GaN基LED等ESD敏感器件的静电防护技术（二）

三、LED静电放电损伤
　　静电放电（ESD） 引起发光二极管PN结的击穿，是LED器件封装和应用组装工业中静电危害的主要方式。静电损伤具有如下特点：

　　1.隐蔽性：人体不能直接感知静电，即使发生静电放电，人体也不一定能有电击的感觉，这是因为人体感知的静电放电电压为2-3KV。大多数情况都是通过测试或者实际应用，才能发现LED器件已受静电损伤。

　　2.潜伏性：静电放电可能造成LED突发性失效或潜在性失效。突发性失效造成LED的永久性失效：短路。潜在性失效则可使LED的性能参数劣化，例如漏电流加大，一般GaN基LED受到静电损伤后所形成的隐患并无任何方法可治愈。

　　3.随机性：LED什么情况下会遭受到静电破坏呢？可以这么说，从LED芯片生产后一直到它损坏以前所有的过程都受到静电的威胁，而这些静电的产生也具有随机性。但是由于芯片的尺寸极小，约0.2mmΧ0.2mm，电极之间的距离就更小，如果处在静电场中，两极之间的电势差别接近于零；电极的微小面积，局限了接触静电放电的状态。因此，芯片受到静电损伤的几率比器件要小得多。

　　4.复杂性：在静电放电的情况下，起放电电源是空间电荷，因而它所储存的能量是有限的，不像外加电源那样具有持续放电的能力，故它仅能提供短暂发生的局部击穿能量。虽然静电放电的能量较小， 但其放电波形很复杂，控制起来也比较麻烦。另外，LED极为精细，失效分析难度大，使人容易误把静电损伤失效当作其它失效，在对静电放电损害未充分认识之前，常常归咎于早期失效或情况不明的失效，从而不自觉的掩盖了失效的真正原因。

　　5.严重性：ESD潜在性失效只引起部分参数劣变，如果不超过合格范围，就意味着被损伤的LED可能毫无察觉地通过最后测试，导致出现过早期失效，这对各层次的制造商来说，其结果是最损声誉的。

　　ESD以极高的强度很迅速地发生，放电电流流经LED的PN结时，产生的焦耳热使芯片PN两极之间局部介质熔融，造成PN结短路或漏电，对失效器件解剖分析，一般在高倍金相显微镜下，可以观察到引起即时的和不可逆转的损坏击穿点，但是受到解剖手段和器件封装材料的限制，经常因为芯片污染或机械损伤等原因，而不能确定击穿点，图一为被ESD击穿的LED芯片。反向放电时，电流较正向放电集中，功率密度大，因此LED反向放电ESD失效阈值较正向低得多。#p#副标题#e#

　　四、LED静电放电敏感度检测

　　静电放电敏感度ESDS，是电子元器件的重要可靠性指标之一，它反映了电子元器件抵抗静电放电损失的能力。进行静电放电敏感度检测的目的：了解和分析元器件抗ESDS检测结果，有助于元器件的设计者和生产者，通过改进设计方案和改进生产工艺，提高元器件抗ESDS水平；了解和掌握元器件抗ESDS检测结果，以便元器件的使用者，在生产组装过程中，采取必要的静电防护措施。ESDS检测试验系破坏性试验，所有经过试验的样品应报废，不得进入生产流通出厂。

　　LED的ESDS检测目前没有国家标准，一般参照我国军标GJB－548A－96和Bellcore的TR－NWT－00870标准。最常用的ESDS检测，有三种标准波形：标准人体模型（Human Body Model - HBM）、机器模型（MM）和带电器件模型（CDM）。发光二极管LED属光电器件，应采用标准人体模型（HBM），图二为标准人体模型（HBM） 检测原理图，图三为放电波形。

　　LED的ESDS检测方法如下：1）ESDS检测前，先采用LED光电参数测试仪或晶体管图示仪测试待检LED样品的光电参数和性能，并纪录；2）将ESDS专用测试仪设定为标准人体模型（HBM）及放电电压设定在阈值；3）采用三个正的、三个负的脉冲进行放电试验，脉冲之间至少有1秒的延迟；4）ESDS放电冲击后，再测试样品的光电参数和性能，以判定样品是否失效或参数劣化。

　　标准人体模型（HBM） 是ESD模型中建立最早和最主要的模型之一。不同标准所规定的ESDS检测方法基本相同，只有在细节上有点差异，但是在抗ESD等级分类上差别较大。我国军标GJB－548A－96对器件抗ESD分为三个等级：1级抗静电电压为0~1999V ；2级抗静电电压为2000~3999V ；3级抗静电电压为4000V以上。