第三代半導(dǎo)體材料需要什么樣的測試？

西安安泰Agitek

近年來，隨著工業(yè)、汽車等市場需求的增加，以GaN、SiC為代表的第三代半導(dǎo)體材料的重要性與優(yōu)越性逐漸凸顯了出來。同時，隨著第三代半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)化技術(shù)日趨成熟，生產(chǎn)成本不斷降低，使得第三代半導(dǎo)體材料突破傳統(tǒng)硅基半導(dǎo)體材料的瓶頸，從而引領(lǐng)了新一輪產(chǎn)業(yè)革命。

根據(jù)Yole于2018年發(fā)布的《功率碳化硅（SiC）材料、器件和應(yīng)用-2018版》報告預(yù)測顯示，到2023年SiC功率市場總值將超過14億美元，2017年至2023年的復(fù)合年增長率（CAGR）將達(dá)到29%。2019-2020年，5G網(wǎng)絡(luò)的實施將接棒，推動GaN市場增長。未來10年，GaN市場將有望超過30億美元。

由此可見，未來采用第三代半導(dǎo)體材料器件的產(chǎn)品和企業(yè)將會越來越多。但在半導(dǎo)體器件向小型化和集成化方向發(fā)展的同時，半導(dǎo)體器件特性測試對測試系統(tǒng)也提出了越來越高的要求。舉個例子，這些器件的接觸電極尺寸只有微米量級，而這就是測試儀器所要面臨的挑戰(zhàn)之一。

因此，小型化器件需要測試設(shè)備在低噪聲源表、探針臺和顯微鏡等方面提升性能，使之具備更高的低電流測試能力，能夠支持測量各種功率范圍的器件。

除此之外，為了縮短測試所用的時間，這種儀器還必須能夠監(jiān)視這臺設(shè)備所消耗的電壓和電流，并以此來判斷設(shè)備的性能或測試設(shè)備是否正常工作。而與其他器件相比，測試第三代半導(dǎo)體材料器件的性能，則需要精度更高、靈敏度更高的測試儀器。

數(shù)字源表源測量單元（SMU）就被視為是可支持第三代半導(dǎo)體材料器件的測試儀器。這種儀器在同一引腳或連接器上結(jié)合了源功能和測量功能，它將電源或函數(shù)發(fā)生器，數(shù)字萬用表（DMM）或示波器，電流源和電子負(fù)載的功能集成到一個緊密同步的儀器中�？梢栽谳敵鲭妷夯螂娏鞯耐瑫r，測量電壓和/或電流。

一般說來，SMU測量能力超過類似單臺儀器的任意組合。SMU可以進(jìn)行高精度，高分辨率和高靈活性的測試分析。被廣泛應(yīng)用在 IV 檢定、測試半導(dǎo)體及非線性設(shè)備和材料等方面的測試方面。這對于吞吐量和準(zhǔn)確度尤其如此。源和測量電路的詳盡設(shè)計知識和工作電路之間的反饋實現(xiàn)補(bǔ)償技術(shù)能實現(xiàn)優(yōu)秀的儀器特性，包括能針對具體工作條件進(jìn)行動態(tài)調(diào)整的近乎完美輸入和輸出阻抗。這種緊密集成以極高分辨率實現(xiàn)快速源-測量周期。這些優(yōu)點在半成品晶圓以及成品上進(jìn)行的半導(dǎo)體測量中最突出。

在眾多SMU測儀表中，尤屬吉時利源表的表現(xiàn)最突出。據(jù)悉，吉時利源表已經(jīng)幫助南京大學(xué)的研究人員進(jìn)行了薄膜晶體管和半導(dǎo)體材料測試。同時其2450源表也進(jìn)入到了中山大學(xué)半導(dǎo)體材料與器件特性表征實驗室，幫助師生完成了新材料的相關(guān)測試。  

據(jù)了解，吉時利源表還可用于便攜式無線設(shè)備等電子成品的生產(chǎn)測試；HBLED和太陽能電池等電子器件的QA/FA；適于納米技術(shù)應(yīng)用的石墨烯等高級材料的研究。