CN116013794A - 一种多结半导体器件光学检测设备和光学检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种多结半导体器件的光学检测设备和方法。所述多结半导体器件光学检测设备包括：移动工作台，用于放置待测多结半导体器件并能够沿第一方向和第二方向移动；多个激发光源，适于同时照射所述多结半导体器件，以使所述多结半导体器件的每一结半导体材料分别产生光致发光；多个图像记录装置，适于分别捕获所述多结半导体器件的每一结半导体材料被激发后发出的辐射光并形成每结半导体材料的图像。根据本申请的多结半导体器件的光学检测设备和光学检测方法，实现了通过一次性检测获得多结半导体器件中的每一结半导体材料的性质，极大地减少了检测的工作量，提高了工作效率。
Description
技术领域
本申请属于半导体器件检测技术领域,具体涉及一种多结半导体器件的光学检测设备和光学检测方法。
背景技术
基于多结半导体材料构成的半导体器件，如多结太阳能电池、多结探测器、多结激光器等，具有广泛的应用，但是在研发和生产制造过程中，需要准确检测和识别每结半导体材料的质量，如缺陷分布、厚度分布等等。
光致发光(PL)是指物体依赖外界光源进行照射，从而获得能量，产生激发导致发光的现象。辐射出的光子能量与基态和激发态之间的能量差值相关。选择特定波长的光源激发材料，可反映半导体材料带隙等信息。光致发光是一种高效、非接触以及无损的检测手段，被广泛应用半导体材料表征与分析。光致发光的谱图和图像在半导体检测领域中，可被用于半导体材料的带隙检测、缺陷侦查以及杂质探测等。
在现有的多结半导体器件PL检测装置中，一般一次只能检测多结材料中的一个结的材料性质，无法满足多吸收波段组合的多结半导体器件的实际检测需要。而通过调节光源波段或使用多个机台分别检测每一结的性质，都需要进行多次检测，无疑增加了检测的工作量，降低了工作效率。另外，现有技术中该类检测装置常用LED作为PL激发光源，由于光源强度的限制，所采集的PL图像无法给出准确的缺陷位置信息。不利于后期缺陷的查找分析，增加了失效分析的难度。
发明内容
对于现有技术的以上问题和改进需求，本申请提供了一种多结半导体器件的光学检测设备和光学检测方法，以克服现有技术中多结半导体器件的检测需要进行多次，工作量大，工作效率低的问题。
本申请一方面提供一种多结半导体器件光学检测设备，包括：
移动工作台，所述移动工作台用于放置待测多结半导体器件并能够沿第一方向和与第一方向相交的第二方向移动；
多个激发光源，所述多个激发光源适于同时照射所述多结半导体器件，以使所述多结半导体器件的每一结半导体材料分别产生光致发光；
多个图像记录装置，所述多个图像记录装置适于分别捕获所述多结半导体器件的每一结半导体材料被激发后发出的辐射光并形成每一结半导体材料的图像。
根据本申请的一个实施例，所述多个激发光源所发射的激发光线的波长分别对应于所述多结半导体器件的每一结半导体材料的光吸收波长。
根据本申请的一个实施例，所述多个图像记录装置分别包括多个滤镜，以使得每个图像记录装置仅捕获与其对应的一结半导体材料被激发后发出的辐射光。
根据本申请的一个实施例，所述多个激发光源的每一个均为线型激光光源。
根据本申请的一个实施例，所述的多结半导体器件光学检测设备，还包括图像处理装置，所述图像处理装置适于处理所述多个图像记录装置传送的图像以对每一结半导体材料的质量进行评估。
根据本申请的一个实施例，所述的多结半导体器件光学检测设备，还包括多个光源固定装置，用于分别固定所述多个激发光源，每个光源固定装置包括调节支架，用于调节每个激发光源的光照射角度。
根据本申请的一个实施例，所述的多结半导体器件光学检测设备，还包括图像记录装置固定装置，所述图像记录装置固定装置用于将所述多个图像记录装置固定至所述待测多结半导体器件受激发后发出的辐射光的光路上。
