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技术文章

HCVP 系列高低温真空探针台在氧化镓宽禁带功率晶圆研发中的应用

点击次数:338 发布时间:2026/8/12 11:06:01

HCVP 系列高低温真空探针台在氧化镓宽禁带功率晶圆研发中的应用

氧化镓(Ga₂O₄)作为新一代禁带半导体,功率器件长期面临 - 40℃低温启动、200℃以上高温载流工况,且晶圆易在空气环境氧化、表面吸附水汽形成导电层,造成栅极漏电流测量严重失真。普通常压探针台无法隔绝水氧,高低温下探针热胀漂移、微弱pA 级漏电信号被环境噪声淹没,难以准确测试晶圆微区击穿电压、载流子迁移率。HCVP-6 六探针真空探针台搭载分子泵多级高真空系统、77K~450K 复合准确温控、波纹管外置探针臂,可整片6 英寸氧化镓晶圆原位真空变温微区电学表征,完整复刻功率器件服役环境,是宽禁带半导体新材料研发设备。

一、氧化镓晶圆常压传统测试痛点

1.空气下水氧污染晶圆表面,漏电流基线漂移常压腔体空气中水分子附着氧化镓表面形成导电薄膜,高温氧气直接氧化晶圆表层,测得栅漏电流比真实器件高出数十倍,击穿电压测试重复性差,无法客观评价晶圆耐压性能。

2.高低温热胀导致探针大幅偏移,微区点位丢失普通内置探针臂随腔体同步升降温,金属热胀冷缩产生3~12μm位移误差,氧化镓微米级栅极易脱针,整片晶圆多点均匀性测试中途中断。

3.无高真空阻隔,pA级微弱漏电被电磁杂波覆盖 车间变频器、高压源带来工频干扰,氧化镓关态漏电流完全被噪声掩盖,无法区分晶圆微区弱点带来的局部漏电差异。

4.单/双探针配置,无法同步四线法测接触电阻 常规探针台2支探针,氧化镓欧姆接触电阻需四线法同步采集,分次扎针引入接触误差,迁移率计算存在系统性偏差。

5.升温降温耗时久,多配方正交试验周期漫长无多级分子泵抽气系统,单次试验抽真空+温变速率慢,十多组掺杂氧化镓晶圆对比测试需数天,新材料迭代效率低下。

二、多级分子泵10⁻⁶torr 高真空腔体,隔绝水氧保护氧化镓晶圆

设备采用涡旋泵+ 分子泵多级抽气结构,30 分钟即可达到高真空,减小水汽、氧气对氧化镓表层氧化与导电水膜干扰;腔体可切换高纯惰性气体氛围,适配易氧化宽禁带晶圆长期变温测试。不锈钢密封腔体内置电磁阻隔层,大幅降低外界电磁噪声,稳定捕捉10fA 级关态漏电流,真实还原器件真空封装内部环境。

三、波纹管外置六探针臂,解决高低温热漂移脱针难题

标配6 路真空波纹管单独探针座,探针臂置于腔体外,不受腔体冷热形变影响,X/Y/Z 三轴移动准度1μm,针尖 0.2μm 钨钢探针可准确对准氧化镓微米栅极;无需破真空即可远程微调针尖,升降温全程不脱针,整片6 英寸晶圆多点位连续不间断测试,大幅提升晶圆均匀性测试效率。

四、77K~450K准确复合温控,模拟功率器件全温域工况

液氮制冷+ 电极加热复合控温系统,温度区间覆盖车载功率器件 - 40℃低温至 200℃高温,控温稳定度 ±0.1K,温度分辨率 0.01K;PID 闭环温控可自定义匀速升温、阶梯恒温、冷热循环程序,同步采集不同温度下击穿电压、载流子迁移率、关态漏电流,准确标定氧化镓功率器件稳定工作温区。

五、多通道四线法同步表征,一站式晶圆性能分析

6 探针接口支持四线电阻、栅极 - 漏极多通道同步加电测试,单次扎针同步获取接触电阻、IV/CV 全套电学参数;配套百万像素同轴 CCD 显微镜,搭配环形 LED 光源,微米级电极清晰成像,自动记录每一点位测试图谱;设备兼容半导体参数分析仪,数据一键导出用于氧化镓掺杂配方对比。


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