KR101153339B1 - 반도체 발광소자 검사 방법 - Google Patents

반도체 발광소자 검사 방법 Download PDF

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Abstract

본 개시는 복수의 프로브(probe)를 사용하여 반도체 발광소자 웨이퍼에 형성된 n개(n≥2)의 단위 발광소자를 검사하는 반도체 발광소자 검사 방법에 있어서, 복수의 프로브 중 제1 프로브로 제1 단위 발광소자의 광 특성을 검사하며, 동시에 제2 프로브로 제1 단위 발광소자와 다른 제2 단위 발광소자의 전기적 특성을 검사하는 단계; 그리고 제1 프로브와 같거나 다른 프로브로 제1 단위 발광소자의 전기적 특성을 검사하며, 동시에 제2 프로브와 같거나 다른 프로브로 제2 단위 발광소자의 광 특성을 검사하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 검사 방법에 관한 것이다.

Description

반도체 발광소자 검사 방법{METHOD FOR INSPECTING SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING DEVICE}
본 개시(Disclosure)는 전체적으로 반도체 발광소자 검사 방법에 관한 것으로, 특히 복수 개의 반도체 발광소자의 광 특성과 전기적 특성의 검사에 소요되는 시간을 줄일 수 있는 반도체 발광소자 검사 방법에 관한 것이다.
여기서, 반도체 발광소자는 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 반도체 광소자를 의미하며, 3족 질화물 반도체 발광소자를 예로 들 수 있다. 3족 질화물 반도체는 Al(x)Ga(y)In(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)로 된 화합물로 이루어진다. 이외에도 적색 발광에 사용되는 GaAs계 반도체 발광소자 등을 예로 들 수 있다.
여기서는, 본 개시에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).
도 1은 종래의 반도체 발광소자 웨이퍼 및 그 단면을 보인 도면으로서, 반도체 발광소자 웨이퍼(10)는, 기판(11) 위에 다층 구조의 반도체층(21,23,25)이 성장되어 형성된다.
다층 구조의 반도체층(21,23,25)은 기판(11) 위에 순차로 적층되는 n형 반도체층(21), 전자와 정공의 재결합에 의해 빛을 생성하는 활성층(23), p형 반도체층(25)을 포함한다.
그리고, 반도체 발광소자 웨이퍼(10)는 레이저 또는 다이아몬드 커팅기 등에 의한 스크라이빙 공정에 의해 복수의 단위 발광소자(20)로 구획되며, 각각의 단위 발광소자(20)에 p형 반도체층(25)과 전기적으로 접속되는 p측 전극(25a), n형 반도체층(21)과 전기적으로 접속되는 n측 전극(21a)이 구비된다.
이후, 반도체 발광소자 웨이퍼(10)를 절단하여 서로 분리된 복수의 단위 발광소자(20)를 얻는데, 절단 전에 각각의 단위 발광소자(20)의 특성 검사가 행해지는 것이 일반적이다.
도 2는 종래 발광소자 검사장치의 일 예를 설명하는 도면으로서, 단위 발광소자(20)의 전극(21a,25a)에 접속되어 전류 또는 전원을 인가하는 프로브(31), 단위 발광소자(20)에서 발생된 빛을 감지하는 광센서(35), 프로브(31)와 광센서(35)가 구비되는 프로브 카드(33) 및 단위 발광소자(20)의 검사 과정 전반을 제어하는 제어부(40)를 포함한다.
구체적으로, p측 전극(25a)과 n측 전극(21a)에 프로브(31)를 접속시킨 상태에서 소정의 전류 또는 전압(이하, "소스 전류" 또는 "소스 전압")을 인가하여 단위 발광소자(20)의 광 특성 및 전기적 특성을 검사하게 된다.
검사는 하나의 단위 발광소자(20)의 소스 전류와 소스 전류를 바꾸어 가며 광 특성 및 전기적 특성을 모두 검사한 후 다른 단위 발광소자(20)에 대해 동일한 방식으로 이루어진다.
이러한 검사 방식에 의하면, 각각의 단위 발광소자(20)에 대한 검사가 순차로 진행되므로 검사에 소요되는 시간이 증가하게 되는 문제가 있다.
특히, 다층 구조의 반도체층(21,23,25) 성장기술의 발달로 기판(11)의 크기가 점점 커지는 최근의 추세에 미루어 검사 시간을 줄일 수 있는 반도체 발광소자 검사 방법의 개발이 필요하다.
이에 대하여 '발명의 실시를 위한 구체적인 내용'의 후단에 기술한다.
