半导体三端器件（MOSFET）测试过程及应用

一、测试过程

1、样品准备与放置

• 清洁处理：测试前需对三端器件进行超声波清洗，去除表面尘埃、油污等污染物，并切割至适合探针台测试的尺寸。
• 固定样品：将器件放置在探针台的真空卡盘上，开启真空阀门使样品牢固吸附，避免测试过程中发生位移。

2、显微镜定位

• 低倍镜观察：使用卡盘X/Y轴控制旋钮移动样品，在低倍物镜下聚焦，观察样品的大致形态和位置。
• 高倍镜定位：切换至高倍率物镜，微调显微镜聚焦和样品位置，将待测点调节至显微镜视场中心，确保清晰可见。

3、连接测试设备（KEITHLEY 2636型 数字源表为例）

4、探针装载与接触

• 探针装载：将探针装载到探针座上，确保探针座位置合适。
• 探针移动：通过探针座上的X-Y-Z三向微调旋钮，将探针缓慢移动至接近待测点。
• 探针接触：当探针针尖悬空于被测点上空时，先用Y轴旋钮将探针退后少许，再使用Z轴旋钮下针，最后用X轴旋钮左右滑动探针，观察是否有少许划痕，确认探针与被测点良好接触。

5、开始测试

通过测试设备（如半导体参数测试仪、数字源表、示波器等）施加预定的电压或电流，探针台采集器件的响应信号，实时记录电流-电压（I-V）特性曲线或其他电学特性数据。

6、记录数据与处理

测试完成后，记录并保存测试数据，以便后续分析和处理。小心地将探针从被测点上移开，避免损坏样品或探针。

二、测试应用

常见三端器件类型

(1) MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）

1.1、结构：栅极(Gate)、源极(Source)、漏极(Drain)，部分器件需测试衬底(Body)

1.2、测试参数：

• 转移特性（Ids-Vgs）：提取阈值电压(Vth)、亚阈值摆幅(SS)、跨导(gm)
• 输出特性（Ids-Vds）：观察线性区、饱和区特性
• 击穿电压（BVdss、BVgso）
• 栅极漏电（Igss）

1.3、应用：

• CMOS 集成电路（逻辑、存储器）
• 功率MOSFET（开关电源、电机驱动）
• RF MOSFET（射频放大器）

（2）BJT（双极结型晶体管）

1.1、结构：基极(Base)、发射极(Emitter)、集电极(Collector)

1.2、测试参数：

• 输入特性（Ib-Vbe）
• 输出特性（Ic-Vce）
• 电流增益（hFE= Ic/Ib）
• 击穿电压（BVceo、BVcbo）

1.3、应用：

• 模拟电路（放大器、振荡器）
• 功率开关
• 高速数字电路

（3）IGBT（绝缘栅双极晶体管）

1.1、结构：栅极(Gate)、集电极(Collector)、发射极(Emitter)

1.2、测试参数：

• 转移特性（Ic-Vge）
• 输出特性（Ic-Vce）
• 开关特性（导通/关断时间）

1.3、应用：

• 高压大电流开关（变频器、电动汽车逆变器）

（4）HEMT（高电子迁移率晶体管）

1.1、结构：栅极(Gate)、源极(Source)、漏极(Drain)

1.2、测试参数：

• 高频跨导（gm）
• 截止频率（fT）、最大振荡频率（fmax）

1.3、应用：

• 5G/6G 射频器件
• 毫米波通信
• 低噪声放大器（LNA）

（5）JFET（结型场效应晶体管）

1.1、结构：栅极(Gate)、源极(Source)、漏极(Drain)

1.2、测试参数：

• 夹断电压（Vp）
• 饱和电流（Idss）

1.3、应用：

• 高输入阻抗放大器
• 模拟开关

三、测试设备

1、精密型基础测试探针台-谱量商城

2、KEITHLEY 2636型 数字源表