系統概述
GaN 材料的研究與應用是目前全球半導體研究的前沿和熱點，是研制微電子器件、光電子器件的新型半導體材料，并與 SiC、金剛石等半導體材料一起，被譽為是繼第一代 Ge、Si 半導體材料、第二代 GaAs、InP 化合物半導體材料之后的第三代半導體材料。它具有寬的直接帶隙、強的原子鍵、高的熱導率、化學穩定性好 (幾乎不被任何酸腐蝕) 等性質和強的抗輻照能力，在光電子、高溫大功率器件和高頻微波器件應用方面有著廣闊的前景。
利用 GaN 材料的光學特性可制造藍光 LED，紫外探測器; 利用 GaN 的電學特性可制造高功率微波器件例如HEMT，MMIC，MODFE等。
由于 GaN 材料本身具有高電壓擊穿特性，且材料電阻率很高，一般大于 10TΩ/cm; 其電容特性在不同的高壓偏置條件下呈現不同的特性。偉通城科技 GaN 高阻材料電阻率及CV 測試解決方案采用帶 3000 V 高壓模塊的 Keysight 功率器件分析儀、表面電阻率測試探針臺、控制軟件組成。
系統結構及原理
Figure 1：測試系統原理圖
微探針臺主要根據小方塊材料面積較小而設計，探針間距小于 < 5 mm，最大可加 3000 V 電壓，探針尖采用球形頭或平頭連接到樣品電極點，主要用于小面積表面絕緣電阻測試。樣品放置可以通過真空吸附固定。探針可三坐標移動調整。
Figure 2：系統圖示
被測圓片或方塊材料樣品放置在探針臺上，樣品上劃分的每個小方格上的兩個電極通過高壓探針接觸，探針連接到磁吸附針座屏蔽線纜直到B1505A HVSMU 和 HPSMU 輸出端。實際測試時通過 B1505A 圖示儀功能不斷提高 HVSMU 的輸出電壓幅值，觀察GaN 樣品的表面漏電流情況，即可通過公式計算出電阻。軟件通過 Easyexpert內部編程庫進行公式編輯，通過進行不同模式的參數設定，點擊運行即可完成相應的所有的小方格材料電阻率測試，從而統計材料的電阻率分布情況。
電阻率測量先考慮測量電阻，然后根據材料的幾何尺寸因素計算材料電阻率。絕緣電阻材料通常會測量表面電阻率和體電阻率，根據絕緣材料直流電阻率測試標準 ASTM D257-07規定進行測試。高阻絕緣材料由于材料本身具有電壓函數特性，通常選擇加電壓測電流方法，在一定時間內(通常 60 秒) 向被測樣品施加一定的電壓(通常 500 V 或更高 3000 V)，用 HPSMU 測量產生的電流，根據樣品的幾何尺寸和夾具尺寸來計算出電阻率。表面絕緣材料的電阻 Rs，根據表面絕緣材料的厚度 t，寬度W及電極的長度距離L計算出表面電阻率 ρs = Rs*t*W/L
GaN材料的高電壓電容特性需要用到 B1505A 內置的 MFCMU 單元及高壓交直流耦合器，可在加直流 3000V 的情況下測試材料的電容特性。
系統軟件界面友好，操作簡單，可設置不同的測試條件，實時顯示材料電阻率隨電壓的變化情況及高電壓偏置下的電容特性。數據自動存成 CSV 格式。同時具備后續定制化功能接口。
Figure 3：軟件截圖
系統特點：
● GaN 高阻材料電阻率和 CV 特性的綜合測試平臺
● 表面電阻率測量范圍 10^3 到 10^17 歐姆
● 材料激勵電壓高達 3000V
● 可測量高電壓偏置情況下的電容特性
● 測試夾具符合 ASTM 測試標準
● 測試平臺有擴展到大功率器件的功能
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