晶粒检测方法及系统与流程
本发明涉及一种晶粒检测方法及系统，尤其涉及一种在源晶圆上检测晶粒的晶粒检测方法及系统。
背景技术：
传统的晶圆检测方式是利用直径约10μm的探针与晶粒上的接点接触，以进行电性测试。当晶粒经检测无瑕疵，才进行切割、挑拣、封装等后续制程。然而，当晶粒尺寸微小时至与探针尺寸相当时，如：微发光二极管(microled)，难以利用现有技术的检测方式对晶粒进行电性测试。
因此，现有技术中的微发光二极管通常在源晶圆上完成晶粒切割之后即通过微转印(microtransferprinting)程序将晶粒转移到面板上，并无法掌控面板的晶粒瑕疵率。缘此，现有的晶粒检测方法难以应用到小尺度的晶粒，使小尺度的晶粒存在检测上的困难，故现有的晶粒检测方法仍存在不足而有改进的空间。
技术实现要素：
承上述，本发明的目的在于，针对现有技术的不足提供一种晶粒检测方法及系统，使源晶圆上的每一晶粒各自形成一回路，并通过变化磁通量而使每一回路中的晶粒因感应电动势而被通以感应电流，借此达到晶粒的检测。
本发明实施例所提供的其中之一的技术方案是提供一种在源晶圆上检测晶粒的方法；其中，源晶圆的上表面设置有多个晶粒。晶粒检测方法包含：通过导电材料将每一晶粒的正极与负极电性连接以形成封闭回路；设置线圈邻近于多个晶粒；对线圈输入以交流电压，以使线圈产生磁通量变化，其中，每一封闭回路根据磁通量变化而产生感应电动势，感应电动势的峰值高于晶粒的导通电压；以及判断每一封闭回路中的晶粒是否因应感应电动势而被通以感应电流。
本发明实施例所提供的另外一技术方案是提供一种在源晶圆上检测晶粒的方法；其中，源晶圆的上表面设置有多个晶粒，每两个相邻的晶粒形成一晶粒对，且每一晶粒对包括第一晶粒以及第二晶粒。晶粒检测方法包含：通过导电材料将每一晶粒对的第一晶粒与第二晶粒形成封闭回路，每一晶粒对中，第一晶粒的正极与第二晶粒的负极电性连接，且第一晶粒的负极与第二晶粒的正极电性连接以在封闭回路中形成并联；设置至少一线圈邻近于多个晶粒对；对线圈输入交流电压，以使线圈产生正向磁通量变化以及反向磁通量变化，其中，每一封闭回路根据正向磁通量变化而产生正向感应电动势，正向感应电动势的峰值高于第一晶粒的导通电压且小于第二晶粒的崩溃电压；每一封闭回路根据反向磁通量变化而产生反向感应电动势，反向感应电动势的峰值高于第二晶粒的导通电压且小于第一晶粒的崩溃电压；以及判断每一封闭回路中的每一晶粒是否因应正向感应电动势或反向感应电动势而被通以感应电流。
本发明实施例所提供的另外一技术方案是提供一种晶粒检测系统，其包含源晶圆以及线圈。源晶圆的上表面设置有多个晶粒，且每晶粒的正极与负极电性连接以形成封闭回路。线圈邻近于多个晶粒，线圈被用以输入交流电压，以产生磁通量变化。其中，每一封闭回路根据磁通量变化而产生感应电动势，感应电动势的峰值高于晶粒的导通电压。
本发明实施例提供的另外技术方案是提供一种晶粒检测系统，其包含源晶圆以及至少一线圈。源晶圆的上表面设置有多个晶粒，其中，每两个相邻的晶粒形成晶粒对，每一晶粒对包括第一晶粒以及第二晶粒，第一晶粒与第二晶粒通过导电材料形成封闭回路，且每一晶粒对中，第一晶粒的正极与第二晶粒的负极电性连接，且第一晶粒的负极与第二晶粒的正极电性连接以在封闭回路中形成并联。线圈邻近于多个晶粒，被用以输入交流电压以产生正向磁通量变化以及反向磁通量变化。每封闭回路根据正向磁通量变化而产生正向感应电动势，其中，正向感应电动势的峰值高于第一晶粒的导通电压且小于第二晶粒的崩溃电压。每一封闭回路根据反向磁通量变化而产生反向感应电动势，其中，反向感应电动势的峰值高于第二晶粒的导通电压且小于第一晶粒的崩溃电压。
为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
