JPH0864652A - エピタキシャルウェハの検査方法 - Google Patents
エピタキシャルウェハの検査方法Info
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Abstract
状態のままで正確に評価する。 【構成】エピタキシャルウェハの表面にレーザ光のパル
スを照射する。レーザ光の波長は、エピタキシャルウェ
ハ表面で吸収されず、活性層で吸収される様な波長を選
択する。パルス光励起によりエピタキシャルウェハから
フォトルミネッセンス光が放射される。放射されたフォ
トルミネッセンス光を電気信号に変換する。この変換信
号の波形の時間変化からフォトルミネッセンスライフタ
イムを求める。発光ダイオードの発光出力のばらつきは
内部量子効率のばらつきとなる。内部量子効率ηi とラ
イフタイムτphとの間には、発光ライフタイムをτr と
すると、ηi =A×(1/τr )×τph(但し、Aは比
例定数)の関係にある。これよりライフタイムから発光
ダイオードの発光光度を求めることができる。
Description
の検査方法に係り、特にエピタキシャルウェハ段階で発
光ダイオード等の製品の光特性を検査する方法に関する
ものである。
晶基板上に発光層となるエピタキシャル層を成長させ、
そのエピタキシャルウェハの表面及び裏面に電極を形成
し、その後ダイシングにより分離してベアチップを製作
し、そのベアチップをステム上にタイボンディングによ
り固定し、ワイヤボンディングにより配線し、樹脂モー
ルドしている。
光出力や発光波長の発光特性、及び順方向や逆方向特性
などの電気特性が検査された後、出荷されている。
エピタキシャルウェハの特性に大きく依存している。こ
のため特性の良くないエピタキシャルウェハを樹脂モー
ルドしてから検査したのでは、歩留りを下げる大きな原
因となる。したがって、エピタキシャル層を成長させた
エピタキシャルウェハの段階で発光出力や発光波長、応
答速度を評価することが発光ダイオードを生産するため
に非常に重要となる。
発光波長などの発光特性を評価する方法としては、グル
ービング法と呼ばれる方法がある。この方法は、エピタ
キシャルウェハの表面に、超音波加工または研磨加工に
より溝を掘って外寸約500μmから1000μmの発
光特性評価部分を形成し、その部分に通電用針を立てて
電流を流して発光させ、その光の強度と発光スペクトル
分布を測定することにより評価している。
大きな問題がある。一つは、この測定による光の強度
と、このエピタキシャルウェハより製作した発光ダイオ
ードの発光出力とが必ずしもきれいに比例しない。これ
は、評価部分の形成が超音波加工によるため、加工断面
に歪が多くリーク電流が流れやすい。さらに、表面に電
極が形成されていないため、接触抵抗が大きく特性にば
らつきを生じやすい等の原因による。二つめは、評価部
分を超音波加工などの機械加工により形成するために、
その手数が必要となりコスト高の原因となる。またその
工程中に、ウェハ割れ等を生じ、歩留りの低下の原因と
なりやすい。
価する方法として、発光ダイオードとした場合の発光出
力を、フォトルミネッセンス光強度から求める方法が提
案されている(特開昭63−250835号公報)。こ
れは、エピタキシャルウェハにレーザ光を照射し、エピ
タキシャルウェハより放射されたフォトルミネッセンス
光から発光ダイオードの発光出力を直接求めるものであ
る。
の非接触評価方法では、フォトルミネッセンス光強度
と、発光ダイオード強度(発光ダイオードに通電し、外
部に取り出した光の強度)とは相関関係にないので、正
確な発光出力の値を推定することが難しく、不十分であ
る。
点を解消して、発光出力や応答速度をエピタキシャルウ
ェハの状態のままで正確に評価することが可能なエピタ
キシャルウェハの検査方法を提供することにある。
ウェハの検査方法は、エピタキシャルウェハにレーザ光
のパルスを照射し、そのエピタキシャルウェハより放射
されたフォトルミネッセンス光の強度の時間変化からフ
ォトルミネッセンスライフタイムを求め、そのライフタ
イムがそのエピタキシャルウェハより製作された製品の
発光出力に比例することから、ライフタイムより製品の
発光出力を求めるようにしたものである。
答速度に逆比例することから、フォトルミネッセンスラ
イフタイムより製品の応答速度を求めるようにしたもの
である。
スを照射する。レーザ光の波長は、エピタキシャルウェ
ハ表面で吸収されず、活性層で吸収される様な波長を選
択する。パルス光励起によりエピタキシャルウェハから
フォトルミネッセンス光が放射される。放射されたフォ
トルミネッセンス光を電気信号に変換する。この変換信
号の波形の時間変化からフォトルミネッセンスライフタ
イムを求める。
つきとなる。内部量子効率ηi とライフタイムτphとの
間には、発光ライフタイムをτr とすると、 ηi =A×(1/τr )×τph 但し、Aは比例定数 の関係にある。すなわち、内部量子効率はフォトルミネ
ッセンス光のライフタイムに比例するので、ライフタイ
ムから製品の発光出力を求めることができる。
ムの逆数に比例するので、ライフタイムから製品の応答
速度を求めることができる。
方法の実施例を説明する。ここでは、発光波長が660
nmのダブルヘテロ構造赤色発光ダイオードについて、エ
ピタキシャルウェハのフォトルミネッセンスライフタイ
ムと、そのエピタキシャルウェハより製作した発光ダイ
