超高分辨率Micro-LED顯示器作為一種可行的自發(fā)光顯示器技術正在興起。具有數百萬像素的μLED顯示器面臨著幾個關鍵問題：LED制造和轉移過程中的保真度、工藝控制和缺陷分析。在這里，我們研究了兩種無損檢測方法，即光致發(fā)光和陰極發(fā)光成像，并將它們與電致發(fā)光圖像進行比較，以驗證LED的保真度，并評估這些方法作為缺陷分析的潛在工具。我們的實驗顯示，利用陰極發(fā)光成像作為分析工具提供了豐富的數據，可以識別和分類μLED顯示器制造過程中與電致發(fā)光相對應的常見缺陷。在整個制造過程中，未激活像素可能由許多缺陷機制引起。

       對于其中的很多缺陷的分析，主要方法是電致發(fā)光（EL）成像和光學質量檢查。光致發(fā)光（PL）成像已被用作半導體器件的計量和診斷工具，以表征光發(fā)射和電荷載流子特性。它也被用作半導體設備的缺陷診斷工具，將其視為Micro-LED缺陷檢測的一種有前途的方法。陰極發(fā)光（CL）成像同樣是表征納米和低維器件帶隙特征的有用成像工具。在本研究中，我們使用了在微圖案化藍寶石上外延生長的GaN和InGaN的市售藍色LED晶圓（448nm中心波長）。圖顯示了像素的示意圖和SEM圖像。

       CL圖像是使用蔡司Supra35VP場發(fā)射掃描電子顯微鏡（FESEM）拍攝的。 由于缺乏載流子傳輸，PL激發(fā)不受蝕刻LED側壁上短路缺陷的影響。InGaN量子阱內的電子被405nm的光激發(fā)，并且在弛豫時顯示出發(fā)射，而與短路的存在無關。CL圖像是全色的，因此對光譜不敏感，但顯示定性發(fā)光強度。圖B顯示了圖A中顯示的同一模具的示例圖像。亮白色區(qū)域代表強烈的發(fā)光。圖無損圖像。（A）200個LED的PL合成圖像。幾個圖像被縫合在一起以覆蓋整個設備區(qū)域。此圖中的所有指示燈均點亮。（B） 來自（A）的相同200個LED的CLSEM圖像。盡管大多數LED都會發(fā)光，但也有一些是不發(fā)光的。
 

      
       為了突出這一現象，圖7顯示了25個像素和四個無損圖像。圖A中的PL圖像顯示出均勻的發(fā)光，并且預測該陣列中沒有缺陷。圖B中的CL圖像顯示了各種對比度水平，我們將其解釋為短路相關缺陷的可靠性標記，用于蝕刻相關損傷。32與圖C中的EL圖像相比，我們觀察到五個缺陷像素，其中在制造完成前，CL成像僅正確預測了一個缺陷，如低亮度像素所示。比較圖B中的CL圖像，D顯示了像素照明的明顯差異。圖D中的一個像素明顯比其余像素亮。大多數具有中等亮度，少數具有減弱的發(fā)光。與圖C中的已知缺陷像素相比，我們看到圖D中最亮的像素和最暗的三個像素對應于缺陷。一個差異是，圖C中行的死像素似乎并沒有被CL圖像預測到。圖 25張500×500μm2像素圖像。（A） 臺面蝕刻后的PL圖像。（B） 臺面蝕刻后的CL圖像。（C）完成制造和芯片貼裝后的EL圖像。（D） 完成制造和芯片貼裝后的CL圖像。

       自發(fā)射Micro-LED顯示器仍然是一種昂貴且特定的解決方案，這是由于難以生產具有數百萬像素、沒有未激活LED以及將多種顏色集成到一個背板上的顯示器。通過利用CL成像，可以可靠地預測由于干蝕刻相關的損壞而導致單個像素或LED在EL下變得不活躍的Micro-LED短路缺陷。PL成像可以從可能阻礙進一步制造工藝步驟的蝕刻工藝中識別再沉積的InGaN。PL成像無法識別導致LED短路的蝕刻相關損傷。通過CL成像和亮度測量可以簡單地識別額外的布線和接觸缺陷。CL的這兩種方法是快速和無損的測量，為微型LED顯示器提供保真度信息。