皮安电流表在氮化镓GaN宽禁带半导体器件I-V特性测试中的应用

皮安电流表在氮化镓GaN宽禁带半导体器件I-V特性测试中的应用

氮化镓 GaN 高电子迁移率晶体管 HEMT 器件关态漏电流通常处在 pA-nA 量级，关态微弱漏电直接决定器件功耗、耐压可靠性。普通半导体测试仪微弱电流档位噪声大，很难准确采集关态 pA 级漏电流，造成器件可靠性评估失真。Huace-122 皮安电流表具备 10fA 高分辨率，1000 读数 / 秒高速采样，量程覆盖 10fA-20mA，既可以测试关态 pA 级漏电，又可以测量开启之后 mA 级导通大电流，完整获取 GaN 器件 I-V 全曲线，是宽禁带半导体器件电学表征重要测量设备。

一、GaN 器件传统 I-V 测试痛点

关态 pA 级漏电流被仪器底噪淹没 普通源表微弱电流档位本底噪声高，GaN 器件关态 pA 级漏电被噪声掩盖，无法区分器件真实漏电与仪器噪声，难以评估栅极绝缘层质量。

采集速率低，无法捕捉器件击穿瞬态电流 GaN 器件耐压测试临近击穿时，电流变化速度快，低速读数会丢失击穿前兆的电流尖峰，错过失效关键特征点。

输入压降较高，微弱电流下改变器件实际偏置 部分测试仪器输入压降达到数伏，pA 级电流工况下，会改变器件栅极、漏极实际电压，I-V 曲线出现系统性偏移。

量程需要手动切换，全曲线测试操作繁琐 关态 pA、开态 mA 跨多个数量级，老式设备必须手动切换量程，测试一条完整 I-V 曲线需要多次中断测试。

缺少通讯接口，大批量器件测试数据处理繁琐 无数字通讯接口，大批量晶圆器件 I-V 测试只能人工记录，不利于工艺迭代数据统计分析。

二、10fA 分辨率，准确测量 GaN 关态微弱漏电

Huace-122 皮安电流表分辨率 10fA，100fA 档位误差 5%，可准确采集 GaN HEMT 关态 pA 级栅漏、漏极漏电，评估栅介质质量，区分器件工艺带来的漏电差异。输入压降小于 200μV，微弱电流测试工况对器件偏置干扰小，保障 I-V 测试电压条件准确。自动量程功能，在 pA 级关态漏电到 mA 级导通电流之间自动切换档位，不间断采集完整 I-V 特性曲线。

三、1000 读数 / 秒高速采样，捕捉击穿前兆瞬态信号

每秒高达 1000 次读数，做高压耐压扫描测试时，可以完整捕捉临近击穿时快速抬升的瞬态电流尖峰，记录器件击穿之前漏电演变全过程，便于分析器件是软击穿还是硬击穿，为 GaN 器件耐压可靠性分析提供关键原始数据。

四、多接口适配半导体测试系统，实现自动化晶圆测试

配置 RS-232、模拟输出以及 485 仿真模式，可和半导体参数分析仪、探针台上位机联动，实现晶圆上多颗 GaN 器件全自动 I-V 扫描测试。大批量器件测试数据自动上传计算机，无需人工记录，便于做晶圆漏电均匀性统计分析。本机 LED 本地显示，也支持实验室单颗器件快速手动测试。