オードの発光出力の関係について相関を調べた結果につ
いて述べる。
2に示す。GaAs基板4上に、AlGaAsクラッド
層3、AlGaAs活性層2、AlGaAsウィンドウ
層1を順次積層して構成したものである。
イム測定装置の構成例を図3に示す。励起光16の光源
であるレーザ5としては、エピタキシャルウェハ表面で
吸収されず、活性層で吸収される波長が650nmの半導
体レーザを用いた。この励起光16をレンズ6、6で集
光し、試料ホルダ7に保持されたエピタキシャルウェハ
8に斜めから照射する。ウェハ表面は汚れのないようし
ておく。このエピタキシャルウェハ8から放射されたフ
ォトルミネッセンス光17をレンズ6、6により集光
し、光電子増倍管10に入射させる。この光の強度によ
り、レンズ6、6間にNDフィルタ9を挿入して調整す
る。
れ、その電気信号を増幅器11を通しデジタルオッシロ
スコープ12に入れる。デジタルオッシロスコープ12
は、半導体レーザ5を制御しているレーザコントローラ
14からのトリガー信号により同期させている。なお、
15はディレイジェネレータである。ディジタルオッシ
ロスコープ12からのデータをパソコン13で読み込
み、横軸を時間軸に、縦軸を強度の対数にする。このグ
ラフで最小自乗法により傾きを求めることにより、ライ
フタイムを計算する。図4に示すようにライフタイムτ
はフォトルミネッセンス光強度が1/eとなるまでの時
間である。
タキシャルウェハについて、この検査方法によりライフ
タイムを測定した。そしてこれらのエピタキシャルウェ
ハから発光ダイオードを製作し、発光光度を測定した。
この結果を図1に示す。ライフタイムと発光光度はきれ
いな比例関係にあり、ライフタイム測定により発光光度
を精度高く評価できることが分かった。
光度が測定できる理由として、次のように考えられる。
発光ダイオードの発光光度は、発光効率に比例する。発
光ダイオードの発光効率は、電流注入効率、内部量子効
率及び光取出し効率の積で求められる。ここで電流注入
効率はほぼ100%である。また光取出し効率は、発光
ダイオードの構造によりほぼ決定されるため、同じ構造
の発光ダイオードについて比較する場合には一定と考え
てよい。このため発光ダイオードを生産していったとき
の発光光度のばらつきは、内部量子効率のばらつきを示
していることになる。
タイムτr と非発光ライフタイムτ nrで式(1)で表さ
れる。Aは比例定数である。
式(2)で表される。
トルミネッセンス光のライフタイムτphの間には式
(3)が成立することになる。
イフタイムに比例することが分かる。したがって、パソ
コン13でさらにηi を計算するようにすれば、非接触
で正確に発光光度を検査できる。
ドについて述べたが、AlGaAs/GaAs系の赤外
発光ダイオード、及びGaP系の緑色発光ダイオード、
InP系の赤外発光ダイオード用のエピタキシャルウェ
ハについても検査できる。さらに、発光ダイオードの他
に、レーザダイオード、フォトダイオード用などのエピ
タキシャルウェハについても適用できる。
イムから、発光ダイオードのもう一つの大きな特性であ
る応答速度を求めることができる。
の振幅が徐々に低下するが、この振幅が低周波変調時に
比べて1.5dB低下するときの周波数が遮断周波数f
c と呼ばれ、 fc =1/(2πτph) (4) の関係がある。
ンス光のライフタイムに逆比例することが分かる。遮断
周波数と応答速度とは同義であるから、ライフタイムか
ら応答速度を求めることができる。
トルミネッセンス光からではなく、そのライフタイムか
ら求めるようにしたので、エピタキシャルウェハの状態
で発光ダイオードを製作した場合の発光光度を正確に測
定できる。これにより、エピタキシャルウェハ段階で不
良品を落とせるので、発光ダイオードの製品歩留りを大
幅に向上することができる。
ハの発光光度及び応答速度を非接触で評価できるため、
従来用いられたエピタキシャルウェハ表面を加工して発
光光度を評価する方法に比べると、加工時のウェハ割れ
を無くし、加工の手間を省き、加工時のウェハを汚染し
ないで済み、さらに発光ダイオードを製作できなくなる
ような加工部分が生じない等、多くのメリットがある。
較的安価に構成されており、従来のグルービング法に比
べて、装置価格はそれほど高くならない。
出力または応答速度を求めるようにしたので、発光出力
または応答速度を、製品作製前のエピタキシャルウェハ
の状態で正確に検査することができる。また、製品作製
後に発光出力を検査する方法に比して、発光ダイオード
の歩留りを大幅に向上することができる。
施例に係るエピタキシャルウェハのライフタイムと発光
光度の関係を示す図。
エピタキシャルウェハの構造を示す断面図。
フタイム測定装置の構成図。
とライフタイムを示す図。
Claims (2)
- 【請求項1】エピタキシャルウェハにレーザ光のパルス
を照射し、そのエピタキシャルウェハより放射されたフ
ォトルミネッセンス光の強度の時間変化からフォトルミ
ネッセンスライフタイムを求め、そのライフタイムから
発光出力を求めるエピタキシャルウェハの検査方法。 - 【請求項2】エピタキシャルウェハにレーザ光のパルス
を照射し、そのエピタキシャルウェハより放射されたフ
ォトルミネッセンス光の強度の時間変化からフォトルミ
ネッセンスライフタイムを求め、そのライフタイムから
