MicroLEDs 即尺寸明显小于100微米的微结构无机led，目前在计量和工艺开发方面面临独特的挑战。事实上，对于常规的基于光致发光的技术来说，特征尺寸的解决越来越具有挑战性，并且需要高分辨率成像来检查设备的均匀性。阴极发光光谱提供了高分辨率和光光谱能力的组合，使其独特适合解决这一挑战。

高性能microLED产品目前依靠线端电致发光（EL）探测进行最终测试和分箱。使用光致发光（PL）或自动光学检测（AOI）也可以进行在线表征，尽管这些技术降低了空间分辨率，并且无法预测某些类型的故障。

阴极发光（CL）为在线microLED计量提供了一种可扩展的方法，可以减少检查和工艺干预之间的周转时间，降低产品的风险。CL还可以为过程控制和过程开发提供更深入的见解。具有成像和光谱采集模式，CL是一种适应性强的技术，非常适合工业和研发环境。

例如，全色图（对所有波长的强度进行积分）或单色图（测量一个特定波长的强度）可以在大视场范围内快速制作。通过扫描晶圆片表面，可以生成全晶圆图，提供有关发射均匀性、缺陷和工艺变化起源的宝贵信息。

图1：显示缺陷存在和发射强度变化的晶圆尺度全色CL强度图

图1展示了CL筛选对过程控制应用程序的效用。全色晶圆图显示了暗点，这些暗点对应于发光抑制缺陷，以及晶圆片不同区域发出的光强度的显著变化。这种变化的潜在模式可以与某些工艺步骤相关联，例如外延本身或随后的去除过程，以识别和包含来自有问题的工具或腔室的工艺偏差。

从宏观到微观甚至纳米尺度，SEM和全色或单色CL图可以并行获取，以便进一步深入审查。该数据有助于识别缺陷并将其与发光变化相关联，将AOI和PL的优点结合在一起，具有更好的空间分辨率。

图2：microLED阵列的SEM图像（上）和相应的全色CL图像（下）

在图2中，microLED阵列在扫描电镜下看起来大多是规则和均匀的，有一些轻微的外观缺陷和形态不均匀。然而，在相应的全色CL图像中，我们观察到亚微米暗区，其中发光显着降低，以及从一个microLED到下一个microLED的总体发光强度的重要变化。Attolight的收集光学确保这些强度变化可以可靠地量化并归因于所调查的样品，而不是分析工具本身。

有趣的是，一些（但不是全部）黑点对应于可见缺陷，这意味着在表面下还有其他无法通过SEM或AOI看到的缺陷。相反，SEM所看到的一些（但不是全部）外观缺陷在CL图中转化为暗区，这意味着，从工艺和质量控制的角度来看，一些外观缺陷是可以容忍的。

使用全色CL图进行有针对性的研究对于理解可见和不可见缺陷对microLED性能的影响是理想的。由于Attolight CL显微镜的大视野及其快速简便的校准程序，快速但详细的全色或单色CL筛选也可以用作使用随机或系统采样的过程控制计量策略的一部分。

除了全色筛选之外，高光谱CL成像，在图像中的每个像素记录一个独特的光谱，为更高级的分析过程变化的起源和影响打开了大门。这样的获取对于过程开发应用程序特别有用。

图3：microLED 阵列的高光谱CL图，显示峰值发射波长的不均匀性

在图3中，我们绘制了InGaN microLED阵列在225μm视场内的发射峰值波长变化。我们看到，峰值发射波长在超过10 nm的范围内变化，这种变化可以在空间上与视场内的不同区域相关；一些区域呈现红移，而另一些区域呈现蓝移。通过使用CL高光谱成像，这种不良的不均匀性可以快速，轻松地识别出根本原因分析，从而提高产品质量。Attolight CL的可扩展空间分辨率意味着高光谱图可用于研究阵列内的单个像素或大集合。

Attolight CL系统先进的集成光学系统可实现快速可靠的光学对准和一致的定量结果，为在线过程控制和研发应用开辟了新的可能性。高光谱图具有丰富的信息，可以深入了解工艺变化和缺陷的来源和影响，包括潜在的和表面的，其分辨率是PL等竞争技术无法比拟的。通过快速全色和单色成像，可以在生产线末端检查之前很久就对生产晶圆的大表面进行筛选，缩短了过程控制操作的反馈回路。在这两方面，Attolight的CL解决方案有助于弥合当前计量和分析技术留下的差距。

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