根据本申请的一个实施例，所述的多结半导体器件光学检测设备，还包括：半导体器件传送设备，所述半导体器件传送设备设置于上料区或下料区中，用于在上料区或下料区与移动工作台之间传送待测多结半导体器件。
根据本申请的一个实施例，所述上料区或下料区中设置有样品箱或传送带，所述样品箱或传送带用于放置多结半导体器件。
本发明的另一方面提供一种多结半导体器件光学检测方法，包括：
将待测多结半导体器件放置于移动工作台上,交替地沿第一方向和与第一方向相交的第二方向移动移动工作台；与此同时，
采用多个激发光源同时照射所述多结半导体器件，以使所述多结半导体器件的每一结半导体材料分别产生光致发光；与此同时，
采用多个图像记录装置分别捕获所述多结半导体器件的每一结半导体材料被激发后发出的辐射光并形成每一结半导体材料的图像。
根据本申请的一个实施例，所述的多结半导体器件光学检测方法，还包括：
采用图像处理装置处理所述多个图像记录装置传送的图像以对每一结半导体材料的缺陷进行识别。
根据本申请的一个实施例，所述的多结半导体器件光学检测方法，还包括：采用图像处理装置叠加所述多个图像记录装置传送的图像以得到所述多结半导体器件的立体图像。
根据本申请的一个实施例，所述的多结半导体器件光学检测方法，还包括：采用坐标处理软件对所得到的多结半导体器件的图像进行坐标处理，以确定每一结半导体材料的缺陷坐标。
根据本申请的多结半导体器件的光学检测设备和光学检测方法，将待测多结半导体器件放置于移动工作台上的装载区,交替地沿第一方向和与第一方向相交的第二方向移动移动工作台；与此同时，采用多个激发光源同时照射所述多结半导体器件，以使所述多结半导体器件的每一结半导体材料分别产生光致发光；与此同时，采用多个图像记录装置分别捕获所述多结半导体器件的每一结半导体材料被激发后发出的辐射光并形成多结半导体器件的图像。因此，通过使移动工作台沿两个方向移动，对待测多结半导体器件进行一次完整的图像扫描，即可得到多结半导体器件中的每一结半导体材料的图像，进而通过后续处理评估每一结半导体材料的质量。因此，根据本申请的多结半导体器件的光学检测设备和光学检测方法，实现了通过一次性检测获得多结半导体器件中的每一结半导体材料的性质，极大地减少了检测的工作量，提高了工作效率。
附图说明
图1为根据本发明的一个实施例的多结半导体器件光学检测设备的整体布置的立体示意图；
图2为根据本发明的一个实施例的多结半导体器件光学检测设备的平面布置示意图；
图3为根据本发明的另一个实施例的多结半导体器件光学检测设备的平面布置示意图；以及
图4为根据本发明的一个实施例的多结半导体器件光学检测方法的示意框图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。除非另作定义，本发明实施例以及附图中，同一标号代表同一含义。需要注意，为了清楚起见，实施例的附图可能不一定按比例绘制；另外，实施例的附图只是示意结构，可能省略某些与本发明的构思无直接关系的常规结构的图示；并且，需要注意本发明实施例中描述的方法步骤的顺序并不必然表示各个步骤的实际执行顺序。在可行的情况下，实际执行顺序可与描述的顺序不同。
本申请的总体构思是基于半导体材料的光致发光(PL)原理，对应多结半导体器件的吸收光谱，匹配不同波段的多个激发光源同时激发多结半导体器件，配合移动工作台的移动，并搭配多个图像记录装置分别记录多结半导体器件中每一结半导体材料的图像，进而通过后续处理可评估每一结半导体材料的质量。因此，根据本申请的多结半导体器件的光学检测设备和光学检测方法，实现了通过一次性检测获得多结半导体器件中的每一结半导体材料的质量，极大地减少了检测的工作量，提高了工作效率。并且，该装置及方法是一种无损缺陷识别技术，对样品不造成二次损伤。
