり、発光素子の性能に不利な影響を与えないとともに発光素子の不良の有無を高効率に検査することができる装置に対する要請がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上述の問題点を解決するためのもので、本発明の目的の一つは、検査中、検査対象の発光素子に対する物理的な接触が無くても漏れ電流の有無のような不良の可否を判断することができる発光素子検査装置及びこれを用いた発光素子検査方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記した目的を達成すべく、本発明の一側面による発光素子検査装置は、発光素子に紫外線を照射する紫外線照射部と、紫外線が照射された発光素子のイメージを生成するイメージ生成部と、発光素子のイメージから発光素子の色相または光強度情報を取得し、色相または光強度情報に基づいて発光素子の不良の可否を判断する制御部と、を含む。
【００１０】
発光素子のイメージを生成するためのイメージ生成部は、ＣＣＤカメラであってもよく、紫外線照射部として、紫外線レーザ、紫外線ＬＥＤ、キセノンアークランプ、水銀アークランプ、及びキセノン水銀アークランプのうちのいずれか一つを利用することができる。
【００１１】
発光素子は、青色、赤色、及び緑色発光素子のいずれか一つであってもよい。制御部は、発光素子の色相が黄色の場合、または上記発光素子の光強度が弱い場合、不良であると判断することができる。
【００１２】
本発明の一実施例による発光素子検査装置は、紫外線照射部と所定の距離だけ隔離されて位置し、発光素子を支持する発光素子支持台をさらに含んでもよい。発光素子支持台は移動可能であることが好ましい。
【００１３】
本発明の他の側面によると、発光素子に紫外線を照射する段階と、紫外線が照射された発光素子のイメージを生成する段階と、イメージ生成部から生成された発光素子のイメージを取得する段階と、イメージから発光素子の色相情報を算出する段階と、色相情報に基づいて発光素子の不良の可否を判断する段階と、を含む発光素子検査方法が提供される。
【００１４】
発光素子は、青色、赤色、及び緑色発光素子のいずれか一つであってもよい。制御部は、発光素子の色相が黄色の場合、または上記発光素子の光強度が弱い場合、不良であると判断することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、検査対象の発光素子に対する物理的な接触が無くても漏れ電流の有無のような不良の可否を判断することができるため、発光素子に対する外部衝撃を防ぎ、より短時間に検査が可能であるという効果がある。
【００１６】
また、本発明による検査方法は、電圧を印加すること無く紫外線だけを照射して検査することができるため、電気的な接触を目的とした金属端子などが形成されていない発光素子に対しても行うことができ、発光素子の製造工程中、より多様な工程段階で検査を効率的に行うことができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、本発明の実施形態は様々な他の形態に変更することができ、本発明の範囲は、以下に説明する実施形態に限定されない。本発明の実施形態は当業界において通常の知識を有している者に本発明をより完全に説明するために提供される。また、本明細書に添付された図面の構成要素は説明の便宜のため拡大または縮小して図示する場合がある。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態にかかる発光素子検査装置の概略図である。本発明の一実施形態にかかる発光素子検査装置１００は、発光素子１２０に紫外線（Ｕｌｔｒａ  Ｖｉｏｌｅｔ、ＵＶ）を照射するＵＶ照射部１１０と、ＵＶが照射された発光素子１２０のイメージを生成するイメージ生成部１３０と、イメージ生成部１３０から生成された発光素子１２０のイメージから発光素子１２０の色相または光強度情報を取得し、色相または光強度情報に基づいて発光素子１２０の不良の可否を判断する制御部１４０とを含む。
【００１９】
ＵＶ照射部１１０は発光素子１２０にＵＶを照射する。ＵＶ照射部１１０は、紫外線レーザ（ＵＶ  ｌａｓｅｒ）、紫外線ＬＥＤ（ＵＶ  ＬＥＤ）、キセノンアークランプ（ｘｅｎｏｎ  ａｒｃ  ｌａｍｐ）、水銀アークランプ、及びキセノン水銀アークランプのようにＵＶを発光して照射できる光源を含む。発光素子１２０にＵＶを照射する理由は、フォトルミネッセンス（ｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）効果を利用するためである。即ち、発光素子１２０にＵＶを照射すると、ＵＶ光線のエネルギーにより発光素子１２０内に光励起キャリア（ｐｈｏｔｏ−ｇｅｎｅｒａｔｅｄ  ｃａｒｒｉｅｒ）が生成される。光励起キャリアは活性層（ａｃｔｉｖｅ  ｌａｙｅｒ）及びｎ型半導体層内でフォトルミネッセンス効果を奏する。
【００２０】