応答速度を求めるエピタキシャルウェハの検査方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6202296A JPH0864652A (ja) | 1994-08-26 | 1994-08-26 | エピタキシャルウェハの検査方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6202296A JPH0864652A (ja) | 1994-08-26 | 1994-08-26 | エピタキシャルウェハの検査方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0864652A true JPH0864652A (ja) | 1996-03-08 |
Family
ID=16455201
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6202296A Pending JPH0864652A (ja) | 1994-08-26 | 1994-08-26 | エピタキシャルウェハの検査方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0864652A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6373069B1 (en) | 1998-09-17 | 2002-04-16 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method for evaluating an epitaxial wafer for a light emitting device, recording medium readable by a computer and epitaxial wafer for a light emitting device |
| JP2007088389A (ja) * | 2005-09-26 | 2007-04-05 | Yamaguchi Univ | 半導体発光素子の内部量子効率を測定する装置及びその方法 |
| CN103954629A (zh) * | 2014-05-12 | 2014-07-30 | 重庆大学 | 封装led焊点质量检测装置和方法 |
| EP2863539A1 (en) | 2013-10-11 | 2015-04-22 | Yokogawa Electric Corporation | Photoelectric conversion element evaluation apparatus |
| EP3062083A1 (en) | 2015-02-24 | 2016-08-31 | Yokogawa Electric Corporation | Photoelectric conversion element evaluation apparatus |
| CN108956550A (zh) * | 2018-06-12 | 2018-12-07 | 华灿光电(浙江)有限公司 | 一种光致发光光谱处理的方法和装置 |
| WO2025003073A1 (fr) * | 2023-06-30 | 2025-01-02 | Aledia | Procédé et système de caractérisation d'un dispositif optoélectronique |
-
1994
- 1994-08-26 JP JP6202296A patent/JPH0864652A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US6373069B1 (en) | 1998-09-17 | 2002-04-16 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method for evaluating an epitaxial wafer for a light emitting device, recording medium readable by a computer and epitaxial wafer for a light emitting device |
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| US10298174B2 (en) | 2015-02-24 | 2019-05-21 | Yokogawa Electric Corporation | Photoelectric conversion element evaluation apparatus |
| CN108956550A (zh) * | 2018-06-12 | 2018-12-07 | 华灿光电(浙江)有限公司 | 一种光致发光光谱处理的方法和装置 |
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| FR3150595A1 (fr) * | 2023-06-30 | 2025-01-03 | Aledia | Procédé et système de caractérisation d’un dispositif optoélectronique |
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