图1是根据本发明的一个实施例的多结半导体器件光学检测设备的整体布置的立体示意图。参见图1，多结半导体器件光学检测设备包括移动工作台1，所述移动工作台1用于放置待测多结半导体器件17并能够沿第一方向和与第一方向相交的第二方向移动。优选地，第一方向垂直于第二方向。所述移动工作台1可以为常用的平面高精度X-Y机台，通过搭载多结半导体器件17分别在X方向和Y方向交替地移动，以实现对多结半导体器件进行完整扫描，获得多结半导体器件的整体平面图像。
参见图1，所述多结半导体器件光学检测设备还包括多个激发光源8-10，所述多个激发光源适于同时照射多结半导体器件17，以使所述多结半导体器件17的每一结半导体材料分别产生光致发光。具体地，所述多个激发光源8-10所发射的激发光线的波长分别对应于所述多结半导体器件17的每一结半导体材料的光吸收波长。在图1所示的示例中，示出了三个激发光源8、9、10，相应地，半导体器件17可以为三结半导体器件，三个激发光源8、9、10的发射波长需根据实际多层半导体器件每结半导体层的吸收光谱来设计，使得每一结半导体材料可以分别被激发光源8、9、10激发。在其它的例子中，可以对应多结半导体器件的结数量设置对应数量的激发光源。
示例地，多个激发光源可以为线型激光光源。采用激光光源，与现有技术的LED光源相比，所得到的多结半导体器件的PL图像能够给出准确的缺陷位置信息，有利于后期缺陷的查找分析，提高了失效分析的可靠性。
参见图1，所述多结半导体器件光学检测设备还包括多个图像记录装置3-5，所述多个图像记录装置3-5适于分别捕获所述多结半导体器件17的每一结半导体材料被激发后发出的辐射光并形成每一结半导体材料的图像。在图1所示的示例中，示出了三个图像记录装置3、4、5，相应地，半导体器件17可以为三结半导体器件，每一结半导体材料被激发后发出的辐射光可以分别被图像记录装置3、4、5捕获，从而分别获得每一结半导体材料的图像。在其它的例子中，可以对应多结半导体器件的结数设置对应数量的图像记录装置。
在一具体的例子中，所述多个图像记录装置分别包括多个滤镜(未示出)，以使得每个图像记录装置仅捕获与其对应的一结半导体材料被激发后发出的辐射光。例如，所述多个图像记录装置3-5可包括多个CCD相机和多个滤镜，所述多个滤镜分别安装于所述多个CCD相机上。每个CCD相机分别对应半导体器件17的其中一结半导体材料。每个CCD相机的滤镜过滤的波长需根据实际的多结半导体器件中每层半导体材料的吸收光谱来选择和设计，以滤除不与其对应的其它结的半导体材料发出的辐射光。从而，每个CCD相机仅捕获与其对应的一结半导体材料被激发后发出的辐射光。
图2为根据本发明的一个实施例的多结半导体器件光学检测设备的平面布置示意图。参见图2，所述多结半导体器件光学检测设备可包括上料区A、拍摄区B和下料区C及图像处理区D。多结半导体器件17在测试前临时放置于上料区A中，然后在检测时被移动至拍摄区B中。移动工作台1、图像记录装置3、4、5以及激发光源8、9、10主要位于拍摄区B中。在拍摄区B中，通过移动工作台1、图像记录装置3、4、5以及激发光源8、9、10的共同协作，以拍摄多结半导体器件17的图像。完成图像拍摄后的多结半导体器件17被传送至下料区C中。图像处理区D中可设置图像处理装置19。移动工作台1、图像记录装置3、4、5以及激发光源8、9、10等可以设置在暗室台面18上，PL图像获取在暗室中完成，以利于获取清晰的PL图像。图像处理区D可设置在暗室外部。
图像记录装置3、4、5和图像处理装置19可以采取有线或无线的方式通讯。多个图像记录装置3、4、5所捕获的每一结半导体材料的线型图像可以被传送到图像处理装置19，由所述图像处理装置19对所述多个图像记录装置3-5传送的线型图像进行拼接处理，获得面图像，以对每一结半导体材料的缺陷进行识别，从而可评估每一结半导体材料的质量。可选地，所述图像处理装置可叠加所述多个图像记录装置传送的图像以得到所述多结半导体器件的立体图像。进一步地，所述图像处理装置可包括坐标处理软件，以对所得到的多结半导体器件的图像进行坐标处理，以确定每一结半导体材料的缺陷的坐标。具体地，图像处理装置可以为装载有图像处理软件的计算机设备。