图1显示本发明第一实施例的晶粒检测系统的示意图。
图2显示本发明第一实施例的晶粒检测方法的流程图。
图3显示本发明第一实施例的晶粒产生感应电流的示意图。
图4显示本发明第一实施例的晶粒检测方法中，将被通以感应电流的晶粒微转印至显示面板的示意图。
图5显示本发明第一实施例的晶粒检测方法的变化实施例。
图6显示本发明第二实施例的晶粒检测系统的示意图。
图7显示本发明第二实施例的晶粒检测方法的流程图。
图8显示本发明第二实施例的晶粒对产生感应电流的示意图。
图9显示本发明第二实施例的线圈因交流电压所产生的交流电流与感应电动势随时间变化的示意图。
图10显示本发明第二实施例的第一晶粒与第二晶粒的i-v特性曲线图。
图11显示本发明第二实施例的晶粒检测系统的一变化实施例示意图。
图12显示本发明第二实施例的晶粒检测系统的另一变化实施例示意图。
图13显示本发明第二实施例的晶粒检测系统的另一变化实施例俯视示意图。
图14显示图13的侧视示意图。
图15显示本发明第二实施例的晶粒检测系统的另一变化实施例的侧视示意图。
图16显示本发明第二实施例的晶粒检测系统的另一变化实施例的电路图。
图17显示本发明第二实施例的晶粒检测系统的另一变化实施例的电路图。
附图标记说明：
晶粒检测系统z
线圈1回绕结构11
线圈范围r
源晶圆2上表面20
晶粒21
第一晶粒21a
第二晶粒21b
晶粒对210
连接部22
正极211
负极212
晶粒投影21’
封闭回路l
显示面板3
正向电流i1
反向电流i2
感应电流i1’、i2’
导电材料c
具体实施方式
以下通过特定的具体实施例并配合图1至图17说明本发明所公开的晶粒检测方法及系统的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。然而，以下所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围，在不悖离本发明构思精神的原则下，本领域技术人员可基于不同观点与应用以其他不同实施例实现本发明。另外，需事先声明的是，本发明的附图仅为示意说明，并非依实际尺寸的描绘。此外，虽本文中可能使用第一、第二、第三等用语来描述各种元件，但这些元件不应受这些用语的限制。这些用语主要是用以区分元件。
第一实施例
以下配合图1至图3说明本发明第一实施例的晶粒检测系统及方法。请见图1，本实施例提供晶粒检测系统z，其具有线圈1以及源晶圆2。上述“源晶圆”包含但不限定为用以在其上长出晶粒21的硅芯片。源晶圆2的上表面20具有多个晶粒21。本实施例中，晶粒21为微发光二极管(microled)晶粒，然而，本发明不限于此；在其他实施例中，晶粒21可为其他种类的半导体晶粒。
请配合参阅图1及图2，本实施例提供使用晶粒检测系统z的晶粒检测方法，晶粒检测方法至少包括以下步骤。步骤s100：通过一导电材料c将每一晶粒21的正极211与负极212电性连接以形成一封闭回路l；步骤s102：设置线圈1邻近于所述多个晶粒21；步骤s104：对线圈1输入交流电压，以使线圈1产生磁通量变化，其中每一封闭回路l根据该磁通量变化而产生一感应电动势，该感应电动势的峰值高于晶粒21的导通电压；以及步骤s106：判断每一封闭回路l中的晶粒21是否因应该感应电动势而被通以感应电流。
如图1右侧的晶粒21放大图所示，本实施例中，步骤s100中是以导线作为导电材料c来连接晶粒21的正极211及负极，即p极与n极。然而，本发明不限制导电材料的实施方式，例如，在其他实施例中，导电材料也可是导电涂料、导电薄膜等。