この際、発光素子１２０が漏れ電流のある不良品である場合には、ｎ型半導体層内でのフォトルミネッセンス効果による発光が主導的に発生することとなり、これは所定の波長の光を発生させ発光素子１２０の不良の可否を確認することを可能にする。発光素子１２０が良品の場合には、活性層及びｎ型半導体層内でともにフォトルミネッセンス効果が発生し、活性層でのフォトルミネッセンス効果による発光が主導的となり、発光素子１２０が不良の場合とは異なる色相の光を発光することとなる。これについては、以下、図２ないし図４を参照して詳しく説明する。
【００２１】
発光素子１２０にＵＶが照射されると、良質の発光素子と不良の発光素子との間で異なる色相が現われる。このような色相を伴う発光素子はイメージ生成部１３０で撮像されてイメージが生成される。制御部１４０での処理を容易にするため、イメージ生成部１３０はＣＣＤカメラであることが好ましい。よって、ここでは、発光素子１２０のイメージはＣＣＤカメラで撮像された後、デジタルデータとして得られる。
【００２２】
制御部１４０は、イメージ生成部１３０から生成された発光素子１２０のイメージを取得する。制御部１４０は、イメージを取得すると、発光素子１２０の色相または光強度情報を算出して、その色相または光強度情報に基づいて不良の可否を判断する。制御部１４０については、以下、図２ないし図５を参照して詳しく説明する。
【００２３】
本発明の一実施形態にかかる発光素子検査装置１００は、ＵＶ照射部１１０と所定の距離だけ離隔されて位置して、発光素子１２０を支持する発光素子支持台１５０をさらに含むことができる。発光素子支持台１５０は、発光素子１２０がウェハや基板上に複数存在する場合、ＵＶ照射部１１０からのＵＶを所望の領域に存在する発光素子１２０に照射するため、移動可能であることが好ましい。
【００２４】
図２は、青色発光素子にＵＶ光を照射した場合の発光を表した図である。フォトルミネッセンス効果は半導体などの物質に光を照射した場合に、発光が生じる効果である。図２の発光素子は、基板２１０、ｎ型半導体層２２０、活性層２３０、及びｐ型半導体層２４０を含む。本図面において、青色発光素子の活性層２３０から発光された光は基板２１０を通して外部へ出射される。
【００２５】
図２では発光素子の一例として、基板２１０、ｎ型半導体層２２０、活性層２３０、及びｐ型半導体層２４０を含む発光素子を示したが、発光素子はｐ型半導体層の下面に位置する基板をも含めることができる一方、基板を含めないこともあるということは本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者（以下、当業者と称す）にとって自明である。但し、本実施形態において基板２１０は、生成された光の進行方向を考慮して透明であることが好ましい。
【００２６】
活性層２３０は多重量子井戸構造（Ｍｕｌｔｉ−Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｗｅｌｌ、ＭＱＷ）を含むことができる。
【００２７】
図２において、発光素子にＵＶが照射される場合、２つの光が生じる。これはＵＶにより光励起キャリアが形成されるが、その光励起キャリアが活性層２３０及びｎ型半導体層２２０のそれぞれにおいてフォトルミネッセンス効果を引き起こすからである。発光素子が青色発光素子の場合、活性層２３０に生じた光は青色で、ｎ型半導体層２２０から生じた光は黄色を表す。
【００２８】
即ち、青色発光素子にＵＶを照射する場合、発光を意図した活性層２３０では青色が発光されるが、他にｎ型半導体層２２０では青色ではない黄色が発光される。結局、青色発光素子が正常の場合、活性層２３０とｎ型半導体層２２０とにおいてそれぞれ生じた光が混合した白色を表す。これについては、以下の図３ないし図４を参照して詳しく説明する。
【００２９】
図３ａは正常の発光素子のエネルギーダイアグラムを表した図面で、図３ｂは図３ａの発光素子からの発光スペクトラムを表した図である。図３ａにおいて、ｅとｈはそれぞれＵＶ照射により励起された電子と正孔である。生成された電子正孔対（ｅ−ｈ）は空間電荷領域（ｓｐａｃｅ  ｃｈａｒｇｅ  ｒｅｇｉｏｎ）の電界を減少させる。これは光起電力に該当する電圧をかける効果を奏し、活性層から発生するフォトルミネッセンスは増加する。
【００３０】
従って、図３ｂを参照すると、４５０ｎｍの青色光及び５５０ｎｍの黄色光が出射され、発光素子は青色及び黄色が混合された白色を表すようになる。３６３ｎｍで見えるピークはＧａＮに対するものである。
【００３１】
図４ａは図３ａとは異なって、不良品であり、漏れ電流がある発光素子のエネルギーダイアグラムを表した図で、図４ｂは図４ａの発光素子からの発光スペクトラムを表した図面である。図４ａにおいて、ｅとｈはＵＶ照射により励起された電子正孔対（ｅ−ｈ）である。生成された電子正孔対（ｅ−ｈ）は、図３ａのように空間電荷領域の電界を減少させることができない。その理由は、図３ａにおいて電子（ｅ）及び正孔（ｈ）は、矢印で示された漏れ通路（ｌｅａｋａｇｅ  ｃｈａｎｎｅｌ）を移動して漏れ電流に流れ、非放射状に再結合するためである。従って、光起電力に該当する電圧を(生成することができず）活性層から発生するフォトルミネッセンスはそのまま増加しない。
【００３２】
