RU2032963C1 - Method of rejection of light-emitting diodes by radiation stability - Google Patents

Abstract

FIELD: testing of parameters of semiconductor devices. SUBSTANCE: invention is intended for possibility of nondestructive testing of potentially unstable light-emitting diodes on basis of correlation of temperature and radiation changes of intensity of emission of diodes. For this purpose change of intensity of emission is determined measured at normal and maximum permissible working temperature which is later used as informative parameter for rejection of light emitting diodes by radiation stability. EFFECT: improved authenticity of method. 1 dwg, 1 tbl

Description

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. The invention relates to tests of semiconductor devices, and in particular to methods for predicting their reliability and can be effectively used in the rejection of LEDs for radiation resistance (RS) in the manufacturing process and in the assembly of electronic equipment operating under conditions of exposure to ionizing radiation.

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.A known method of rejecting potentially unreliable LEDs by informative parameters: voltage drop at low currents and a change in radiation intensity after testing the LEDs for 50 hours under thermal current load [1]
The closest in technical essence to the invention is a method for rejecting semiconductor devices and integrated circuits by RS, based on measuring the parameters of devices before and after irradiation with electrons or gamma rays, followed by rejecting those devices whose informative parameters have experienced maximum changes. The remaining devices are subjected to thermal annealing of radiation defects in order to restore their parameters [2]
The disadvantage of this method is its destructive effect on the tested devices. For LEDs thermal annealing can not be applied due to the high temperature annealing of radiation defects in semiconductors A ₃ B ₅ (above 200 ^C) at which degradation occurs LEDs. The exclusion of the operation of thermal annealing is undesirable due to large residual radiation changes in the parameters of the LEDs.

Целью изобретения является обеспечение возможности неразрушающей отбраковки светодиодов по радиационной стойкости. The aim of the invention is to enable non-destructive rejection of LEDs by radiation resistance.

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.This goal is achieved in that they determine the difference between the values of the radiation intensity measured at normal and maximum permissible temperatures, and then use it as an informative parameter. Normal temperature is considered to be ^about 20 C, and the maximum for the LED according to the specifications is 80 ° ^C. This correlation of temperature changes and radiation LEDs parameters was detected and studied experimentally. Its physical basis is the increase in the rate of nonradiative recombination of charge carriers on defects in the active region of the LED structure. However, when exposed to radiation, changes in radiation intensity are irreversible, while temperature changes are completely reversible (if the temperature does not exceed the maximum allowable), therefore, the proposed method of rejection by RS is non-destructive.

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.Thus, the proposed method allows to classify the LEDs on the PC by controlling the informative parameter-change LEDs radiation intensity at 20 and 80 ° ^C during the intermediate operations prior to cutting plates on crystals and assembly of LEDs that eliminates the cost of execution of subsequent processing steps to reject LEDs .

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.PRI me R. LEDs type AL307A based on GaAlAs in an amount of N 20 pcs. after measuring the radiation intensity and current-voltage characteristics, they are subjected to gamma irradiation on a ⁶⁰ Co isotope installation in a passive state, at normal temperature, at a dose rate of 500 R / s.

После облучения светодиодов дозами от 10⁵ до 10⁷Р проводилось повторное измерение параметров.After irradiation of the LEDs with doses from 10 ⁵ to 10 ⁷ P, a repeated measurement of the parameters was carried out.

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.In the process of processing the results, the following values are calculated: temperature changes in the radiation intensity of the LEDs at a current of 10 mA: Δ I _t I _o (20 ^o C) I _o (80 ^o C) as the difference between the intensities I _o measured at temperatures of 20 and 80 ^o C, respectively ; radiation changes LEDs radiation intensity at a current of _{10mA: ΔI p I o I (D} γ) as the difference between the intensities of the values measured at ²⁰ ° C and [I _o] and after [I (D _γ)] gamma-irradiation, respectively; the coefficient of pairwise linear correlation of values, where x Δ I _t and yΔ I _p , determined by the formula
α

As a criterion for the radiation resistance of LEDs, a 50% reduction in radiation intensity is taken. Closest to such a change in averages

there will be a dose of gamma radiation I ˙ 10 ⁶ P, at which 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.At this dose, the correlation dependence of y on x can be approximated by the regression equation: y 5 + 2x. At

35.5 (

) _0.5 = 18, which corresponds to (

) _{0.5 to} 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.After rejecting the LEDs with (ΔI _t ) ≥6.5 of the remaining 10 LEDs, nine (ΔI _p ) ≅ 18 and only one LED (ΔI _p ) 20, i.e. It is 55% of the average value of the initial value.

Пример иллюстрируется чертежом. An example is illustrated in the drawing.

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. The table shows the results of measurements and calculations. The values of the radiation intensity of the LEDs and their changes are given in current units (μA) of the FD-24k photodiode, with which we measured the radiation intensity proportional to the FD-24k photocurrent over a wide range of values.

Claims (1)

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. METHOD FOR DISAPPING LEDS BY RADIATION STABILITY, including irradiating a batch of LEDs with different doses of γ-radiation, measuring informative parameters of LEDs before and after exposure to g-radiation, and rejecting LEDs based on changes in informative parameters of LEDs, characterized in that, in order to ensure non-destructive rejection, as an informative parameter, the radiation intensity of the LEDs is measured; first, on the calibration batch of LEDs, the correlation head is set the dependence between the change in the radiation intensity under the action of g-radiation and the change in intensity with a change in temperature from normal to the maximum allowable working temperature, and the rejection of the LEDs is carried out using the obtained dependence.

Images