参见图1-2，所述多结半导体器件光学检测设备还可以包括多个光源固定装置，分置于移动工作台1的两侧，用于分别固定所述多个激发光源8、9、10。每个光源固定装置包括龙门架11和调节支架12。调节支架12从龙门架11顶部延伸，激发光源8、9、10安装于调节支架12的末端。调节支架12适于调节每个激发光源8、9、10的光照射角度，使得激发光可有效激发多结半导体器件的光致发光，并可使得检测时多个激发光源8、9、10发出的激发光会聚于同一点，以利于形成每一结半导体材料的图像。
此外，所述多结半导体器件光学检测设备还可以包括图像记录装置固定装置，所述图像记录装置固定装置用于将所述多个图像记录装置固定至所述待测多结半导体器件受激发后发出的辐射光的光路上。图1所示的例子中，图像记录装置固定装置包括底座7、立柱6和水平杆2。底座7固定于暗室移动工作台上，立柱6调节至适宜高度，水平杆2从立柱6顶端水平伸出，延伸至平面高精度移动工作台1正上方。优选地，水平杆2可沿立柱6上下移动，以靠近或远离移动工作台1。水平支架2也可沿水平方向伸缩，以调节图像记录装置在水平方向上的位置。图像记录装置例如CCD相机3、4、5可固定于水平支架2末端，并位于移动工作台1上的多结半导体器件17的正上方。
此外，所述多结半导体器件光学检测设备还可以包括半导体器件传送设备，用于将待测多结半导体器件17从上料区A或下料区C传送至移动工作台1上的装载区，或将待测多结半导体器件17从移动工作台1上的装载区传送至上料区A或下料区C。在图2所示的示例中，所述上料区A或下料区B中分别设置有上料区样品箱14和下料区样品箱16。所述半导体器件传送设备包括机械手13和15，所述机械手13用于将待测多结半导体器件17从上料区A中的样品箱14传送至移动工作台1上的装载区以进行拍摄；所述机械手15用于将拍摄完成后的多结半导体器件17从移动工作台1上的装载区传送至下料区A中的样品箱16中用于后续处理。
可选地，参见图3，所述上料区和下料区B中设置有传送带20。所述半导体器件传送设备包括上料区机械手13和下料区机械手15，所述机械手13用于将待测多结半导体器件从上料区中的传送带20传送至移动工作台1上的装载区，或将待测多结半导体器件从移动工作台1上的装载区传送至下料区中的传送带20。传送带20可以为多结半导体器件生产线中的传送带。即，多结半导体器件通过生产线传送带运送至多结半导体器件检测设备的上料区，上料区机械手从生产线传送带吸取多结半导体器件并移动至多结半导体器件检测设备的拍摄区；完成拍摄后，下料区机械手从拍摄区吸取多结半导体器件并传送至下料区生产线传送带。从而，多结半导体器件光学检测设备可以嵌入多结半导体器件的生产线中，配合机械手自动取放料，以实现多结半导体器件的连续在线检测，从而提高多结半导体器件分选的效率。
图4为根据上述实施例的多结半导体器件光学检测装置的对应的检测方法的示意框图，所述检测方法包括步骤：
S1：将待测多结半导体器件放置于移动工作台上,交替地沿第一方向和与第一方向相交的第二方向移动移动工作台；与此同时，
S2：采用多个激发光源同时照射所述多结半导体器件，以使所述多结半导体器件的每一结半导体材料分别产生光致发光；与此同时，
S3：采用多个图像记录装置分别捕获所述多结半导体器件的每一结半导体材料被激发后发出的辐射光并形成每一结半导体材料的图像。
进一步地，所述多结半导体器件光学检测方法，还可以包括：采用图像处理装置处理所述多个图像记录装置传送的图像以对每一结半导体材料的缺陷进行识别。
进一步地，所述多结半导体器件光学检测方法，还可以包括：采用图像处理装置叠加所述多个图像记录装置传送的图像以得到所述多结半导体器件的立体图像。
进一步地，所述多结半导体器件光学检测方法，还可以包括：采用坐标处理软件对所得到的多结半导体器件的图像进行坐标处理，以确定每一结半导体材料的缺陷的坐标。
