一種半導(dǎo)體激光器靜電失效分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件可靠性分析領(lǐng)域中的半導(dǎo)體激光器失效分析，特別涉及一種半導(dǎo)體激光器的靜電失效分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體激光器有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、能量轉(zhuǎn)換效率高、可靠性高等優(yōu)點，目前在許多領(lǐng)域中有廣泛的應(yīng)用。固體激光器由于具有更大的功率，因而處于研制當(dāng)中。采用半導(dǎo)體激光器栗浦固體激光器較傳統(tǒng)的栗浦源有諸多優(yōu)勢，因而在醫(yī)學(xué)和軍事方面有很好的應(yīng)用前景。在使用半導(dǎo)體栗浦固體激光器的過程中，半導(dǎo)體激光器經(jīng)常失效，經(jīng)過故障排除，發(fā)現(xiàn)是靜電放電導(dǎo)致的失效，目前半導(dǎo)體器件受靜電放電作用而失效的情況十分普遍，尋找一個有針對性的分析方法十分重要。
[0003]目前針對半導(dǎo)體激光器的靜電失效分析多集中于對其外部封裝的分析，以及外部的分析。但外部的封裝問題造成的靜電失效并不是主要的失效原因，因此亟待找出靜電對其有源層的作用情況，得到靜電導(dǎo)致有源層失效的機理。而目前廣泛采用的半導(dǎo)體激光器的結(jié)構(gòu)是分別限制異質(zhì)結(jié)量子阱激光器，這種結(jié)構(gòu)決定了有源層被外面若干包層包住，因此給查明其失效情況帶來了一定的困難，如何針對每種測試手段制作出相應(yīng)的測試樣品是失效分析的一個難點。
[0004]人體與半導(dǎo)體激光器接觸時，由于人體帶電，靜電會轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體激光器上，進(jìn)而會導(dǎo)致靜電通過器件放電；靜電放電有電壓高、電荷量小的特點，這種過程非常迅速，但是它引起的器件損傷卻帶有積累性，可以使器件由潛在性失效轉(zhuǎn)移到突然失效，給器件的應(yīng)用帶來諸多不便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為有針對性的解決目前半導(dǎo)體激光器靜電失效的問題，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體激光器靜電失效分析方法，可以快速全面的檢測出靜電導(dǎo)致激光器有源層的失效情況，提出失效機理。
[0006]本發(fā)明提供的半導(dǎo)體激光器靜電失效分析方法包括以下步驟:
[0007]步驟1、對半導(dǎo)體激光器從低電壓到高電壓逐級進(jìn)行ESD測試，通過比較半導(dǎo)體激光器ESD測試前后的光電特性曲線判斷該半導(dǎo)體激光器是否失效，并確定其失效等級；
[0008]步驟2、使用高倍光學(xué)顯微鏡對失效半導(dǎo)體激光器各部位進(jìn)行外觀失效檢查，采集并存儲異常部位的圖像；
[0009]步驟3、借助SEM觀察所述半導(dǎo)體激光器出光面的損傷細(xì)節(jié)，采集并儲存相應(yīng)的圖像；
[0010]步驟4、對所述半導(dǎo)體激光器的有源層損傷情況進(jìn)行測試。
[0011]可選地，所述光電特性曲線包括1-V、1-P特性曲線。
[0012]可選地，所述步驟1具體為:
[0013]為所述半導(dǎo)體激光器每加上一個等級的靜電電壓，測試其光電特性曲線，與ESD測試前該半導(dǎo)體激光器的光電特性曲線對照，若存在較大的偏離，則判定該半導(dǎo)體激光器已經(jīng)失效，此時所加的靜電電壓等級即為該半導(dǎo)體激光器的失效等級。
[0014]可選地，其特征在于，所述靜電電壓等級根據(jù)GJB-548B失效閾值分為七個等級。
[0015]可選地，所述步驟2具體為:
[0016]用高倍光學(xué)顯微鏡對失效半導(dǎo)體激光器的各部位進(jìn)行目檢，首先對其外部封裝進(jìn)行檢查，然后拆開管帽，檢查所述半導(dǎo)體激光器的電極、引線是否斷裂，焊層是否有空隙和斷裂，焊料是否溢出污染出光面，出光面是否有明顯損傷，采集并存儲異常部位的圖像。
[0017]可選地，所述步驟3具體為:
[0018]借助SEM觀察所述半導(dǎo)體激光器的出光面是否存在由于大規(guī)模光學(xué)災(zāi)變(C0D)造成的區(qū)域熔融損傷，采集并存儲光面細(xì)節(jié)圖像。
