[實用新型]一種寬禁帶半導體芯片直流性能測試系統

有效

• 申請號: 201220433637.6
• 申請日: 2012-08-29
• 公開（公告）號: CN202748447U
• 公開（公告）日: 2013-02-20
• 發明（設計）人: 默江輝;李靜強;馬杰;李亮;崔玉興;付興昌;蔡樹軍;楊克武
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十三研究所
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26
• 代理公司: 石家莊國為知識產權事務所 13120
• 代理人: 夏素霞

技術領域

本實用新型涉及半導體芯片直流性能的測試方法領域，具體為一種寬禁帶半導體芯片直流性能測試系統。

背景技術

GaN及SiC等半導體材料因其具有禁帶寬、高熱導率、高載流子飽和漂移速度等優良特性,決定了將它們大量應用在寬禁帶半導體器件制作之中。

基于GaN及SiC等半寬禁帶導體材料可制作芯片，芯片經過寬禁帶半導體芯片封裝后稱為器件。芯片在封裝之前需要對其直流性能進行測量，保證芯片合格。

寬禁帶半導體芯片直流性能由以下參數表征：飽和電流、跨導、夾斷電壓、擊穿電壓等，測量芯片直流性能即對上述參數完成測量。

GaN及SiC材料制作的芯片具有工作電壓高、工作電流大的特點，其工作電壓一般為28-48V，比GaAs高得多，工作電流由其輸出功率決定，一般為1A-10A。我們把飽和電流小于2A的GaN及SiC芯片稱為小柵寬芯片，飽和電流大于2A的GaN及SiC芯片稱為大柵寬芯片。如上所述，大柵寬GaAs芯片為低壓、大電流芯片，大柵寬GaN及SiC芯片稱為高壓、大電流芯片。對于小柵寬芯片，測量其直流參數采用一般的圖示儀即可實現。但對于大柵寬芯片，普通圖示儀會出現很多問題。尤其在測量飽和電流、跨導、夾斷電壓時，由于器件承受的功率為直流功率，測試電壓及測試電流較大，直流功率高達幾十瓦，熱耗散很大，容易熱燒毀。當測量芯片飽和電流時，由于芯片處于開態工作狀態，電流較大，易出現自激現象，容易造成芯片燒毀。

目前寬禁帶半導體大柵寬芯片高壓大電流直流性能測試是寬禁帶半導體芯片制作的難點之一。雖然目前已有公司推出了專門用于測量大電流的圖示儀，但其制造成本高達15-130萬元，較為昂貴。且可靠性較低，體積大、重量大。此種圖示儀可采用脈沖工作方式，但普遍存在測試效率低、脈沖條件不能連續可調的缺點。無法滿足大規模生產的需要。

為了降低成本，常用的一種測試方法為用小柵寬寬禁帶半導體芯片直流性能推導大柵寬寬禁帶半導體芯片直流性能，但此種方法不能真實反映芯片直流性能，同樣無法滿足大規模生產的需要。

實用新型內容

針對寬禁帶半導體芯片直流性能測試中存在的問題，本實用新型提供了一種寬禁帶半導體芯片直流性能測試系統，該系統以低成本實現了寬禁帶半導體芯片直流性能測試，且提高了直流性能測試的靈活性和準確度，同時為寬禁帶半導體芯片特性的表征積累了寶貴數據，為寬禁帶半導體器件性能的提高和成本的降低提供了基礎。

為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案為：一種寬禁帶半導體芯片直流性能測試系統，包括用于提供直流電源的柵極電源和漏極電源、柵極電流表和漏極電流表、測試信號發生器、測試信號調制器以及用于放置目標測試芯片的、帶有柵極輸入端和漏極輸入端的探針臺；所述柵極電源的輸出端經由柵極電流表與探針臺的柵極輸入端相連接，所述漏極電源依次經由漏極電流表、測試信號調制器后與探針臺的漏極輸入端相連接；所述測試信號發生器的輸出端與測試信號調制器的觸發端相連接。

在所述柵極電流表和探針臺的柵極輸入端之間還設有測試信號調制器；所述測試信號發生器的輸出端與測試信號調制器的觸發端相連接。

還包括測試信號監測器，所述測試信號監視器的輸入端與測試信號調制器的輸出端相連接。

所述測試信號監測器為示波器。

還包括濾波模塊，所述濾波模塊設于柵極電流與探針臺之間或/和測試信號調制器與探針臺之間。

所述柵極電源和漏極電源均為直流穩壓電源。

所述柵極電流表和漏極電流表均為臺式萬用表。

本實用新型利用現有的成熟的儀器儀表搭建了一套測試系統，成功實現了寬禁帶半導體芯片的直流性能測試；所用儀器儀表成本很低，且占用體積小、消耗功率小，更具有易拆卸的優點；所用儀器儀表在目前在器件測試中經常使用，成熟性高，可靠性高，設備維護成本很低；上述系統采用電壓步進方式成功解決了寬禁帶半導體芯片測試中遇到的高電壓、大電流導致測試器件容易燒毀的問題，同時也可降低寬禁帶半導體芯片的制作成本，大大提高了寬禁帶半導體芯片的測試效率，為寬禁帶半導體芯片特性的表征積累了寶貴數據，為寬禁帶半導體器件性能的提高提供了可靠保障。

附圖說明

圖1為本實用新型的組成結構圖；

圖2為本實用新型實施例1的組成結構圖；

圖3為本實用新型實施例2的組成結構圖。

具體實施方式

實施例1

由圖1和圖2所示可知，