図４ｂを参照すると、５５０ｎｍの黄色光及び４５０ｎｍの青色光がともに発光するが、黄色光が青色光より強度の面で優勢であり、発光素子は全体的に黄色を表すようになる。図３ｂのように、３６３ｎｍで見えるピークはＧａＮ−ＬＥＤに対するものである。
【００３３】
これに係わり再度図２を参照すると、制御部１４０は、発光素子１２０の色相が黄色の場合、不良であると判断することができる。即ち、青色発光素子の場合、良質の発光素子は青色及び黄色の光を同時に出射し、不良の場合黄色の光のみ出射する。従って、このような発光素子１２０のイメージを生成して制御部１４０は発光素子１２０の色相または光強度情報を得るようになる。制御部１４０はイメージプロセッサでもよく、イメージを処理する。
【００３４】
前述の実施形態では青色発光素子を例として説明したが、赤色発光素子及び緑色発光素子の場合にも適用できるということは当業者であれば自明である。即ち、赤色発光素子の場合、発光素子が正常であると、赤色と黄色が混合された色相を表し、緑色発光素子の場合発光素子が正常であると、緑色と黄色が混合された色相を表す。いずれも不良の場合は黄色または非常に弱い光を表す。
【００３５】
制御部１４０は、取得した色相情報が黄色の場合または光強度が弱い場合、その発光素子は不良で、色相情報が白色の場合または強度が強い場合、その発光素子は良品であると判断することができる。発光素子１２０の不良の可否の判断基準はＵＶの強さを変化させて調節することができ、イメージプロセッサを利用して区分可能な色相及び強さの水準を多様に調節することにより、多様な種類の発光素子に広範囲に適用することができる。
【００３６】
このような発光素子検査装置を用いて本発明の他の側面による発光素子検査方法が提供される。本発明の他の側面による発光素子検査方法は、発光素子にＵＶを照射する段階と、ＵＶが照射された発光素子のイメージを生成する段階と、イメージ生成部から生成された発光素子のイメージを取得する段階と、イメージから発光素子の色相または光強度情報を算出する段階と、色相または光強度情報に基づいて発光素子の不良の可否を判断する段階と、を含む。詳細な説明は図２ないし図４を参照して前述した通りである。
【００３７】
図５は、本発明の一実施形態にかかる発光素子検査装置から取得した青色発光素子アレイのイメージである。イメージには複数の青色発光素子があらわれているが、その色相は白色または黄色である。即ち、発光素子中、良品の場合には、漏れ通路を通じた励起された電子正孔対の漏れが無いため青色と黄色の光が結合して白色を表す。しかし、漏れ電流がある場合には、電界の変化に影響を与えないため黄色を表し、それは不良発光素子と言える。
【００３８】
図６は、正常の発光素子及び漏れ電流がある発光素子の電気的な特性を図示したグラフである。図６では本発明による発光素子検査装置の不良の可否の判断を再度確認するため、従来に使用されたプローバを用いて図５の発光素子の電気的な特性を確認した。
【００３９】
図６を参照すると、図５において白色を表した発光素子は、実線で図示するように、動作電流が異常に高くなく、黄色を表した発光素子は、一点鎖線で図示するように、動作電流が正常時とは異なる電圧により表れた。
【００４０】
従って、本発明による発光素子検査装置及び発光素子検査方法が従来の不良の可否の確認方法と類似な性能を示しながらも、より簡単な方法で発光素子に損傷を与える恐れなく効率的に検査が可能であることが確認された。
【００４１】
本発明は、上述の実施形態及び添付の図面によっては限定されず、添付の請求範囲により解釈すべきものである。また、本発明に対し特許請求の範囲に記載された本発明の技術的な思想を外れない範囲内で多様な形態の置換、変形及び変更が可能であるということは当該技術分野の通所の知識を有している者には自明である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施形態にかかる発光素子検査装置の概略図である。
【図２】青色発光素子にＵＶ光を照射した場合の発光を表した図である。
【図３ａ】正常の発光素子のエネルギーダイアグラムを表した図である。
【図３ｂ】図３ａの発光素子からの発光光のスペクトラムを表した図である。
【図４ａ】漏れ電流がある発光素子のエネルギーダイアグラムを表した図である。
【図４ｂ】図４ａの発光素子からの発光スペクトラムを表した図である。
【図５】本発明の一実施形態にかかる発光素子検査装置で獲得した青色発光素子アレイのイメージ図である。
【図６】正常の発光素子及び漏れ電流があるＬＥＤの電気的な特性を図示したグラフである。
【符号の説明】
【００４３】
１００  発光素子検査装置
１１０  ＵＶ照射部
１２０  発光素子
１３０  イメージ生成部
１４０  制御部
１５０  発光素子支持部
【図１】
0004913111.tif 000002
【図２】
0004913111.tif 000003
【図３ａ】
0004913111.tif 000004
【図３ｂ】
0004913111.tif 000005
【図４ａ】
0004913111.tif 000006
【図４ｂ】
0004913111.tif 000007
【図５】
0004913111.tif 000008
【図６】
0004913111.tif 000009