皮安電流表在氮化鎵GaN寬禁帶半導體器件I-V特性測試中的應用

氮化鎵 GaN 高電子遷移率晶體管 HEMT 器件關態漏電流通常處在 pA-nA 量級，關態微弱漏電直接決定器件功耗、耐壓可靠性。普通半導體測試儀微弱電流檔位噪聲大，很難準確采集關態 pA 級漏電流，造成器件可靠性評估失真。Huace-122 皮安電流表具備 10fA 高分辨率，1000 讀數 / 秒高速采樣，量程覆蓋 10fA-20mA，既可以測試關態 pA 級漏電，又可以測量開啟之后 mA 級導通大電流，完整獲取 GaN 器件 I-V 全曲線，是寬禁帶半導體器件電學表征重要測量設備。

一、GaN 器件傳統 I-V 測試痛點

關態 pA 級漏電流被儀器底噪淹沒 普通源表微弱電流檔位本底噪聲高，GaN 器件關態 pA 級漏電被噪聲掩蓋，無法區分器件真實漏電與儀器噪聲，難以評估柵極絕緣層質量。

采集速率低，無法捕捉器件擊穿瞬態電流 GaN 器件耐壓測試臨近擊穿時，電流變化速度快，低速讀數會丟失擊穿前兆的電流尖峰，錯過失效關鍵特征點。

輸入壓降較高，微弱電流下改變器件實際偏置 部分測試儀器輸入壓降達到數伏，pA 級電流工況下，會改變器件柵極、漏極實際電壓，I-V 曲線出現系統性偏移。

量程需要手動切換，全曲線測試操作繁瑣 關態 pA、開態 mA 跨多個數量級，老式設備必須手動切換量程，測試一條完整 I-V 曲線需要多次中斷測試。

缺少通訊接口，大批量器件測試數據處理繁瑣 無數字通訊接口，大批量晶圓器件 I-V 測試只能人工記錄，不利于工藝迭代數據統計分析。

二、10fA 分辨率，準確測量 GaN 關態微弱漏電

Huace-122 皮安電流表分辨率 10fA，100fA 檔位誤差 5%，可準確采集 GaN HEMT 關態 pA 級柵漏、漏極漏電，評估柵介質質量，區分器件工藝帶來的漏電差異。輸入壓降小于 200μV，微弱電流測試工況對器件偏置干擾小，保障 I-V 測試電壓條件準確。自動量程功能，在 pA 級關態漏電到 mA 級導通電流之間自動切換檔位，不間斷采集完整 I-V 特性曲線。

三、1000 讀數 / 秒高速采樣，捕捉擊穿前兆瞬態信號

每秒高達 1000 次讀數，做高壓耐壓掃描測試時，可以完整捕捉臨近擊穿時快速抬升的瞬態電流尖峰，記錄器件擊穿之前漏電演變全過程，便于分析器件是軟擊穿還是硬擊穿，為 GaN 器件耐壓可靠性分析提供關鍵原始數據。

四、多接口適配半導體測試系統，實現自動化晶圓測試

配置 RS-232、模擬輸出以及 485 仿真模式，可和半導體參數分析儀、探針臺上位機聯動，實現晶圓上多顆 GaN 器件全自動 I-V 掃描測試。大批量器件測試數據自動上傳計算機，無需人工記錄，便于做晶圓漏電均勻性統計分析。本機 LED 本地顯示，也支持實驗室單顆器件快速手動測試。