[0019]可選地，所述步驟4具體為:
[0020]將所述半導(dǎo)體激光器的包層去掉露出有源層，使用破壞性物理分析方法對所述半導(dǎo)體激光器有源層的損傷情況進(jìn)行測試。
[0021]可選地，將所述半導(dǎo)體激光器的包層去掉露出有源層的步驟包括采用多種半導(dǎo)體工藝方法將管芯包層去掉，包括襯底減薄、濕法腐蝕、光刻、真空鍍膜、引線鍵合，制作出測試樣品。
[0022]可選地，其特征在于，所述步驟4中對所述半導(dǎo)體激光器的有源層損傷情況進(jìn)行測試可采用以下測試手段中的一種或多種:微區(qū)電致發(fā)光圖像(EL mapping)、電子束誘導(dǎo)感生電流(EBIC)、光致發(fā)光圖像(PL)。
[0023]可選地，使用微區(qū)電致發(fā)光圖像方法對所述半導(dǎo)體激光器的有源層損傷情況進(jìn)行測試時，首先將所述半導(dǎo)體激光器的管芯P面朝下焊接在Si電極上，將襯底減薄到快要露出有源層的時候停止;然后在管芯的N面均勻蒸一層金電極，將光刻膠均勻的覆蓋在管芯的N面和所述半導(dǎo)體激光器的出光面和三個側(cè)面上，使用烘箱烘烤;然后光刻圖形;腐蝕襯底，直到剛剛露出有源層時停止;去掉光刻膠;在P和N電極上各引出一根電極引線外接電源，給所述半導(dǎo)體激光器通低于其閾值電流的電，使所述半導(dǎo)體激光器的有源層發(fā)出熒光，在高倍光學(xué)顯微鏡下觀察其有源層的發(fā)光情況，采集并存儲相應(yīng)的圖像，判斷是否存在缺陷。
[0024]本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體激光器靜電失效分析方法，該方法可以快速全面的檢測出靜電導(dǎo)致激光器有源層的失效情況，提出失效機理，進(jìn)而為了提高激光器的可靠性而得到相應(yīng)的改進(jìn)方案，對提高半導(dǎo)體激光器栗浦固體激光器的可靠性具有十分重要的意義。
【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明半導(dǎo)體激光器靜電失效分析方法的流程圖；
[0026]圖2是針對測試手段做出的測試樣品的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0027]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0028]圖1是本發(fā)明半導(dǎo)體激光器靜電失效分析方法的流程圖，如圖1所示，所述半導(dǎo)體激光器靜電失效分析方法包括以下步驟:
[0029]步驟1、對半導(dǎo)體激光器從低電壓到高電壓逐級進(jìn)行ESD測試，得到ESD測試之前和之后半導(dǎo)體激光器的光電特性曲線(Ι-Ρ、Ι-ν)，若測試前后光電特性曲線偏離較大則判別半導(dǎo)體激光器失效，并根據(jù)光電特性曲線偏離的程度確定失效的等級；
[0030]在本發(fā)明一實施例中，使用靜電放電測試儀來對所述半導(dǎo)體激光器進(jìn)行ESD測試。
[0031]所述步驟1具體為:
[0032]為所述半導(dǎo)體激光器每加上一個等級的靜電電壓，測試其光電特性曲線，與ESD測試前該半導(dǎo)體激光器的光電特性曲線對照，若存在較大的偏離，則判定該半導(dǎo)體激光器已經(jīng)失效，此時所加的靜電電壓等級即為該半導(dǎo)體激光器的失效等級。
[0033]其中，所述靜電電壓等級根據(jù)GJB-548B失效閾值分級進(jìn)行劃分，具體分為七個等級，從0V到8000V以上。
[0034]步驟2、使用高倍數(shù)的光學(xué)顯微鏡對判斷為失效的半導(dǎo)體激光器各部位進(jìn)行外觀失效檢查，采集并存儲異常部位的圖像。
[0035]其中，所述外觀失效包括但不限于以下一種或幾種情況:明顯的引線斷裂、焊層斷裂、焊料溢出、管芯損壞等。
[0036]其中，在進(jìn)行外觀失效檢查時，常用開帽目檢的方法，以觀查其各部位的失效情況，具體為:首先對其外部封裝進(jìn)行檢查，然后拆開管帽，檢查所述半導(dǎo)體激光器的電極、弓丨線是否斷裂，焊層是否有空隙和斷裂，焊料是否溢出污染出光面，出光面是否有明顯損傷，采集并存儲異常部位的圖像。
[0037]步驟3、借助SEM觀察所述半導(dǎo)體激光器出光面的損傷細(xì)節(jié)，采集并儲存相應(yīng)的圖像；
[0038]所述步驟3具體為:
[0039]借助SEM觀察所述半導(dǎo)體激光