龍崗發光(guāng)二極管裂紋導緻失效是爲什麽?
1.調查發現
調查裂紋産生(shēng)的過程和原因，重複激光(guāng)龍崗發光(guāng)二極管的原始組裝過程，并檢查每個過程中的樣品以觀察芯片裂紋。在芯片粘合和合金化過程之後，檢查員(yuán)在大(dà)多數選定的樣品中發現了裂紋，并認爲這些裂紋是在芯片粘合和合金化過程中産生(shēng)的。
在芯片鍵合和合金化過程中，激光(guāng)龍崗發光(guāng)二極管芯片鍵合到Au-Sn焊接的副支架上，需要加熱(rè)和冷(lěng)卻。以這種方式，在該過程中産生(shēng)底座和芯片之間的熱(rè)應力。因此，研究人(rén)員(yuán)進行了熱(rè)應力分(fēn)析，以找出裂縫的原因。
分(fēn)析表明，裂紋早期出現在金剛石副支架上，這是因爲金剛石的線膨脹與GaAs在芯片中的線膨脹有很大(dà)不同。證明了金剛石是開裂的主要因素。
2.這些結果闡明了光(guāng)電失效過程：
由于芯片鍵合和合金化過程中金剛石子支架上的熱(rè)應力，芯片和金剛石子支架之間的邊緣産生(shēng)微裂紋，并延伸到芯片。裂紋很小，不會導緻故障。
由于溫度循環試驗中的熱(rè)應力，微裂紋不斷增多，大(dà)到足以破壞芯片的空腔，終造成光(guāng)電失效。
工(gōng)作(zuò)溫度的升高會大(dà)大(dà)加速激光(guāng)龍崗發光(guāng)二極管可(kě)靠性的惡化。爲了保證器件(jiàn)的高可(kě)靠性，需要防止芯片有源層的溫度升高。
3.有兩種方法可(kě)以實現設備的溫度控制：
一種是用長腔。增加芯片腔的長度可(kě)以降低電流密度。龍崗發光(guāng)二極管芯片腔的長度設定爲1200微米.
另一種方法是使用菱形子括号。金剛石的熱(rè)導率比矽(Si)的熱(rè)導率高，所以可(kě)以提高散熱(rè)效率。
4.光(guāng)電故障
經過溫度循環測試，發現部分(fēn)樣品光(guāng)電失效。這些樣品在測試前已經通過了外觀檢查和光(guāng)電特性評估測試。研究人(rén)員(yuán)發現，該設備的輻射不會随着工(gōng)作(zuò)電流線性變化。他(tā)們用光(guāng)學顯微鏡觀察了失效樣品中的芯片，發現芯片中的一條裂縫将芯片分(fēn)成了兩部分(fēn)。
5.裂化過程的研究
爲了搞清楚出現裂紋的過程，研究人(rén)員(yuán)重複了之前的組裝過程，然後對每個過程中選取的樣品進行目測，觀察裂紋。通過蝕刻芯片可(kě)以觀察到内部裂紋，觀察結果如(rú)下：
(1)在芯片鍵合和合金化過程之前，芯片上沒有裂紋;
(2)在芯片鍵合和合金化之後，在大(dà)多數選擇的樣品中觀察到芯片裂紋(包括内部裂紋)。
(3)在溫度循環測試之前，在具有内部微裂紋的芯片上沒有發現光(guāng)電失效;
(4)溫度循環後，發現樣品不合格。
這些結果闡明了龍崗發光(guāng)二極管裂紋産生(shēng)的過程以及從(cóng)裂紋産生(shēng)到光(guāng)電失效的過程：
(1)在芯片鍵合和合金化過程中産生(shēng)芯片裂紋;
(2)芯片鍵合和合金化過程中産生(shēng)的芯片裂紋太小，不會導緻失效。但(dàn)由于溫度循環中的熱(rè)應力，裂紋不斷擴展，穿過發射線，導緻光(guāng)電失效。
