[发明专利]一种宽禁带半导体芯片直流性能测试系统

说明书

技术领域

本发明涉及半导体芯片直流性能的测试方法领域，具体为一种宽禁带半导体芯片直流性能测试系统。

背景技术

GaN及SiC等半导体材料因其具有禁带宽、高热导率、高载流子饱和漂移速度等优良特性,决定了将它们大量应用在宽禁带半导体器件制作之中。

基于GaN及SiC等半宽禁带导体材料可制作芯片，芯片经过宽禁带半导体芯片封装后称为器件。芯片在封装之前需要对其直流性能进行测量，保证芯片合格。

宽禁带半导体芯片直流性能由以下参数表征：饱和电流、跨导、夹断电压、击穿电压等，测量芯片直流性能即对上述参数完成测量。

GaN及SiC材料制作的芯片具有工作电压高、工作电流大的特点，其工作电压一般为28-48V，比GaAs高得多，工作电流由其输出功率决定，一般为1A-10A。我们把饱和电流小于2A的GaN及SiC芯片称为小栅宽芯片，饱和电流大于2A的GaN及SiC芯片称为大栅宽芯片。如上所述，大栅宽GaAs芯片为低压、大电流芯片，大栅宽GaN及SiC芯片称为高压、大电流芯片。对于小栅宽芯片，测量其直流参数采用一般的图示仪即可实现。但对于大栅宽芯片，普通图示仪会出现很多问题。尤其在测量饱和电流、跨导、夹断电压时，由于器件承受的功率为直流功率，测试电压及测试电流较大，直流功率高达几十瓦，热耗散很大，容易热烧毁。当测量芯片饱和电流时，由于芯片处于开态工作状态，电流较大，易出现自激现象，容易造成芯片烧毁。

目前宽禁带半导体大栅宽芯片高压大电流直流性能测试是宽禁带半导体芯片制作的难点之一。虽然目前已有公司推出了专门用于测量大电流的图示仪，但其制造成本高达15-130万元，较为昂贵。且可靠性较低，体积大、重量大。此种图示仪可采用脉冲工作方式，但普遍存在测试效率低、脉冲条件不能连续可调的缺点。无法满足大规模生产的需要。

为了降低成本，常用的一种测试方法为用小栅宽宽禁带半导体芯片直流性能推导大栅宽宽禁带半导体芯片直流性能，但此种方法不能真实反映芯片直流性能，同样无法满足大规模生产的需要。

发明内容

针对宽禁带半导体芯片直流性能测试中存在的问题，本发明提供了一种宽禁带半导体芯片直流性能测试系统，该系统以低成本实现了宽禁带半导体芯片直流性能测试，且提高了直流性能测试的灵活性和准确度，同时为宽禁带半导体芯片特性的表征积累了宝贵数据，为宽禁带半导体器件性能的提高和成本的降低提供了基础。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种宽禁带半导体芯片直流性能测试系统，包括用于提供直流电源的栅极电源和漏极电源、栅极电流表和漏极电流表、测试信号发生器、测试信号调制器以及用于放置目标测试芯片的、带有栅极输入端和漏极输入端的探针台；所述栅极电源的输出端经由栅极电流表与探针台的栅极输入端相连接，所述漏极电源依次经由漏极电流表、测试信号调制器后与探针台的漏极输入端相连接；所述测试信号发生器的输出端与测试信号调制器的触发端相连接。

在所述栅极电流表和探针台的栅极输入端之间还设有测试信号调制器；所述测试信号发生器的输出端与测试信号调制器的触发端相连接。

还包括测试信号监测器，所述测试信号监视器的输入端与测试信号调制器的输出端相连接。

所述测试信号监测器为示波器。

还包括滤波模块，所述滤波模块设于栅极电流与探针台之间或/和测试信号调制器与探针台之间。

所述栅极电源和漏极电源均为直流稳压电源。

所述栅极电流表和漏极电流表均为台式万用表。

本发明利用现有的成熟的仪器仪表搭建了一套测试系统，成功实现了宽禁带半导体芯片的直流性能测试；所用仪器仪表成本很低，且占用体积小、消耗功率小，更具有易拆卸的优点；所用仪器仪表在目前在器件测试中经常使用，成熟性高，可靠性高，设备维护成本很低；上述系统采用电压步进方式成功解决了宽禁带半导体芯片测试中遇到的高电压、大电流导致测试器件容易烧毁的问题，同时也可降低宽禁带半导体芯片的制作成本，大大提高了宽禁带半导体芯片的测试效率，为宽禁带半导体芯片特性的表征积累了宝贵数据，为宽禁带半导体器件性能的提高提供了可靠保障。

附图说明

图1为本发明的组成结构图；

图2为本发明实施例1的组成结构图；

图3为本发明实施例2的组成结构图。

具体实施方式

实施例1

由图1和图2所示可知，