具体地，根据本发明实施例的多结半导体器件光学检测装置对应的检测方法的检测过程如下：
(1)通过光路调节，使得多组激发光源的激发光线汇聚于移动工作台上的同一个点；
(2)调节图像记录装置例如装载有滤镜的CCD相机的位置，使得图像记录装置位于光源汇聚中心点的正上方；
待测多结半导体器件从上料区通过机械手臂移动至拍摄区，使待测多结半导体器件的一侧落于多组激发光线交汇处的中心；
(3)多组不同波段的单一激发光源同时激发多结半导体器件，此时多结半导体器件被激发并发射出光子；
(4)平面高精度移动工作台搭载多结半导体器件沿X-Y方向交替移动，使得整个材料表面都被光源所激发；
(5)对应装载有载通滤镜的CCD相机逐条获取光致发光的线性图像；
(6)每组线性图像实时传输至图像处理装置，例如外接电脑，对图像进行解析并完成面图像拼接工作；
(7)整个多结半导体器件PL图像拍摄完成，下料机械手将多结半导体器件从拍摄区取出，并放置于下料区；同时，上料区机械手从上料区取出下一个样品，并放置至拍摄区以进行下一个样品的检测。
上述步骤可根据实际需要按顺序、同时或交替进行。
优选的，拼接完成的每层材料的PL照片可通过坐标处理软件进行坐标化，以便于确认缺陷相对坐标。另外，根据多层材料的堆叠顺序，电脑软件可对多张图片可进行叠层图像处理，以获得多结半导体器件的立体图像。
下面结合具体的多结半导体器件的例子对本申请的检测方法做进一步说明。
实施例1
实施例1的多结半导体器件为双结太阳能电池，其中顶电池和底电池的禁带宽度分别为1.7eV和1.1eV。从顶电池到底电池，吸收的光波长逐步增加。根据每结材料设计，顶电池材料和底电池材料高效吸收波段分别为410nm～670nm和750nm～1050nm。
实施例1的双结太阳能电池，由于顶电池材料和底电池材料的高效吸收光谱不同，因此需配置两个波段的激光器分别激发不同结的半导体材料。例如，在图1所示的多结半导体光学检测设备中，可只使用两台激光光源，如8号与9号激光源，移除10号激光源。其中：顶电池材料由8号激光光源照射，光被顶电池材料吸收并激发出特定波段的荧光，以此表征顶电池材料性质与分布；底电池材料由9号激光光源照射，该光源透过顶电池材料被底电池材料吸收并激发出特定波段的荧光，以此表征顶电池材料性质与分布。
根据实施例1的双结太阳能电池，由于顶电池材料和底电池材料的禁带宽度不同，每结半导体材料受到激发后，所发出荧光的波段也不同，因此需配置两个CCD相机并搭载对应荧光波段的载通滤镜进行记录。特定波段的滤镜的使用可有效避免其他结荧光的干扰，更加准确的反应对应的半导体材料信息。
对应实施例1的双结太阳能电池，8号与9号激光光源所对应的波长分别是488nm的氩激光(蓝光)和780nm的镓砷-镓铝砷(近红外光)。8号蓝光激光(488nm)用于检测顶电池，所激发的荧光由3号搭载720nm～740nm的载通滤镜的CCD相机接收；9号近红外激光(780nm)用于检测底电池，所激发的荧光由4号搭载900nm的载通滤镜的CCD相机接收。
参见图1和2，实施例1的双结太阳能电池预先放置于上料区样品箱14，上料区机械手13从上料区样品箱14取出样品，并移动至拍摄区域B。此时，双结太阳能电池上下两边应平行于高精度移动工作台1的上下两边，且双结太阳能电池左顶点应与两组激光光路交汇处重合。
开始检测时，8号与9号激光光源同时激发实施例1的双结太阳能电池，激发的荧光通过3号和4号CCD相机记录，并传输至外接电脑。平面高精度移动工作台1搭载双结太阳能电池沿X方向做横向平移，完成第一组线扫。
随后，平面高精度移动工作台1搭载双结太阳能电池沿Y方向做一段固定位移后，Y方向停止移动。随后，平面高精度移动工作台搭载双结太阳能电池沿X方向做横向平移，完成第二组线扫。以此循环，直至激光扫过双结太阳能电池的右下角区域，完成整个双结太阳能电池的扫描拍摄。