进一步来说，如图1所示，步骤s102中线圈1是设置为与源晶圆2并列，然而，本发明不限于此。在其他变化实施例中，线圈1也可设置于源晶圆2上方、下方或设置于源晶圆2上表面20。更明确来说，线圈1设置的地点以其磁力线能通过源晶圆2上晶粒21的封闭回路l为原则。如此，当步骤104中线圈1被通以交流电压时，能使每一封闭回路l经历磁通量变化而生感应电动势。
步骤s104中，晶粒21的封闭回路感应产生的感应电动势峰值高于晶粒21的导通电压，以使封闭回路可产生感应电流i1’，如图3所示。明确来说，由于感应电动势正比于线圈闸数与磁通量变化，且载流线圈的磁通量变化与线圈面积、电流大小、线圈与磁场的距离等参数相关，因此本实施例中，可通过对上述参数的调整而得到需要的感应电动势值。
图3示出晶粒21的电路图，其中，线圈1因被输入交流电压ac而被通以周期性交替的正向电流i1及反向电流i2。此处“正向”指顺时针方向，“反向”指逆时针方向。当线圈1内为正向电流i1，线圈1所生的磁场垂直穿入图面；当线圈1内为反向电流i2，线圈1所生的磁场垂直穿出图面。当通行于线圈1内的电流由正向电流i1改为反向电流i2之际，线圈1穿入图面的磁场首先渐减，此时源晶圆2上晶粒21的封闭回路l产生正向感应电流i1’，以产生穿入图面的感应磁场抗拒磁通量改变。接着，当线圈1内电流方向改变，通过反向电流i2，且反向电流i2渐渐增强，此时线圈1继续产生正向感应电流i1’，以对抗反向电流i2所产生穿出图面的磁场。当线圈1内的电流由反向电流i2改为正向电流i1之际，封闭回路会依据抗拒磁通量变化的原理而生成反向的感应电动势。然而，由于二极管的电流单向特性，此时晶粒21不会导通。
接着，步骤s106中，本实施例是通过判断晶粒21是否发光，以判断晶粒21是否被通以感应电流i1’，而进一步可判断晶粒21的电性是否正常。需要说明的是，在其他实施例中，也可通过其他判别电路是否导通的方式以判断感应电流i1’是否通过晶粒21，不限于上述。
请参阅图4及图5，在一变化实施例中，本发明的晶粒检测方法还可进一步包括步骤s300：将被通以感应电流i1’的晶粒21通过一微转印步骤(micro-transferprinting)转移至一显示面板3。本实施例中，被通以感应电流i1’的晶粒21可判断为电性正常，而步骤s300中仅将源晶圆2上电性正常的晶粒21(图4中，以黑色方块表示电性被判断为正常的晶粒21，以白色方块表示电性被判断为异常的晶粒21)转印至显示面板3。因此，相对于现有的晶粒检测方法，本发明实施例的晶粒检测系统及方法可使晶粒21在源晶圆2上进行检测，降低后续产品的晶粒瑕疵率。
通过上述技术方案，本实施例使每一晶粒21的正极211与负极212相连接而形成封闭回路l，并利用电磁感应的原理使封闭回路产生感应电动势，通过观察晶粒21是否发光而进一步判断感应电流i1’是否通过晶粒21。如此，本实施例所提供的晶粒检测方法及系统可解决现有的晶粒检测方法的问题，使小尺度的晶粒能够在源晶圆2上完成检测。然而本实施例所提供的检测方法及系统并不限于使用在小尺度的晶粒检测上，特此说明。
第二实施例
以下配合图6至图17说明本发明第二实施例所提供的晶粒检测系统z及晶粒检测方法。首先请参阅图6，本实施例提供的晶粒检测系统z包括至少一线圈1以及源晶圆2。本实施例中，源晶圆2上的多个晶粒21中，每两个相邻的晶粒21形成一晶粒对210，每一晶粒对210包括第一晶粒21a及第二晶粒21b。
以下配合图6及图7说明第二实施例的晶粒检测方法，该方法使用上述晶粒检测系统z，且至少包括下列步骤。步骤s200：通过导电材料将每一晶粒对210的第一晶粒21a与第二晶粒21b形成封闭回路，其中每一晶粒对210中的第一晶粒21a以正极211与第二晶粒21b的负极212相接，并以负极212与第二晶粒21b的正极211相接，且第一晶粒21a与第二晶粒21b形成并联。图6右侧的放大图示出源晶圆2上的其中之一的晶粒对210，其中第一晶粒21a与第二晶粒21b通过导线w以正负相接的方式在封闭回路l中形成并联。
