-电压Vf:芯片20mA正常电流工作时的电压。此外还有5mA小电流工作时的电压Vf2等。
-亮度Iv:芯片正常电流工作时的亮度。此外还有小电流亮度Iv2。
-波长Wld:正常工作时的积分波长。此外还有峰值波长Wlp、小电流波长Wld2。
-半宽Hw:正常工作时的发光峰半宽值。
-蓝移:大电流与小电流工作状态下的波长差。
-漏电Ir:施加8V反向电压时的电流。
-反向电压Vz:施加10uA反向电流时的电压。
-抗静电ESD:器件抗静电能力,分为人体模式与机械模式。
电压Vf1高:
外延片工作状态压降主要来源:nGaN、MQW、pGaN、pAlGaN等。
若nGaN的Si掺杂过少,将导致电压高、Vz高、ESD变差,亮度无太大影响。
若MQW出现问题,Vf1与Vf3将一同升高,并可能伴有亮度下降、半宽蓝移等数据异常的现象。
若pGaN的Mg掺少导致电压升高,将同时导致ESD变差、亮度降低等。
若pAlGaN中Al掺杂过量导致电压升高,将会导致Vz变大、ESD变差。
电压Vf1低:
电压偏低一般是由nGaN的Si掺杂过多导致,将伴随Ir变大,ESD变差等现象。
亮度(Iv)低:
快速中亮度Iv分为直接亮度Iv与460nm折算亮度Ivnor,两者都与波长关系紧密。若波长偏短,Iv亮度和Ivnor亮度都将降低,前者降低幅度更大。若波长偏长, Iv亮度和Ivnor亮度都会变高,但Ivnor亮度变高幅度较小,有可能因为“波长长亮度低”影响良率。
若波长正常,对比小电流下亮度Iv、蓝移、半宽等数据有无异常,若有则量子阱结构需要调整。
若量子阱确定正常,则检查电压、漏电、ESD等数据有无异常,综合判断异常点。
亮度高:
根据外延波长、板型的不同,有时会出现亮度偏高的情况,可以通过调整量子阱的个数、结构,调整Al掺杂,改变衬底等方法进行改善。
Hw、蓝移都会对产品的成色造成影响。为了提高产品的一致性,需要将外延的Hw、蓝移值限定在一定的范围内。
蓝移与Hw的大小与量子阱中跃迁能级的变化幅度有很大关系。由于InGaN与GaN的晶格失配,会在量子阱中产生极化效应,致使电子跃迁的幅度将发生变化,将导致Hw增加,蓝移变大。同时,极化效应会使载流子复合产生声子,导致热阻变大从而影响寿测。
通过减少In掺杂或者将阱宽减薄的方法,可以减小蓝移和Hw,但是有可能对亮度造成影响。
漏电(Ir)变大、ESD变差
Ir较大表明外延中漏电通道较多,结晶质量较差,此时ESD差是由于较差的结晶质量经受不住大电流轰击,导致结构性破坏造成的。根据电压有没有变化或XRD半宽有无异常,可以判断是nGaN的Si掺杂过多、还是Buffer或uGaN生长条件不适合导致。
Ir变小、ESD变差
Ir较小表明外延原本结晶质量较好,但是大电流轰击时由于电能释放的密度太大,造成期间结构被破坏。可能的原因有:nGaN,尤其是n2层,过薄或nGaN生长速率太低;pAlGaN过厚或Al掺杂过量;量子阱Si掺杂太少等。
Ir变大、ESD超过100%
大电流轰击后漏电反而变好,说明Ir的来源不是结构性的漏电通道,有可能是一些不稳定的中间能级缺陷或者电容放电造成的。调整u、n层温度,增加AlGaN掺杂等将有一定的改善。
寿测表明了芯片长时间工作状态下的稳定性。寿测基本上由u、nGaN的结晶质量决定,也与工作室芯片的电流热能分布有很大关系。
mW数据反映了芯片全方位的实际出光强度,除了与量子阱的结构、个数,外延整体的结晶质量等有关,与衬底、芯片制成等因素也有着紧密的关联。
外延异常的分析是外延工程师最重要的能力之一,同时也需要长期的实践和积累。任何一种异常都没有绝对的原因,更没有万精油式的解决方法。因此,对外延数据进行分析切忌教条思想,一定要结合生产实际不断总结提高。