[发明专利]一种基于电学特性判断LED器件可靠性的系统及其方法

摘要

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种基于电学特性判断LED器件可靠性的系统及其方法。由LCR采集模块分别采集标准LED样品和待测LED器件在不同负载下的电学信号，并由光电探测模块分别采集所述标准LED样品和待测LED器件在不同负载下的光学信号，控制处理模块接收的电学信号和光学信号，控制处理模块依照特定的数学模型分别建立标准LED样品以及待测LED器件的光强、负载电压、电导、电容、载流子浓度之间的定量关系，进而分别获得标准LED样品和待测LED器件的光学特性，并比较标准LED样品和待测LED器件的光学特性判断待测LED器件的可靠性。本发明可快速准确评测出LED产品的可靠性，便于改善LED制造过程中关键工艺以提高产品品质。

主权项

1.一种基于电学特性判断LED器件可靠性的方法，该方法所采用的系统包括标准LED样品、待测LED器件、两个以上的散热器、LCR采集模块、光电探测模块和控制处理模块；所述标准LED样品和待测LED器件分别固定在一个散热器上，所述LCR采集模块的输入端分别连接标准LED样品和待测LED器件，所述光电探测模块的输入端分别连接标准LED样品和待测LED器件，LCR采集模块的输出端和光电探测模块的输出端分别连接控制处理模块的输入端；LCR采集模块分别采集标准LED样品和待测LED器件在不同负载下的电学信号，并将采集的电学信号实时传输到控制处理模块，所述光电探测模块分别采集所述标准LED样品和待测LED器件在不同负载下的光学信号，并将采集的光学信号转为光电探测模块对应的电压响应信号实时传输到控制处理模块；控制处理模块接收的电学信号和电压响应信号，并将电压响应信号换算成为光强信号；控制处理模块分别建立基于标准LED样品的参考数据库和基于待测LED器件的检测数据库，并比较检测数据库与参考数据库进而判断待测LED器件的可靠性；其特征在于：该方法包括以下步骤：1)将标准LED样品和待测LED器件分别固定在两个散热器上；2)通过LCR采集模块测量标准LED样品与待测LED器件的电学信号，并将采集的电学信号实时传输至控制处理模块：所述LCR采集模块采用并联等效测试电路,在直流电压上叠加50mV交流小信号,LCR采集模块采集分别测试频率为500Hz到1KHz的标准LED样品与待测LED器件的电学信号；3)利用光电探测模块测试标准LED样品和待测LED器件的光学信号，光电探测模块将光学信号转为光电探测模块对应的电压响应信号，并电压响应信号实时传输至控制处理模块；4)所述控制处理模块接收电学信号和电压响应信号，并利用光强‑电压校准系数，将光电探测模块传输的电压响应信号换算成为光强信号；5)所述控制处理模块建立标准LED样品和待测LED器件共用的数学模型，分别获得标准LED样品和待测LED器件的电容、电导、电导以及载流子浓度特性：A)假设PN结二极管的等效电路由结电容C、结电导G和串联电阻rs组成，则待测LED器件由表观电导Gp和表观电容Cp组成的并联等效电路的数学模型为：其中Gp为表观电导、Cp为表观电容、C为结电容、G为结电导、rs为串联电阻、ω为测试时加载交流小信号角频率；B)根据LED电流传输机理，电导G可由下式表示：其中I为正向负载电流、n为理想因子、T为结温、Is为反向漏电流、q为电子电荷、k为玻尔兹曼常数，V为LED正向电压；C)将样品当作N+‑P突变结简化模型处理，依据半导体物理模型，样品的结电容和样品的内部材料参数的关系如下所示：其中εS为待测样品介电常数，Vbi为内建电势，NB为轻掺杂区P型载流子浓度，V为LED正向电压；基于公式(1)‑(4)可分别获得标准LED样品和待测LED器件的电容、电导、电导、载流子浓度特性；6)基于步骤4)和步骤5)所述控制处理模块建立标准LED样品以及待测LED器件的光强、负载电压、电导、电容、载流子浓度之间的定量关系；7)基于步骤6)获取的光强‑电容之间的定量关系和光强‑电导之间的定量关系，所述控制处理模块通过测试电容以及电导定量分别获得标准LED样品和待测LED器件的光学特性；8)将待测LED器件的光学特征与标准LED样品的光学特征作比较，并依据美国能源之星的LED可靠性标准判断待测LED器件的可靠性。