接着，本实施例的晶粒检测方法进一步包括步骤s202：设置线圈1邻近于多个晶粒对210；步骤s204：对线圈1输入交流电压，以使线圈1产生正向磁通量变化以及反向磁通量变化，其中每一封闭回路l根据该正向磁通量变化而产生正向感应电动势，该正向感应电动势的峰值高于第一晶粒21a的导通电压且小于第二晶粒21b的崩溃电压；每一封闭回路根据该反向磁通量变化而产生反向感应电动势，该反向感应电动势的峰值高于第二晶粒21b的导通电压且小于第一晶粒21a的崩溃电压；以及步骤s206：判断每一封闭回路l中的每一晶粒21是否因应该正向感应电动势或该反向感应电动势而被通以感应电流。
图8示出晶粒对210产生感应电流的示意图。本实施例与第一实施例的其中之一的差异点在于，第一实施例中，每一晶粒21自成一回路，而由于二极管的电流单向性，每一晶粒21形成的回路在交流电压的一单位周期内虽能分别感应出一正向感应电动势与一反向感应电动势，但其中仅有一个方向的感应电动势能使回路产生感应电流。而本实施例中，通过将第一晶粒21a与第二晶粒21b以正负极相接的方式并联，第一晶粒21a与第二晶粒21b所形成的封闭回路l可因正向感应电动势与反向感应电动势分别产生正向感应电流与反向感应电流，所生的正向感应电流与反向感应电流分别通过第一晶粒21a与第二晶粒21b。借此，能够优选地利用交流电压的电能进行晶粒21的电性检测。
请配合参阅图8及图9。图8的实施例中，交流电压ac使正向电流i1与反向电流i2交替通过线圈1。在正向电流i1与反向电流i2交替之际，线圈1穿入图面的磁通量首先减弱，变换电流方向后穿出图面的磁通量渐强，形成如图9所示的磁通量变化
请参阅图10，其显示第一晶粒21a与第二晶粒21b的i-v特性曲线。步骤s204中，本实施例通过调整线圈闸数、线圈形状、源晶圆与线圈的距离以及交流电压等与磁通量变化相关的参数，使得正向感应电动势峰值高于第一晶粒21a的导通电压v1且小于第二晶粒21b的崩溃电压v2，反向感应电流i2’对应的反向感应电动势峰值高于第二晶粒21b的导通电压v3且小于第一晶粒的崩溃电压v4。需要说明的是，此处的感应电动势值指的是绝对值，不具向量性。如此，通过感应电动势的控制，本发明实施例可使封闭回路中未损坏待检测的晶粒21被通以感应电流i1’、i2’，也同时保护晶粒21不易因崩溃效应而损坏。
本实施例中，步骤s206是通过观察第一晶粒21a与第二晶粒21b是否发亮，以判断感应电流i1’、i2’是否产生，若判断产生感应电流，则可判断晶粒21电性正常。此外，也可通过晶粒21发亮的情形，例如是否闪烁或亮度是否正常，来判断晶粒21是否存在瑕疵。此外，需要强调的是，本发明不限于以观察晶粒是否发光的方式来判断感应电流是否生成。在其他实施例中，当晶粒21为发光二极管以外的晶粒，也可经由其他方式判断晶粒是否被感应电流通过，例如利用检流计判断感应电流的生成，或利用磁场感测器感测感应磁场的生成。
请参阅图11。本实施例中，线圈1设置的位置不限于如图6所示。在本发明的其他变化实施例当中，也可将线圈1设置在源晶圆2的上方或下方(图11以下方为例)，其中线圈1优选与源晶圆2的上表面20大致平行，且源晶圆2上多个晶粒对210在线圈1的平面所形成的垂直投影21’落在线圈1所定义的范围r之内。明确而言，如图上述平面指线圈1最上圈围绕所定义成的圆形平面，线圈1所定义的范围r指线圈1该圆形平面的范围。
在另一变化实施例中，线圈1也可如图12所示，设置在源晶圆2的上表面20，且晶粒对210位在线圈1所定义的范围r之内。需要说明的是，线圈1的设置位置不限于上述所举之例，只要线圈1的磁力线可通过晶粒21所形成的封闭回路即可，