여기서는, 본 개시의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 개시의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).
본 개시에 따른 일 태양에 의하면(According to one aspect of the present disclosure), 복수의 프로브(probe)를 사용하여 반도체 발광소자 웨이퍼에 형성된 n개(n≥2)의 단위 발광소자를 검사하는 반도체 발광소자 검사 방법에 있어서, 복수의 프로브 중 제1 프로브로 제1 단위 발광소자의 광 특성을 검사하며, 동시에 제2 프로브로 제1 단위 발광소자와 다른 제2 단위 발광소자의 전기적 특성을 검사하는 단계; 그리고 제1 프로브와 같거나 다른 프로브로 제1 단위 발광소자의 전기적 특성을 검사하며, 동시에 제2 프로브와 같거나 다른 프로브로 제2 단위 발광소자의 광 특성을 검사하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 검사 방법이 제공된다.
이에 대하여 '발명의 실시를 위한 구체적인 내용'의 후단에 기술한다.
도 1은 종래의 반도체 발광소자 웨이퍼 및 그 단면을 보인 도면,
도 2는 종래 발광소자 검사장치의 일 예를 설명하는 도면,
도 3은 본 개시에 따른 반도체 발광소자 검사 방법을 수행하는 반도체 발광소자 검사장치의 일 예를 설명하는 도면,
도 4는 본 개시에 따른 반도체 발광소자 검사 방법을 수행하는 반도체 발광소자 검사장치의 다른 예를 설명하는 도면.
이하, 본 개시를 첨부된 도면을 참고로 하여 자세하게 설명한다(The present disclosure will now be described in detail with reference to the accompanying drawing(s)).
도 3은 본 개시에 따른 반도체 발광소자 검사 방법을 수행하는 반도체 발광소자 검사장치의 일 예를 설명하는 도면으로서, 프로브(131), 광 센서(135), 프로브(131) 및 광 센서(135)가 설치되는 프로브 카드(133) 및 검사 과정 전반을 제어하는 제어부(140)를 포함한다.
그리고, 본 예에 따른 반도체 발광소자 검사장치에 의해 검사되는 복수의 단위 발광소자(120)는 반도체 발광소자 웨이퍼에 서로 구획되어 구비되며 각각 p측 전극(125a)과 n측 전극(121a)이 구비된다.
본 예에 따른 반도체 발광소자 검사장치에 의한 검사 과정은 다음과 같다.
먼저, 반도체 발광소자 웨이퍼가 반도체 발광소자 검사장치에 고정된다.
반도체 발광소자 웨이퍼의 고정을 위해 반도체 발광소자 검사장치에는 척(chuck)이 더 구비될 수 있다.
다음으로, 프로브(131)가 구비된 프로브 카드(133)를 이동시켜 검사하고자 하는 단위 발광소자(120)의 상부에 위치되고 프로브(131)는 단위 발광소자(120)의 p측 전극(125a)과 n측 전극(121a)에 각각 접속된다.
프로브(131)는 핀 형태로 구비되며, 한 쌍의 프로브(131)가 단위 발광소자(120)의 전극(121a,125a)에 각각 접속되며, 본 예에서는, 두 개 이상의 단위 발광소자(120)를 동시에 검사하기 위해 두 개 이상의 쌍으로 구비된다. 도 3에서는 4개 쌍의 프로브(131)가 구비된 예를 보인 것이다.
다음으로, 프로브(131)를 통해 반도체 발광소자의 광 특성 또는 전기적 특성 검사에 필요한 광 특성 인자, 전기적 특성 인자의 측정을 위한 소정의 전류 또는 전압(이하, "소스 전류" 또는 "소스 전압"이라 함.)이 인가된다.
이때, 도 3에 도시된 4 개의 프로브(131) 모두에 소스 전류 또는 소스 전압이 동시에 인가하여 4개의 프로브(131)가 접속된 4개의 단위 발광소자(120)의 광 특성 인자 또는 전기적 특성 인자를 동시에 측정하게 된다.
여기서, 4개의 단위 발광소자(120)에서 동시에 측정되는 광 특성 인자 또는 전기적 특성 인자는 서로 다르게 된다.
또한, 두 개 이상의 단위 발광소자에 대해 동시에 광 특성 인자를 측정하는 경우 간섭에 의해 측정 결과가 왜곡될 수 있으므로, 4개의 단위 발광소자(120) 중 어느 하나만에 대해 광 특성 인자의 측정이 이루어지면, 나머지에 대해서는 전기적 특성 인자의 측정이 이루어진다.