CCD相机接收的所有线性图像传输至外接电脑，电脑对图像进行解析并完成面图像拼接工作，基于所得到的双结太阳能电池的扫描图像进行缺陷确认和识别。
实施例2
实施例2的示例多结半导体器件为三结太阳能电池，其中顶电池材料、中电池材料和底电池材料的禁带宽度分别为1.9eV、1.4eV和1.0eV。实施例2的三结太阳能电池，从顶电池到底电池，吸收的光波长逐步增加。根据每结材料设计，顶电池、中电池和底电池高效吸收波段分别为400nm～650nm、680nm～840nm和850nm～1240nm。
根据实施例2的三结太阳能电池，由于顶电池、中电池和底电池的高效吸收光谱不同，因此需配置三个波段的激光器分别激发不同结的半导体材料。例如，在图1所示的多结半导体光学检测设备中，顶电池由8号激光光源激发，该光被顶电池材料吸收并激发出特定波段的荧光，以此反应顶电池材料性质；中电池由9号激光光源激发，该光源可透过顶电池被中电池材料吸收并激发出特定波段荧光，以此反应中电池材料性质；底电池由9号激光光源激发，该光源可透过顶电池与中电池被底电池吸收并激发出特定波段的荧光，以此反应底电池的材料性质。
根据实施例2的三结太阳能电池，由于顶电池、中电池和底电池的禁带宽度不同，每结半导体材料受到激发后，所发出荧光的波段也不同，因此需配置三个CCD相机并搭载对应荧光波段的载通滤镜进行记录。特定波段的滤镜的使用可有效避免其他结荧光的干扰，更加准确的反应对应的半导体材料信息。
对应实施例2的三结太阳能电池，8、9、10号激光光源所对应的波长分别是488nm的氩激光(蓝光)、694nm的红宝石(红光)和1064nm的钕-钇铝石榴石(近红外光)。8号蓝光激光(488nm)用于检测顶电池，所激发的荧光由3号搭载640nm～650nm的载通滤镜的CCD相机接收；9号红光激光(694nm)用于检测中电池，所激发的荧光由4号搭载850nm～880nm的载通滤镜的CCD相机接收；10号近红外激光(1064nm)用于检测底电池，所激发的荧光由5号搭载900nm的载通滤镜的CCD相机接收。通过将CCD相机接收的线形图像整合，并拼接出完整面图像。
本发明实施例2的三结太阳能电池可预先放置于上料区样品箱或上料区传送带上，上料机械手臂从上料区样品箱或传送带取出样品，并移动至拍摄区。此时，三结太阳能电池的上下两边应平行于高精度移动工作台上下两边，且三结太阳能电池左顶点应与三组激光光路应交汇处重合。
检测开始时，8、9和10号激光同时激发实施例2的三结太阳能电池，激发的荧光通过3、4和5号CCD相机记录，并传输至外接电脑。平面高精度移动工作台1搭载实施例2的三结太阳能电池沿X方向做横向平移，完成第一组线扫。
随后，平面高精度移动移动工作台搭载实施例2的三结太阳能电池沿Y方向做一段固定位移后，Y方向停止移动。随后，平面高精度移动工作台搭载实施例2的三结太阳能电池沿X方向做横向平移，完成第二组线扫。以此循环，直至激光扫过实施例2的三结太阳能电池的右下角区域，完成整个三结太阳能电池的扫描和拍摄。
CCD相机接收的所有线性图像传输至外接电脑，电脑对图像进行解析并完成面图像拼接工作，基于所得到的双结太阳能电池的扫描图像进行缺陷确认和识别。
本领域技术人员可知，本申请所涉及的多结半导体器件检测方法不局限于实施例中的太阳能电池双结和三结半导体器件的检测。对于具体的多结半导体器件，可根据每结半导体的吸收光谱对激发光源进行数目增减和波长调节，在光源波长选择时需要结合每结半导体材料的吸收起始和截止波段，避免激发光源波段重合，从而避免在激发光到达指定半导体层前，被指定半导体层上方的材料吸收。另外，滤镜需根据各结材料禁带宽度进行选择，避免获取其他结材料所激发的荧光杂讯干扰。
综上所述，本发明实施例的多结半导体器件的光学检测设备和光学检测方法，具有以下优点：
