第三代半导体材料需要什么样的测试

导读：近年来，随着工业、汽车等市场需求的增加，以GaN、SiC为代表的第三代半导体材料的重要性与优越性逐渐凸显了出来。同时，随着第三代半导体材料产业化技术日趋成熟，生产成本不断降低，使得第三代半导体材料突破传统硅基半导体材料的瓶颈，从而引领了新一轮产业革命。

半导体被称为制造业皇冠上的明珠，半导体产业是信息技术产业的核心，是推动传统工业转型升级和提升中国“智造”水平的物质支撑，是支撑经济社会发展和保障国家安全的战略性、基础性和先导性产业，其技术水平和发展规模已成为衡量一个国家产业竞争力和综合国力的重要标志之一。

过去一年以来，中美经贸摩擦持续。从中兴、晋华到华为事件，美国发动披着贸易外衣的科技战对我国半导体及通信等高科技产业进行遏制，芯片被“卡脖子”引发国人对半导体产业的强烈关注。

根据Yole于2018年发布的 《功率碳化硅（SiC）材料、器件和应用-2018版》报告预测显示，到2023年SiC功率市场总值将超过14亿美元，2017年至2023年的复合年增长率（CAGR）将达到29%。2019-2020年，5G网络的实施将接棒，推动GaN市场增长。未来10年，GaN市场将有望超过30亿美元。

由此可见，未来采用第三代半导体材料器件的产品和企业将会越来越多。但在半导体器件向小型化和集成化方向发展的同时，半导体器件特性测试对测试系统也提出了越来越高的要求。举个例子，这些器件的接触电极尺寸只有微米量级，而这就是测试仪器所要面临的挑战之一。

因此，小型化器件需要测试设备在低噪声源表、探针台和显微镜等方面提升性能，使之具备更高的低电流测试能力，能够支持测量各种功率范围的器件。

除此之外，为了缩短测试所用的时间，这种仪器还必须能够监视这台设备所消耗的电压和电流，并以此来判断设备的性能或测试设备是否正常工作。而与其他器件相比，测试第三代半导体材料器件的性能，则需要精度更高、灵敏度更高的测试仪器。

数字源表源测量单元（SMU）就被视为是可支持第三代半导体材料器件的测试仪器。这种仪器在同一引脚或连接器上结合了源功能和测量功能，它将电源或函数发生器，数字万用表（DMM）或示波器，电流源和电子负载的功能集成到一个紧密同步的仪器中。可以在输出电压或电流的同时，测量电压和/或电流。

一般说来，SMU测量能力超过类似单台仪器的任意组合。SMU可以进行高精度，高分辨率和高灵活性的测试分析。被广泛应用在 IV 检定、测试半导体及非线性设备和材料等方面的测试方面。这对于吞吐量和准确度尤其如此。源和测量电路的详尽设计知识和工作电路之间的反馈实现补偿技术能实现优秀的仪器特性，包括能针对具体工作条件进行动态调整的近乎完美输入和输出阻抗。这种紧密集成以极高分辨率实现快速源-测量周期。这些优点在半成品晶圆以及成品上进行的半导体测量中最突出。