구체적으로, 광 특성 검사는 광 특성 인자를 측정하여 그 결과를 바탕으로 검사하는 것으로, 20 mA의 소스 전류가 사용되며, 광 특성 인자로는 PO(output power), WP(peak wave length), WD(dominent wave length), WH(halfwave length) 등을 예로 들 수 있다.
그리고, 전기적 특성 검사는 전기적 특성 인자를 측정하여 그 결과를 바탕으로 검사하는 것으로, 전기적 특성 인자는 VF1(forward voltage), VF2(forward voltage), VR(reverse voltage), IR(reverse current) 등을 예로 들 수 있으며, VF1(forward voltage)는 20 mA의 소스 전류를, VF2(forward voltage)는 1 uA의 소스 전류를, VR(reverse voltage)는 -10 uA의 소스 전류를, IR(reverse current)은 -5 V의 소스 전압이 사용된다.
따라서, 단위 발광소자(120)의 검사를 위해, 광 특성 인자로 PO(output power), 전기적 특성 인자로 VF2(forward voltage), VR(reverse voltage), IR(reverse current)의 측정이 필요한 경우를 예로 하면, 도 1에서 단위 발광소자(A)에 PO(output power) 측정을 위한 20 mA의 소스 전류가, 단위 발광소자(B)에 VF2(forward voltage) 측정을 위한 1 uA의 소스 전류가, 단위 발광소자(C)에 VR(reverse voltage) 측정을 위한 -10 uA의 소스 전류가, 단위 발광소자(D)에 IR(reverse current) 측정을 위한 -5 V의 소스 전압이 인가되어 각 단위 발광소자마다 하나의 광 특성 인자 또는 전기적 특성 인자가 측정된다.
다음으로, 4개의 프로브(131)와 4개의 단위 발광소자(120)의 접속이 유지된 상태에서, 각 단위 발광소자에 인가되는 소스 전류 또는 소스 전압을 바꾸어 두 번째 광 특성 인자 또는 전기적 특성 인자를 측정한다. 구체적으로 단위 발광소자(A)에 IR(reverse current) 측정을 위한 소스 전압을, 단위 발광소자(B)에 PO(output power) 측정을 위한 소스 전류를, 단위 발광소자(C)에 VF2(forward voltage) 측정을 위한 소스 전류를, 단위 발광소자(D)에 VR(reverse voltage) 측정을 위한 소스 전류를 인가하여 광 특성 인자 및 전기적 특성 인자를 측정한다.
같은 방식으로 각 단위 발광소자의 세 번째 및 네 번째 광 특성 인자 또는 전기적 특성 인자를 동시에 측정할 수 있다.
결과적으로, 종래 하나의 단위 발광소자에 대한 PO(output power) 측정에 소요되는 시간 동안, 단위 발광소자(A)에 대한 PO(output power) 측정뿐만 아니라, 단위 발광소자(B,C,D)의 전기적 특성 인자의 측정도 함께 이루어지므로 검사에 소요되는 시간이 1/4로 감축시킬 수 있게 된다.
다음으로, 프로브 카드(133)가 이동되어 4 개의 단위 발광소자(E,F,G,H)에 프로브(131)가 접속되며 이후의 검사 과정은 앞서 설명한 과정의 반복이다.
한편, 이상의 일련의 동작은 제어부(140)에 의해 제어될 수 있다.
도 4는 본 개시에 따른 반도체 발광소자 검사 방법을 수행하는 반도체 발광소자 검사장치의 다른 예를 설명하는 도면으로, 구성에 있어서는 도 3에서 보인 예와 동일하나 제어부(140)에 의해 제어되는 검사 동작에서 차이가 있다.
도 3에서는, 4개의 프로브(131)와 4개의 단위 발광소자(120)의 접속이 유지된 상태에서 4개의 광 특성 인자 및 전기적 특성 인자를 모두 측정하였으나, 본 예에서는 복수의 프로브(231)가 설치된 프로브 카드(233)가 순차로 이동되면서 특성 인자를 측정하게 된다.
구체적으로, 프로브 카드(233)에는 4개의 프로브(231)가 구비되며, 각 프로브(231)에 접속된 4개의 단위 발광소자(A,B,C,D)의 광 특성 인자 또는 전기적 특성 인자가 측정된다.
이때, 앞선 예와 같이 4개의 단위 발광소자(A,B,C,D)에서 측정되는 특성 인자 중 하나는 광 특성 인자이며 나머지는 서로 다른 전기적 특성 인자이다.
