TWM537210U - 發光影像的檢測裝置 - Google Patents

Description

發光影像的檢測裝置

本新型是有關於一種檢測裝置，特別是指一種利用光或電來激發樣品並擷取其發光影像來檢測材料的缺陷影像與量化分析之檢測裝置。

光電材料常具有特殊的光電轉換特性，可以藉由光或電來激發而產生材料的發光現象，即所謂的光激發光(Photoluminescence，簡稱PL)或電激發光(Electroluminescence，簡稱EL)。其中的光電材料包含半導體材料、螢光材料、有機材料及電化學材料等等。其中的半導體材料應用於太陽能電池、發光二極體及晶圓檢測為新一代具備發展潛力的應用領域，因此有愈來愈多廠商投入研究。而一般的品質檢測多在產品製作完成後，進行檢測以確保品質，但是當產品完成才檢測出好壞時，只能將不良產品報廢，也因此損失了產能。檢測方式是利用光電轉換效率量測或光(電)激發光原理，得到產品的發光影像，透過發光影像亮暗結果可以由人為判讀得知該產品的特性與缺陷分布。但是僅利用發光影像檢測裝置並結合人為判讀來檢測產品，會產生耗時、速度慢的缺失，主要是因為該發光影像須結合人為判讀而無法量化分析及比較，造成檢測效率不高並容易有誤判的風險。當然，除了半導體材 料以外，還有其它的光電材料也需要進行發光影像檢測，而且在檢測時同樣會面臨上述的問題，因此已知的發光影像檢測有待改良。

因此，本新型之目的，即在提供一種檢測速度快、效率高的光電材料的發光影像檢測裝置，以提升研發速度及良率控管。

於是，本新型光電材料的發光影像檢測裝置，用於檢測一樣品，並包含：一光電激發模組，及一檢測模組。

該光電激發模組包括一能激發樣本並使該樣品受到激發而發光的光電激發源，及一檢測模組以擷取該樣品的發光影像。藉由該檢測模組進行快速的檢測，並將擷取的影像數值化與統計分析，再標示出發光區域較微弱、存有缺陷的區域與所佔的比例，使本新型具有檢測速度快、效率高及產業應用性高之特性。

1‧‧‧樣品

2‧‧‧光電激發模組

21‧‧‧光源

211‧‧‧檢測光

22‧‧‧電流電壓源

3‧‧‧檢測模組

4‧‧‧電極機構

41‧‧‧第一電極

42‧‧‧第二電極

43‧‧‧樣本座

圖1是本新型材料的發光影像檢測裝置之一較佳實施例的裝置示意圖；及圖2是該較佳實施例的功能方塊圖。

有關本新型之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

參閱圖1與圖2，本新型的發光影像的檢測裝置之較佳實施例，用於檢測一樣品1的激發光影像，該樣品1為半導體材料所製成，例如矽半導體晶圓，但不限於此。該檢測裝置包含：一光電激發模組2、 一檢測模組3，以及一電極機構4。

該光電激發模組2包括一個光源21，以及一個電流電壓源22，該光源21能發出一波長小於該樣品1的能隙所對應的波長的檢測光211，該檢測光211照射該樣品1後，能激發該樣品1之材料而使電子躍遷至激發態，激發態的電子再回歸至較穩定的低能階，在此同時會形成發光性複合而放光，此現象即稱為光激發光；該電流電壓源22能輸出特定之電流及電壓至該電極機構4以激發該樣品1，能激發該樣品1之材料而使電子與電動注入於能帶中而形成發光性複合而放光，此現象即稱為電激發光。而該檢測模組3可以是CCD或CMOS的影像感測元件，用於擷取該樣品1的發光影像，可供判斷該樣品1是否有缺陷，透過影像的亮度均勻度、亮度梯度與梯度形貌等特性，可得知該樣品1上是否有刮傷、隱痕或材料缺陷。

其中，該光源21可以為雷射光源、LED光源或燈泡，該檢測光211的波長不限，只要能使該樣品1照光後被激發發光即可。具體而言，該檢測光211的波長可以介於為200nm至1800nm，但不限於此。

