各位朋友们，大家好。今天小薇继续分享MicroLED芯片与晶圆的PL和Raman测试表征技术：PL-Raman联用在MicroLED研发中的创新应用和产业价值。这也是近期我们对MicroLED芯片与晶圆表征技术解析系列的最后一辑。

一、PL-Raman联用简介

PL-Raman联用技术结合光致发光（PL）与拉曼光谱（Raman）的双重分析能力，通过非接触式光学手段实现对MicroLED材料发光性能、晶体结构及应力分布的综合表征，成为突破产业化瓶颈的核心工具。

PL测试通过激光激发半导体材料产生电子-空穴对，检测辐射复合发出的光子，分析发光波长、强度等相关信号，直接反映材料带隙结构、量子阱质量、载流子复合效率。Raman测试利用光散射获取晶格振动模式（声子），提供材料应力分布、位错密度、晶体质量及成分信息。PL-Raman联用可实现：

缺陷关联分析：PL定位发光异常点→Raman聚焦该点分析应力/缺陷结构（例：PL检测到局部暗点→Raman揭示该处是否存在高应力或晶格畸变）。

工艺闭环优化：Raman反馈外延/刻蚀应力数据→调整工艺参数→PL验证发光效率提升效果。

二、PL-Raman联用在MicroLED研发中的创新应用

1. 外延材料质量控制

应力与缺陷分析：在GaN外延层生长中，Raman光谱可检测晶格应力分布（如半极性GaN的应力优化），而PL光谱同步评估发光均匀性。例如，通过 Raman 峰位偏移量化应力，结合PL强度分布，指导 MOCVD 工艺参数调整，实现波长均匀性（STD）可控。

掺杂浓度测定：在重掺杂 GaN:Si微棒中，PL 通过费米能级估算载流子浓度，Raman 则通过 LO 声子—等离子体耦合模式验证，两者结果一致性良好。

2. 量子阱结构优化

成分与厚度表征：InGaN/GaN 多量子阱的 PL 峰位反映 In 组分，而 Raman 光谱的 E₂高模可监测 GaN 层厚度变化。

缺陷定位：PL 成像识别发光暗点后，Raman 光谱进一步确定缺陷类型（如位错或点缺陷），指导外延层优化。

3. 芯片制造工艺监控

巨量转移前筛选：在晶圆级检测中，PL-Raman 联用可快速扫描百万级 MicroLED 芯片，识别发光异常或结构缺陷的芯片，将巨量转移良率提升至 99%以上。

侧壁缺陷修复：通过 Raman 检测芯片侧壁的应力集中，结合原子层沉积（ALD）技术修复缺陷，提升光出射效率。

应力预警：Raman在转移前检测残余应力，预防键合剥离风险，确保转移后色彩一致性（应力影响发光波长）

4. 可靠性与失效分析

长期稳定性评估：在加速老化测试中，联用技术跟踪 PL 峰位漂移与 Raman 应力变化，预测器件寿命。

失效机制解析：对失效芯片，PL 定位发光衰减区域，Raman 分析该区域的应力或结构损伤，如GaN层龟裂或界面脱附。

三、PL-Raman联用的产业价值

1. 工艺闭环优化系统

机制：Raman反馈外延/刻蚀应力数据 → 工艺参数调整 → PL验证效率提升效果。

案例：刻蚀后Raman识别应力集中区域，调整离子注入参数后PL验证EQE。

2. 检测效率提升与成本控制

效率提升：PL-Raman替代传统EL，检测速度大大提升（4K电视芯片）。

成本节约：早期剔除不良芯片降低后道成本，减少巨量转移失败率。

3. 热管理设计与可靠性提升

Raman峰位移（ΔT∝峰位移）映射芯片散热性能，指导封装结构设计（如蓝宝石衬底剥离后的热分布优化）。

四、产业化实例

国内某头部MicroLED企业采用惟光SF900系统（PL+Raman集成），通过PL映射反馈外延均匀性，将波长一致性标准差从5nm降至2nm以内；结合Raman应力优化刻蚀工艺，使巨量转移良率从99.9%提升至99.99%。

结论

PL-Raman 联用技术通过非接触、高通量、多维度分析能力，实现从材料缺陷溯源（Raman）到发光性能验证（PL）的闭环优化，解决微缩化与巨量转移导致的良率问题，成为 MicroLED 研发与产业化的核心支撑工具。其在良率提升、工艺优化及高端应用拓展中的显著价值，正加速AR/VR、大尺寸显示等应用落地，推动第三代半导体产业链升级。

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