第三代半導體材料需要什么樣的測試？

西安安泰Agitek

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

根據Yole于2018年發布的《功率碳化硅（SiC）材料、器件和應用-2018版》報告預測顯示，到2023年SiC功率市場總值將超過14億美元，2017年至2023年的復合年增長率（CAGR）將達到29%。2019-2020年，5G網絡的實施將接棒，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體材料器件的產品和企業將會越來越多。但在半導體器件向小型化和集成化方向發展的同時，半導體器件特性測試對測試系統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之一。

因此，小型化器件需要測試設備在低噪聲源表、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視這臺設備所消耗的電壓和電流，并以此來判斷設備的性能或測試設備是否正常工作。而與其他器件相比，測試第三代半導體材料器件的性能，則需要精度更高、靈敏度更高的測試儀器。

數字源表源測量單元（SMU）就被視為是可支持第三代半導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合了源功能和測量功能，它將電源或函數發生器，數字萬用表（DMM）或示波器，電流源和電子負載的功能集成到一個緊密同步的儀器中。可以在輸出電壓或電流的同時，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可以進行高精度，高分辨率和高靈活性的測試分析。被廣泛應用在 IV 檢定、測試半導體及非線性設備和材料等方面的測試方面。這對于吞吐量和準確度尤其如此。源和測量電路的詳盡設計知識和工作電路之間的反饋實現補償技術能實現優秀的儀器特性，包括能針對具體工作條件進行動態調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快速源-測量周期。這些優點在半成品晶圓以及成品上進行的半導體測量中最突出。

在眾多SMU測儀表中，尤屬吉時利源表的表現最突出。據悉，吉時利源表已經幫助南京大學的研究人員進行了薄膜晶體管和半導體材料測試。同時其2450源表也進入到了中山大學半導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測試。  

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