其中，該電流電壓源22可以為定電流源、定電壓源、可調變電流電壓源或具電表功能之電流電壓源，只要能使該該樣品1通電後後被激發發光即可。具體而言，該電流電壓源22的電壓範圍可以介於為-200V至200V、電流範圍可以介於為-12A至12A，但不限於此。

該電極機構4位於該樣品1的下方，並用於承載該樣品1。該電極機構4包含一樣本座43、第一電極41、第二電極42作為該電流電壓源22的正負電極，該第一電極41與該第二電極42連接至該樣品1。該第 一電極41與該第二電極42可調整接觸置放於該樣本座43上的該樣品1之正負極而不限於同一接觸面，以配合測量需求。

由發光影像可以得知該樣品1上的任一個檢測點的發光特性，由於發光特性與該樣品1的純度、摻雜雜質濃度、摻雜種類、少數載子生命週期、接面特性、表面複合速率、內建電場及光致電壓特性等有關，因此由發光影像可以得到該樣品1材料的品質好壞、少數載子生命週期分布、接面特性分布、表面複合速率分布、內建電場分布及光致電壓分布。

本新型使用時，可選擇使用該光電激發模組2之該光源21、該電流電壓源22或其組合進行樣本激發。可個別量測該樣品1之光激發光影像、電激發光影像或是其組合(即特定偏壓下的光激發光影像，biased PL image)。光激發光影像可以反應出接近樣品表面的發光特性分布；電激發光影像可以反應出樣品的接面特性分布；特定偏壓下的光激發光影像則可以反應出不同的能帶變化下的載子分布與不同樣品深度的發光特性分布。

綜上所述，結合光電激發模組2之該光源21與該電流電壓源22的組合應用，可以達到該樣品1的大面積檢測及其縱深方向的發光特性分布，另一方面，該電流電壓源22的電流電壓輸出為自動化程式控制，當該樣品1於不同條件下作檢測時，就不需以人工額外將樣品1卸下與重新安裝、設定量測參數，所以本新型使用上相當方便，因此可以提升整體的檢測速度，所以本新型具有檢測速度快、效率高之優點，乃為相當實用且多功能的檢測裝置。

惟以上所述者，僅為本新型之較佳實施例而已，當不能以此限定本新型實施之範圍，即大凡依本新型申請專利範圍及新型說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本新型專利涵蓋之範圍內。

1‧‧‧樣品

2‧‧‧光電激發模組

21‧‧‧光源

211‧‧‧檢測光

22‧‧‧電流電壓源

3‧‧‧檢測模組

4‧‧‧電極機構

41‧‧‧第一電極

42‧‧‧第二電極

43‧‧‧樣本座

Claims (10)

1. 一種發光影像的檢測裝置，用於檢測一樣品，並包含：一光電激發模組，包括一個能發出一檢測光並使該樣品受到光照而發光的光源、一個能使該樣品受到電激而發光的電流電壓源，以及一個用於擷取該樣品的發光影像的檢測模組。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之發光影像的檢測裝置，還包含一個用於承載該樣品的載台。
3. 依據申請專利範圍第1或2項所述之發光影像的檢測裝置，其中該發光光源可為雷射光源、LED光源或燈泡。
4. 依據申請專利範圍第1或2項所述之發光影像的檢測裝置，其中該光源還包括一用於濾除特定光源波長範圍之濾光片。
5. 依據申請專利範圍第1或2項所述之發光影像的檢測裝置，其中該電流電壓源可為定電流源、定電壓源、可調變電流電壓源或具電表功能之電流電壓源。
6. 依據申請專利範圍第1或2項所述之發光影像的檢測裝置，其中該檢測模組可為CCD或CMOS的影像感測元件。
7. 依據申請專利範圍第1或2項所述之發光影像的檢測裝置，其中該光電激發模組可自動控制該光源之強度介於0~2000W及該電流電壓源的電壓範圍介於-200V至200V。
8. 依據申請專利範圍第7項所述之發光影像的檢測裝置，可程式化自動設定該光電激發模組之量測條件與量測時間間距。
9. 依據申請專利範圍第1或2項所述之發光影像的檢測裝置，可程式化自 動設定多次量測及量測時間間距。
10. 依據申請專利範圍第1或2項所述之發光影像的檢測裝置，可量化發光影像強度及其統計上之最大值、最小值、平均值及透過演算法計算出光致電壓與阻抗分布。