顯微鏡在戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)LED中的應用

　　3、應用：

　　a)利用掃描電鏡檢測外延片生長后晶面的位錯腐蝕形貌信息；

　　晶面的位錯腐蝕形貌提供的意義：各個樣品的位錯腐蝕呈現(xiàn)不同的形狀和晶體所屬點群和晶體的結(jié)構(gòu)所決定，化學腐蝕劑的作用就是破壞晶體內(nèi)部分子和原子間相互作用鍵，鍵力較小的首先被破壞，從而形成某種特定形狀的腐蝕斑，因此良好的成像，已經(jīng)腐蝕斑細節(jié)的完美呈現(xiàn)，能完全體現(xiàn)出晶體生長的質(zhì)量形態(tài)。

　　提高外延晶格質(zhì)量和降低材料缺陷，是生產(chǎn)出高性能及高可靠性LED器件的前提，否則通過其他途徑是難以彌補的。明確了LED外延材料晶體質(zhì)量對器件可靠性的影響，通過對外延材料的質(zhì)量控制，以期減少材料缺陷密度，提高外延層晶體質(zhì)量和有效提高LED器件的可靠性。

　　b)封裝前的芯片檢驗：用光學顯微鏡檢查材料表面，確定是否有機械損傷及麻點、芯片尺寸及電極大小是否符合工藝要求，電極圖案是否完整。

　　c)LED芯片氧化厚度：檢測技術(shù)包括顏色比較、邊緣記數(shù)、干涉、橢偏儀、刻紋針振幅儀和掃描電子顯微鏡；

　　d)芯片晶圓結(jié)深的測量：掃描電鏡對LED芯片晶圓PN結(jié)結(jié)深的厚度檢測

　　e)掃描電鏡在LED芯片刻蝕過程中表面粗化工藝研究的應用：表面粗化技術(shù)解決因為半導體材料折射率（平均3.5）大于空氣折射率而使入射角大于臨界角的光線發(fā)生全反射無法出射所造成的損失。光在粗化表面的出射有很大的隨機性，需要大量實驗來研究粗糙度與粗化尺度對出光率的影響。光從高折射率的LED窗口層材料GaP入射到低折射率的空氣中，會產(chǎn)生全反射現(xiàn)象，而損失大量的出射光。用表面粗化法可以抑制全反射提高光提取效率。掃描電鏡能夠直接觀察表面粗化后樣品表面的結(jié)構(gòu)，對比粗化處理前后表面的粗糙度。掃描電鏡景深大，圖象富有立體感，可觀察經(jīng)過粗化處理的表面三維島狀結(jié)構(gòu)。

　　三、蔡司光學顯微鏡及掃描電鏡在LED成品器件失效分析中的應用。

　　采用掃描電鏡和X射線能譜分析儀可以對由于熱過載引起的大功率發(fā)光二極管分層和發(fā)黑失效進行分析。分析結(jié)果表明,由于發(fā)光二級管的輸入電流增大,芯片結(jié)溫升高產(chǎn)生熱過載引起芯片與環(huán)氧樹脂透鏡之間出現(xiàn)熱應力失配,加之環(huán)氧樹脂材料容易受潮膨脹而產(chǎn)生應力,最終導致發(fā)光二極管在芯片表面與環(huán)氧樹脂的界面產(chǎn)生分層。與芯片表面接觸的環(huán)氧樹脂材料在高溫的作用下產(chǎn)生老化,降解后的環(huán)氧樹脂內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯改變,形成C的單質(zhì)及其氧化物沉積在芯片表面,這是芯片表面發(fā)黑的主要原因