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Produktionstest bei microLEDs Optische Charakterisierung auf Emitterebene

Von Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter 2 min Lesedauer

MicroLED-Arrays für AR-Displays oder optische Chip-to-Chip-Verbindungen bestehen aus Millionen einzelner Emitter. Diese in der Serienfertigung einzeln zu charakterisieren, ist aufgrund des hohen Durchsatzes anspruchsvoll. Teradyne stellt mit dem „Iris 100” ein System vor, das die Anforderungen der Labormesstechnik auf die Bedingungen einer Fab übertragen soll.

Das Testsystem „Iris 100“ für die hochpräzise Volumenfertigung von microLEDs nutzt ein Spektrometer und eine hochauflösende Kamera.(Bild: Teradyne)
Das Testsystem „Iris 100“ für die hochpräzise Volumenfertigung von microLEDs nutzt ein Spektrometer und eine hochauflösende Kamera.
(Bild: Teradyne)

Die MicroLED-Technologie wird von Teradyne als eine Grundlage für kommende Augmented-Reality-(AR-)Mikrodisplays und als Baustein für optische Daten-Interconnects in KI-Rechenzentrumsarchitekturen angesehen. Solche Architekturen benötigen zunehmend optische Verbindungen, da rein kupferbasierte Lösungen an ihre physikalischen Grenzen stoßen. Die messtechnische Herausforderung bei diesen Bauelementen liegt in der hohen Integrationsdichte: Ein einzelnes Array kann Hunderttausende bis Millionen einzelner Emitter enthalten.

Für die Qualitätssicherung ist es notwendig, jeden einzelnen dieser Emitter präzise zu charakterisieren. Während optische Tischmessgeräte diese Aufgabe im Labor bewältigen, erreichen sie laut Teradyne nicht den für eine wirtschaftliche Volumenfertigung notwendigen Durchsatz pro Bauelement. Allerdings nennt der Hersteller keine genauen Zahlen zum Durchsatz.

Integration von optischem und elektrischem Test

Das neue Testsystem „Iris 100“ ist für diese Anforderung der hochpräzisen Volumenfertigung konzipiert. Das System nutzt eine Kombination aus Spektrometer und hochauflösender Kamera, um die spektrale Antwort, die Leuchtdichte und die Gleichmäßigkeit auf der Ebene der einzelnen Emitter zu messen.

Um den erforderlichen Durchsatz bei Millionen von MicroLEDs zu bewältigen, setzt das System auf Testparallelisierung und spezifische Bildverarbeitungsalgorithmen. Ein wesentlicher Aspekt für die Integration in die Fertigung ist die Einbindung in bestehende Infrastrukturen: Das „Iris 100“ lässt sich direkt in die verbreitete UltraFLEXplus-Plattform von Teradyne integrieren, was kombinierte optische und elektrische Tests in einer Testinsel ermöglicht.

Software-Integration und Kalibrierung

Die Steuerung erfolgt über die IG-XL-Software von Teradyne. Das System soll optische Defekte wie tote oder festhängende Pixel („Stuck Pixels“) sowie Cluster-Defekte früh im Fertigungsprozess sowohl im Wafer- als auch im Finaltest erkennen. Ein NIST-rückführbarer Kalibrierungsworkflow für absolute Messungen sorgt für die Vergleichbarkeit der Messergebnisse über verschiedene Lose, Wafer und Fertigungsstandorte hinweg.

Ausbau der Photonik-Tests

Die Vorstellung des Iris 100 folgt auf die Einführung des „Photon 100“ für Siliziumphotonik- und Co-Packaged-Optics-Tests sowie die 2025 erfolgte Übernahme von Quantifi Photonics. Teradyne erweitert damit sein Portfolio für die unterschiedlichen Testanforderungen im Bereich der Optoelektronik. Die Roadmap sieht zudem vor, künftig auch Photodetektortests im selben Prüfschritt zu unterstützen. (heh)

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