[发明专利]半导体激光器可靠性检测分析方法及其装置

说明书

本发明属于一种测试分析方法及装置，特别涉及半导体激光器参数测试、可靠性分析的方法和装置。

已有的半导体激光器可靠性(寿命)检测方法采用电老化法。通过测量被检测器件的阈值电流、输出功率等，通过提高温度、加大电流的加速老化方法，把一定电流下光功率变化率大的器件筛选掉。具体步骤是将被检测器件放置于老化台上，在温度为80℃、电流150mA条件下老化72小时，测量一定电流下的光功率或阈值电流在老化前后的变化，认为变化率大的为不可靠器件。这种检测分析方法，花费时间长，不能实时检测，老化台要有足够的容量(造得很大)，这不仅要有很高的造价，耗费很大的电能，而且生产效率低；这种检测分析方法由于被检测器件通电加温时间长，易受到热电冲击，使器件损伤或损环；这种检测分析方法由于条件相同，在稳定电流或恒定功率下对不同器件来说负荷是不同的，如有的器件在此电流条件下基本不发光，有的却发生激射。即，有的器件对此条件已经是苛刻的，有的器件又显得条件太宽，因而或者达不到筛选的目的，影响产品的质量，或者条件太苛刻，使器件使用寿命明显降低。

与本明最相接近的装置是“激光二极管综合测试系统”。主要由直流电源、微机、数据采集板、积分球光功率检测系统、温度控制系统、数字PID控制器、双单色仪、远场测量系统、测试头及外围设备构成控制器中电流源卡控制0～2A直流电源给激光器加连续可调直流电流，模拟测量卡也装在控制机插槽中，来测量激光器的各种参数，温度控制卡通过计算机发出指令去驱动TE驱动板，给激光器加温或减温，最终达到控制器设定的温度。这套测试系统可以测量半导体激光器的阈值电流I_th、正向结电压Vs，光功率与驱动电流的关系曲线P-I曲线，微分光功率dP/dI及远场光强分布、光谱响应等参量或参数，具有可变温、操作方便、精度高等特点。但是该测试系统只能给出一些器件的参数，不能对器件的质量和可靠性做出评价；而且还不能测量器件的结特征参量m、b参数、下沉高度h和热阻R_T以及这些参数的温度变化率。现有技术资料可参见“HT9401自动激光器测试系统说明书”(HT-9401Automatic LD Test System Instruction Manual)北京HITECH光电公司、中国科学院半导体研究所编印。

本发明利用全微机控制的半导体激光器参数测试和可靠性检测分析的装置，通过对电导数曲线、热阻等的测试，取得特征参量或参数，经综合分析判别器件的质量，达到简便、无损、快速地对多个器件进行可靠性检测的目的。

本发明的半导体激光器可靠性检测分析方法主要是通过对被检测器件的电导数曲线及变温电导数曲线的测试，得到器件的部分特征参数随温度变化率，将得到的这些数据跟正常参数比较，对半导体激光器质量和可靠性进行评价。

具体的步骤叙述如下：

第一，测出被检测的半导体激光器的电导数曲线，即Idv/dI～I，曲线。其中I为被检测器件的驱动电流，V为被检测器件的结电压。一般的IdV/dI～I曲线形状如图1所示。

第二，从电导数曲线中得到阈值电流I_th，对阈值电流I_th前后的两段曲线进行直线拟合，得到两个斜率和截距，阈值前部分的截距为mkT/q，斜率为R_s1，阈值后部分截距为b，斜率R_s2，其中的m为结特征参量，k为波尔兹曼常数，T为测试温度，q为电子电荷，b为b参数，R_s1、R_s2为阈值前后的串联电阻。由阈值电流I_th附近曲线的极大值和极小值的差值，测得阈值电流I_th处的结电压饱合程度，即下沉高度h(mV)。

第三，改变测试温度T，由变温前后的电导数曲线测得Δb/ΔT，即b参数随温度T的变化率。还可以测得阈值电流I_th随温度T的变化率ΔI_th/ΔT，并推算出特征温度T₀。

第四，将所得的各参数跟这种结构的半导体激光器的这些参量的正常取值(正常参数值)相比较，对被检测器件的质量和可靠性做出评价，评价的规律是：下沉高度h值不小于正常参数值，b参数、结特征参量m、串联电阻R_s、b参数随温度的变化率Δb/ΔT不大于正常参数值的是可靠性好的器件。

第五，所说的正常参数值是对被检测的一批器件抽样，用常规的可靠性检测和老化方法选出合格样品经测试得到。