上文皆以设置一个线圈1的实施例为例说明，然而，本发明亦不以此为限。请参阅图13及图14，其中图13为本发明一变化实施例的晶粒对210的俯视图，图14为图13的侧视图。在本发明一变化实施例中，可在上表面20对应每一晶粒对210皆设置一个线圈1，其中线圈1以晶粒对210为中心形成一回绕结构11。举例而言，图13的实施例中，第一晶粒21a的正极211与第二晶粒21b的负极212连接于封闭回路l的a点，第一晶粒21a的负极212与第二晶粒21b的正极211连接于封闭回路l的b点，且a点与b点通过导线w相接使第一晶粒21a与第二晶粒形成并联，线圈1形成一围绕第一晶粒21a与第二晶粒21b的回绕结构11。此外，本实施例中，线圈1两端分别连接于a点与b点，以使线圈1与封闭回路l形成并联。这种连接方式可提高封闭回路l与线圈1的制作效率，然而，本发明不以此为限。
请参阅图14，本变化实施例中，线圈1与第一晶粒21a和第二晶粒21b的连接部22连接。连接部22优选是在微发光二极管的制程中所形成，用以在微发光二极管晶粒21被巨量转移至如图4所示的显示面板3之前连接晶粒21与源晶圆2。在将晶粒21巨量转移的过程中，连接部22会被破坏而断裂，使晶粒21得到释放而得以转移。此外，不同于前一实施例是以导线实现导电材料c，本实施例是以导电物质电性连接第一晶粒21a与第二晶粒21b。
图13与图14的变化实施例中，线圈1在垂直于源晶圆2的方向上与第一晶粒21a及第二晶粒21b不重叠，然而，本发明不限于此。在另外一变化实施例中，本发明也可如图15所示，将线圈1设置在源晶圆2与晶粒对210之间，使晶粒对210与线圈1在垂直于源晶圆2的方向上至少部分重叠，以提高源晶圆2表面的空间利用率。
除了如图6将源晶圆2上的每一晶粒对210正负极相接而形成并联的封闭环路，在本发明另一变化实施例中，还可将正负极相接的多个晶粒对210通过导电材料形成多对晶粒对210并联的封闭环路，如图16所示。更进一步来说，在另外一变化实施例中，上述多对晶粒对210并联的封闭环路可进一步彼此并联，成为如图17所示的结构。以图16或图17的封闭回路结构实施本发明实施例的晶粒检测方法，可增加检测效率。这是因为在多对晶粒对210并联的形况下，正向感应电流i1’与反向感应电流i2’可一次通过一个封闭回路l内的所有第一晶粒21a或第二晶粒21b。
综合上述，本发明实施例所提供的晶粒检测方法及系统通过“通过导电材料将每一晶粒对210的第一晶粒21a与第二晶粒21b形成一封闭回路l，每一晶粒对210中，第一晶粒21a的正极211与第二晶粒21b的负极212电性连接，且第一晶粒21a的负极212与第二晶粒21b的正极211电性连接以在封闭回路l中形成并联”、“对线圈1输入一交流电压”以及“正向感应电动势的峰值高于第一晶粒21a的导通电压v1且小于第二晶粒21b的崩溃电压v2、反向感应电动势的峰值高于第二晶粒21b的导通电压v3且小于第一晶粒21a的崩溃电压v4”的技术方案，以“判断每一封闭回路l中的每一晶粒21是否因应正向感应电动势或反向感应电动势而被通以感应电流”。
借此，本发明实施利提供的晶粒检测方法与系统z可使晶粒21在源晶圆2上被检测，解决现有的中小尺度的晶粒21无法在晶粒21巨量转移前先进行检测的问题。此外，通过使晶粒21在封闭回路l中形成并联结构，本发明实施例可进一步提高检测效率。
以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的权利要求，所以凡是运用本发明说明书及附图内容所做的等效技术变化，均落入本发明的权利要求内。
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