그러나, 각 프로브(231)에 의해 측정되는 특성 인자는 항상 고정된다. 즉, 하나의 프로브(231)에 인가되는 소스 전류 또는 소스 전압의 값은 항상 일정하게 유지된다.
따라서, 도 3의 예와 비교할 때, 소스 전류와 소스 전압을 바꾸는 과정에서 발생될 수 있는 오류가 방지될 수 있다.
다음으로, 제어부(240)에 의해 프로브 카드(233)가 a 방향으로 이동되고, 4개의 프로브(231)는 4개의 단위 발광소자(B,C,D,E)에 접속되어 그것의 광 특성 인자 또는 전기적 특성 인자를 측정한다. 이 경우, 단위 발광소자(D)는 두 개의 특성 인자가 측정된다.
다음으로, 제어부(240)에 의해 프로브 카드(233)가 a 방향으로 이동되고, 4개의 프로브(231)는 4개의 단위 발광소자(C,D,E,F)에 접속되어 그것의 광 특성 인자 또는 전기적 특성 인자를 측정한다. 이 경우, 단위 발광소자(D)는 세 개의 특성 인자가 측정된다.
다음으로, 제어부(240)에 의해 프로브 카드(233)가 a 방향으로 이동되고, 4개의 프로브(231)는 4개의 단위 발광소자(D,E,F,G)에 접속되어 그것의 광 특성 인자 또는 전기적 특성 인자를 측정한다. 이에 의해, 단위 발광소자(D)에 대한 네 개의 특성 인자의 측정이 완료된다.
따라서, n개의 단위 발광소자에 대해 본 예와 같은 방식으로 프로브 카드(233)의 이동이 계속적으로 진행되면, 각각의 단위 발광소자에 대한 네 개의 특성 인자 측정이 완료되게 된다.
이하 본 개시의 다양한 실시 형태에 대하여 설명한다.
(1) 프로브는 j개(2≤j≤n)로 구비되고, 각각의 프로브가 j개의 단위 발광소자에 각각 접속된 상태에서 각각의 프로브에 의해 j개의 단위 발광소자의 광 특성 검사가 순차적으로 행해지며, 어느 하나의 프로브가 광 특성을 검사할 때, 나머지 (j-1)개의 프로브는 전기적 특성을 검사하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 검사장치.
이러한 구성에 의해, j개의 프로브와 j개의 단위 발광소자의 접속을 유지시킨 채로 각 단위 발광소자의 광 특성 및 전기적 특성을 검사할 수 있게 되므로, 프로브와 단위 발광소자의 접속과 분리에 소요되는 시간을 절약할 수 있게 된다.
(2) (j-1)개(j≥3)의 프로브는 서로 다른 전기적 특성을 검사하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 검사장치.
(3) 제1 프로브가 a 번째(1≤a<n)의 단위 발광소자의 광 특성을 검사할 때, 제2 프로브는 a+1 번째의 단위 발광소자의 전기적 특성을 검사하며, 제1 프로브가 n번째의 단위 발광소자의 광 특성을 검사할 때, 제2 프로브는 첫 번째의 단위 발광소자의 전기적 특성을 시험하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 검사장치.
이러한 구성에 의해, 제1 프로브가 n개의 단위 발광소자를 순차적으로 검사하는데 소요되는 시간만으로 n개의 단위 발광소자의 광학적 특성 및 전기적 특성을 검사할 수 있게 된다.
(4) 제1,2 프로브는 b개(2≤b≤n/2)의 단위 발광소자로 구성되는 적어도 둘 이상의 발광소자 그룹을 순차로 검사하며, 각각의 발광소자 그룹에서, 제1 프로브가 c 번째(1≤a<b)의 단위 발광소자의 광 특성을 검사할 때, 제2 프로브는 c+1 번째의 단위 발광소자의 전기적 특성을 검사하며, 제1 프로브가 b번째의 단위 발광소자의 광 특성을 검사할 때, 제2 프로브는 첫 번째의 단위 발광소자의 전기적 특성을 시험하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 검사장치.
이러한 구성에 의해, 발광소자 그룹별로 광 특성 및 전기적 특성을 검사하므로, 반도체 발광소자 웨이퍼의 일부 영역에 대한 선택적 검사가 가능해지게 된다.
(5) 제1 프로브와 제2 프로브가 함께 구비되는 프로브 카드(probe card);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 검사장치.
(6) 제1,2 단위 발광소자와 다른 제3 단위 발광소자의 전기적 특성을 검사하는 제3 프로브(prober);로서, 제1,2 프로브와 동시에 검사가 행해지는 제3 프로브; 및 제1,2,3 프로브가 함께 구비되는 프로브 카드(probe card);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 검사장치.
