Способ отбраковки светодиодов по радиационной стойкости

 

Изобретение относится к контролю испытаний полупроводниковых приборов и может быть использовано при отбраковке светодиодов по радиационной стойкости для радиоэлектронной аппаратуры, работающей в условиях воздействия ионизирующих излучений. Цель изобретения - осуществление возможности неразрушающей отбраковки потенциально нестойких диодов на основе корреляции температурных и радиационных изменений интенсивности излучения светодиодов. Для этого определяют изменение интенсивности излучения, измеренной при нормальной и максимально допустимой рабочих температурах, а затем используют ее в качестве информативного параметра при отбраковке по радиационной стойкости. 1 табл.

Изобретение относится к испытаниям полупроводниковых приборов, а именно к способам прогнозирования их надежности и может быть эффективно использовано при отбраковке светодиодов по радиационной стойкости (РС) в процессе производства и при комплектации радиоэлектронной аппаратуры, работающей в условиях воздействия ионизирующих излучений.

Известен способ отбраковки потенциально ненадежных светодиодов по информативным параметрам: падению напряжения при малых токах и изменению интенсивности излучения после испытаний светодиодов в течение 50 ч под термотоковой нагрузкой [1] Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ отбраковки по РС полупроводниковых приборов и интегральных схем, основанный на измерении параметров приборов до и после облучения электронами или гамма-квантами с последующей отбраковкой тех приборов, информативные параметры которых испытали максимальные изменения. Остальные приборы подвергают термическому отжигу радиационных дефектов с целью восстановления их параметров [2] Недостатком данного способа является его разрушающее воздействие на испытываемые приборы. Для светодиодов термический отжиг неприменим вследствие высокой температуры отжига радиационных дефектов в полупроводниках А₃В₅ (выше 200^оС), при которой наступает разрушение светодиодов. Исключение операции термического отжига нежелательно из-за больших остаточных радиационных изменений параметров светодиодов.

Целью изобретения является обеспечение возможности неразрушающей отбраковки светодиодов по радиационной стойкости.

Указанная цель достигается тем, что определяют разность значений интенсивности излучения, измеренных при нормальной и максимально допустимой температурах, а затем используют ее в качестве информативного параметра. Нормальной температурой принято считать 20^оС, а максимально допустимой для светодиодов согласно техническим условиям является 80^оС. Указанная корреляция температурных и радиационных изменений параметров светодиодов была обнаружена и исследована экспериментально. Ее физической основой является увеличение скорости безизлучательной рекомбинации носителей заряда на дефектах в активной области светодиодной структуры. Однако при воздействии радиации изменения интенсивности излучения необратимы, в то время как температурные изменения полностью обратимы (если температура не превышает предельно допустимую), поэтому предлагаемый способ отбраковки по РС является неразрушающим.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет классифицировать светодиоды по РС путем контроля информативного параметра-изменения интенсивности излучения светодиодов при температурах 20 и 80^оС на промежуточных операциях, до резки пластин на кристаллы и сборки светодиодов, что исключает затраты на выполнение последующих технологических операций для отбраковки светодиодов.

П р и м е р. Светодиоды типа АЛ307А на основе GaAlAs в количестве N 20 шт. после измерения интенсивности излучения и вольтамперных характеристик подвергают гамма-облучению на изотопной установке ⁶⁰Со в пассивном состоянии, при нормальной температуре, при мощности дозы 500 Р/с.

После облучения светодиодов дозами от 10⁵ до 10⁷Р проводилось повторное измерение параметров.

В процессе обработки результатов рассчитывают следующие величины: температурные изменения интенсивности излучения светодиодов при токе 10мА:Δ I_т I_o(20^oC) I_o(80^oC) как разность значений интенсивности I_o, измеренных при температурах 20 и 80^оС соответственно; радиационные изменения интенсивности излучения светодиодов при токе 10мА: ΔI_p I_o I(D_γ) как разность значений интенсивностей, измеренных при 20^оС до [I_o] и после [I(D_γ)] гамма-облучения соответственно; коэффициент парной линейной корреляции величин, где х Δ I_т и yΔ I_p, определяют по формуле α В качестве критерия радиационной стойкости светодиодов принимают 50%-ное снижение интенсивности излучения. Наиболее близкой к такому изменению средних значений будет доза гамма-излучения I ˙10⁶P, при которой α= 0,8.

При этой дозе корреляционную зависимость y от х можно аппроксимировать уравнением регрессии: y 5 + 2х. При 35,5 ()_0,5= 18, что соответствует ()_0,5 6,5.

После отбраковки светодиодов с ( ΔI_т) ≥6,5 из оставшихся 10-ти светодиодов у девяти ( ΔI_p)≅ 18 и только у одного светодиода (Δ I_p) 20, т.е. составляет 55% от среднего значения первоначальной величины.

Пример иллюстрируется чертежом.

В таблице приведены результаты измерений и расчетов. Значения интенсивности излучения светодиодов и их изменений приведены в единицах тока (мкА) фотодиода ФД-24к, с помощью которого измеряли интенсивность излучения, пропорциональную фототоку ФД-24к в широком диапазоне значений.

Формула изобретения

СПОСОБ ОТБРАКОВКИ СВЕТОДИОДОВ ПО РАДИАЦИОННОЙ СТОЙКОСТИ, включающий облучение партии светодиодов различными дозами γ -излучения, измерение информативных параметров светодиодов до и после воздействия g -излучения и отбраковку светодиодов на основании изменения информативных параметров светодиодов, отличающийся тем, что, с целью обеспечения неразрушающей отбраковки, в качестве информативного параметра измеряют интенсивность излучения светодиодов, предварительно на градуировочной партии светодиодов устанавливают корреляционную зависимость между изменением интенсивности излучения под действием g -излучения и изменением интенсивности при изменении температуры от нормальной до максимально допустимой рабочей температуры, а отбраковку светодиодов производят, используя полученную зависимость.

РИСУНКИ

Рисунок 1