1)本发明通过配置多个激发光源，实现多结半导体器件中每结半导体材料的同时激发。处于激发态的半导体材料，每结半导体材料发出的荧光对应该结禁带宽度。该特征波长的荧光被对应的图像记录装置捕获，可得到多结半导体器件中的每一结半导体材料的图像。通过对线性图像的搜集整合，拼接出面图像。由此，每结半导体材料的缺陷可从图像识别。因此，根据本申请的多结半导体器件的光学检测设备和光学检测方法，实现了通过一次性检测获知多结半导体器件中的每一结半导体材料的质量，极大地减少了检测的工作量，提高了工作效率。
2)可通过软件，对搜集的图像按照单结材料堆叠顺序进行叠层图像处理，由此提供分析材料表面或体缺陷的方法。
3)采用激光光源，相较于LED光源提高了光强，从而提高材料荧光信号，有益于缺陷位置的分辨。
4)结合自动化上下料的方式，赋予多结半导体器件的批量检测能力，提高了检测效率。
5)根据本申请的多结半导体器件的光学检测设备和光学检测方法，是一种无损缺陷识别技术，对样品不造成二次损伤。
上述实施例仅示例性的说明了本发明的原理及构造，而非用于限制本发明，本领域的技术人员应明白，在不偏离本发明的总体构思的情况下，对本发明所作的任何改变和改进都在本发明的范围内。本发明的保护范围，应如本申请的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (13)
1.一种多结半导体器件光学检测设备，包括：
移动工作台，所述移动工作台用于放置待测多结半导体器件并能够沿第一方向和与第一方向相交的第二方向移动；
多个激发光源，所述多个激发光源适于同时照射所述多结半导体器件，以使所述多结半导体器件的每一结半导体材料分别产生光致发光；
多个图像记录装置，所述多个图像记录装置适于分别捕获所述多结半导体器件的每一结半导体材料被激发后发出的辐射光并形成每一结半导体材料的图像。
2.根据权利要求1所述的多结半导体器件光学检测设备，其中，所述多个激发光源所发射的激发光线的波长分别对应于所述多结半导体器件的每一结半导体材料的光吸收波长。
3.根据权利要求1所述的多结半导体器件光学检测设备，其中，所述多个图像记录装置分别包括多个滤镜，以使得每个图像记录装置仅捕获与其对应的一结半导体材料被激发后发出的辐射光。
4.根据权利要求1所述的多结半导体器件光学检测设备，其中，所述多个激发光源的每一个均为线型激光光源。
5.根据权利要求1所述的多结半导体器件光学检测设备，还包括图像处理装置，所述图像处理装置适于处理所述多个图像记录装置传送的图像以对每一结半导体材料的质量进行评估。
6.根据权利要求1所述的多结半导体器件光学检测设备，还包括多个光源固定装置，用于分别固定所述多个激发光源，每个光源固定装置包括调节支架，用于调节每个激发光源的光照射角度。
7.根据权利要求1所述的多结半导体器件光学检测设备，还包括图像记录装置固定装置，所述图像记录装置固定装置用于将所述多个图像记录装置固定至所述待测多结半导体器件受激发后发出的辐射光的光路上。
8.根据权利要求1所述的多结半导体器件光学检测设备，还包括：半导体器件传送设备，所述半导体器件传送设备设置于上料区或下料区中，用于在上料区或下料区与移动工作台之间传送待测多结半导体器件。
9.根据权利要求7所述的多结半导体器件光学检测设备，其中，所述上料区或下料区中设置有样品箱或传送带，所述样品箱或传送带用于放置多结半导体器件。
10.一种多结半导体器件光学检测方法，包括：
将待测多结半导体器件放置于移动工作台上,交替地沿第一方向和与第一方向相交的第二方向移动移动工作台；与此同时，
采用多个激发光源同时照射所述多结半导体器件，以使所述多结半导体器件的每一结半导体材料分别产生光致发光；与此同时，
采用多个图像记录装置分别捕获所述多结半导体器件的每一结半导体材料被激发后发出的辐射光并形成每一结半导体材料的图像。
11.根据权利要求10所述的多结半导体器件光学检测方法，还包括：
采用图像处理装置处理所述多个图像记录装置传送的图像以对每一结半导体材料的缺陷进行识别。