본 개시에 따른 하나의 반도체 발광소자 검사장치에 의하면, 복수 개의 발광소자의 검사 시 하나의 발광소자에 대한 광 특성 검사와 나머지 발광소자에 대한 전기적 특성 검사가 동시에 행해지므로 검사에 소요되는 시간을 줄일 수 있게 된다. 따라서 반도체 발광소자의 공정 수율을 향상시킬 수 있게 된다.
또한 본 개시에 따른 다른 반도체 발광소자에 의하면, 복수 개의 발광소자의 검사 시 각각의 발광소자에 프로브가 접속된 상태에서 하나의 발광소자에 대한 광 특성 검사와 나머지 발광소자에 대한 전기적 특성 검사가 동시에 행해지므로 발광소자와 프로브의 접속 및 분리에 소요되는 시간을 줄일 수 있으며, 반복적인 접속 및 분리로 인한 발광소자가 손상을 방지할 수 있게 된다.
프로브(131), 광 센서(135), 프로브(131), 광 센서(135)

Claims (7)

  1. 하나의 프로브 카드에 함께 구비되는 복수의 프로브(probe)를 사용하여 반도체 발광소자 웨이퍼에 형성된 n개(n≥2)의 단위 발광소자를 검사하는 반도체 발광소자 검사 방법에 있어서,
    복수의 프로브 중 제1 프로브로 제1 단위 발광소자의 광 특성을 검사하며, 동시에 복수의 프로브 중 제2 프로브로 제1 단위 발광소자와 다른 제2 단위 발광소자의 전기적 특성을 검사하는 단계; 그리고
    제1 프로브와 같거나 복수의 프로브 중 다른 프로브로 제1 단위 발광소자의 전기적 특성을 검사하며, 동시에 제2 프로브와 같거나 복수의 프로브 중 다른 프로브로 제2 단위 발광소자의 광 특성을 검사하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 검사 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    복수의 프로브는 j개(2≤j≤n)로 구비되고,
    각각의 프로브가 j개의 단위 발광소자에 각각 접속된 상태에서 각각의 프로브에 의해 j개의 단위 발광소자의 광 특성 검사가 순차적으로 행해지며,
    어느 하나의 프로브가 광 특성을 검사할 때, 나머지 (j-1)개의 프로브는 전기적 특성을 검사하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 검사 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    어느 하나의 프로브가 광 특성을 검사할 때, 나머지 (j-1)개(j≥3)의 프로브는 VF(forward voltage), VR(reverse voltage) 및 IR(reverse voltage) 항목을 포함하는 전기적 특성 검사에서 서로 다른 전기적 특성 항목을 검사하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 검사 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    제1 프로브가 a 번째(1≤a<n)의 단위 발광소자의 광 특성을 검사할 때, 제2 프로브는 a+1 번째의 단위 발광소자의 전기적 특성을 검사하며,
    제1 프로브가 n번째의 단위 발광소자의 광 특성을 검사할 때, 제2 프로브는 첫 번째의 단위 발광소자의 전기적 특성을 시험하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 검사 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    제1,2 프로브는 b개(2≤b≤n/2)의 단위 발광소자로 구성되는 적어도 둘 이상의 발광소자 그룹을 순차로 검사하며,
    각각의 발광소자 그룹에서,
    제1 프로브가 c 번째(1≤a<b)의 단위 발광소자의 광 특성을 검사할 때, 제2 프로브는 c+1 번째의 단위 발광소자의 전기적 특성을 검사하며,
    제1 프로브가 b번째의 단위 발광소자의 광 특성을 검사할 때, 제2 프로브는 첫 번째의 단위 발광소자의 전기적 특성을 시험하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 검사 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    제1 프로브와 제2 프로브를 포함한 복수의 프로브가 함께 구비되는 프로브 카드(probe card)를 사용하여 검사하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 검사 방법.
  7. 제1, 2, 3 프로브가 함께 구비되는 프로브 카드(probe card)를 사용하는 반도체 발광소자 검사 방법에 있어서,
    제1 프로브(probe)로 제1 단위 발광소자의 광 특성을 검사하며, 동시에 제2 프로브로 제1 단위 발광소자와 다른 제2 단위 발광소자의 전기적 특성을 검사하는 단계에서 동시에 제3 프로브로 제1,2 단위 발광소자와 다른 제3 단위 발광소자의 전기적 특성을 검사하며,
    상기 프로브 카드를 단위 발광소자의 상부에 위치시켜 검사하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 검사 방법.
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