12.根据权利要求10所述的多结半导体器件光学检测方法，还包括：采用图像处理装置叠加所述多个图像记录装置传送的图像以得到所述多结半导体器件的立体图像。
13.根据权利要求10所述的多结半导体器件光学检测方法，还包括：采用坐标处理软件对所得到的多结半导体器件的图像进行坐标处理，以确定每一结半导体材料的缺陷坐标。
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| CN202111229474.XA CN116013794A (zh) | 2021-10-21 | 2021-10-21 | 一种多结半导体器件光学检测设备和光学检测方法 |
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010073990A (ja) * | 2008-09-19 | 2010-04-02 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 光電変換装置モジュールの検査装置 |
| US20170237396A1 (en) * | 2016-02-16 | 2017-08-17 | Airbus Ds Gmbh | Technique for detecting a defect in a multi-junction solar cell |
| CN110324003A (zh) * | 2019-04-30 | 2019-10-11 | 上海道口材料科技有限公司 | 一种多结太阳电池隐性缺陷无损测试方法及系统 |
| WO2021028175A1 (de) * | 2019-08-13 | 2021-02-18 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V. | Verfahren und vorrichtung zur analyse einer mehrfachsolarzelle mit zumindest zwei sub-solarzellen mittels lumineszenzstrahlung |
-
2021
- 2021-10-21 CN CN202111229474.XA patent/CN116013794A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010073990A (ja) * | 2008-09-19 | 2010-04-02 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 光電変換装置モジュールの検査装置 |
| US20170237396A1 (en) * | 2016-02-16 | 2017-08-17 | Airbus Ds Gmbh | Technique for detecting a defect in a multi-junction solar cell |
| CN110324003A (zh) * | 2019-04-30 | 2019-10-11 | 上海道口材料科技有限公司 | 一种多结太阳电池隐性缺陷无损测试方法及系统 |
| WO2021028175A1 (de) * | 2019-08-13 | 2021-02-18 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V. | Verfahren und vorrichtung zur analyse einer mehrfachsolarzelle mit zumindest zwei sub-solarzellen mittels lumineszenzstrahlung |
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