铟镓合金作为代汞物在氧化层固定电荷测试中的方法与流程

本发明涉及一种铟镓合金作为代汞物在氧化层固定电荷测试中的方法，属于集成电路、分立器件等制造技术领域。

背景技术：

随着制造业给人们带来舒适、便捷的同时，环境保护一直是人们倡导绿色生活的前提。在半导体制程中，汞作为电极被应用于测试sio2-si界面附近的固定电荷环节上面。汞对水质、土壤极易造成污染，同时在常温下即可蒸发形成汞蒸气，积累在皮肤、呼吸道当中，对人的身体健康造成伤害。为此，我们寻求一种可以替代汞作为金属电极的物质，用来检测sio2-si界面附近的固定电荷。

在本发明作出以前，如图1所示，常用的固定电荷检测装置如下：

现行装置：压杆抬起，将表面生长有sio2层的一侧朝向台盘放置，开启真空吸附；硅衬底一面将与压杆所带电极接触，面向下的sio2层表面与汞电极接触。当压杆压下时，可以在预定的偏置电压下完成一次c-v扫描测试。

不足之处在于：

1、汞的使用会对环境造成污染。

2、汞在使用过程中存在与人体接触的风险，会对操作者造成伤害。

3、操作台盘上有时会有汞珠泄露，污染设备。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种铟镓合金作为代汞物在氧化层固定电荷测试中的方法，可以完全替代汞，同时确保测试的稳定性与准确性。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种铟镓合金作为代汞物在氧化层固定电荷测试中的方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一：将固体单晶铟和镓按照一定配比放在石墨坩埚内进行加温熔制；

步骤二：熔制过程中使用石英棒适当搅拌直至形成铟和镓的合金；

步骤三：停止加热，待铟镓合金物冷却至室温后，将其装入密闭不透光容器内保存；

步骤四：选择n型掺杂衬底，晶向＜100＞的硅材料片，在si表面生长一层sio2层；

步骤五：将生长有sio2层的一面向上放置在金属台盘上，硅衬底一面与金属台盘接触，开启真空吸附；

步骤六：使用毛细吸管从密闭容器中获取铟镓合金，并在sio2层表面制作一个金属电极；

步骤七：旋下金属探针杆，使探针与铟镓合金良好接触；

步骤八：在预定的偏置电压下进行扫描，得到c-v测试结果。

优选地，步骤一种的加热温度为140~150℃，熔制时间2~3分钟。

优选地，步骤五中的真空范围为（0.4~0.6）bar。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明改变了以往一贯使用汞作为金属电极材料的思路，采用铟镓合金金属电极材料，可有效杜绝汞对环境、人体的影响、伤害。

附图说明

图1为常用的固定电荷检测装置的工作示意图。

图2为固定电荷(qf)在sio2-si界面的分布位置图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。

本发明涉及一种铟镓合金作为代汞物在氧化层固定电荷测试中的方法，铟镓合金是由铟和镓组成的二元合金，具有合金熔点低，导热导电性能好、可塑性强、制取方便无污染等特点被广泛应用于测量仪表中的代汞物、金属涂层、电子工业、温度测控等领域，所以我们选择铟镓合金作为代汞物应用于氧化层固定电荷的测试。

所述方法包括以下步骤：

步骤一：首先穿戴好防护用品。将固体单晶铟和镓按照1:3的质量配比放在石墨坩埚内，使用热板在通风柜内加温熔制。

步骤二：热板温度控制在140~150℃，熔制时间约2~3分钟，熔制过程中使用石英棒适当搅拌直至形成铟和镓的合金。

步骤三：关闭热板电源，待铟镓合金物冷却至室温后，将其装入棕色密闭瓶内保存。

步骤四：取下防护用品，将工夹具整理归位。

步骤五：选择n型掺杂衬底，晶向＜100＞的硅材料片，在si表面生长一层1500å的sio2层。

步骤六：将生长有sio2层的一面向上放置在金属台盘上，硅衬底一面与金属台盘接触，开启真空吸附，真空范围（0.4~0.6）bar。

步骤七：使用毛细吸管从密闭瓶中获取铟镓合金，并在sio2层表面制作一个金属电极。

步骤八：旋下金属探针杆，使探针与铟镓合金良好接触。

步骤九：在预定的偏置电压下进行扫描，得到c-v测试结果，其中固定电荷(qf)在sio2-si界面的分布位置如图2所示。

采用上述测试方法后，与现有汞材料的测试结果对比如下：

*说明：由于sio2-si界面附近固定氧化层电荷的影响，使得c-v曲线横向移动，得到平带电压vfb(0)。表中将使用铟镓合金材料与使用汞材料的测试结果进行比较，偏差值维持在0.212~0.314v。故取0.3v为补偿值，将汞材料替代为铟镓合金材料使用。

除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种铟镓合金作为代汞物在氧化层固定电荷测试中的方法，所述方法包括以下步骤：1、将固体单晶铟和镓按照一定配比放在石墨坩埚内进行加温熔制；2、熔制过程中使用石英棒适当搅拌直至形成铟和镓的合金；3、停止加热，待铟镓合金物冷却至室温后，将其装入密闭不透光容器内保存；4、选择N型掺杂衬底，晶向＜100＞的硅材料片，在Si表面生长一层SiO2层；5、将生长有SiO2层的一面向上放置在金属台盘上，硅衬底一面与金属台盘接触，开启真空吸附；6、使用毛细吸管从密闭容器中获取铟镓合金，并在SiO2层表面制作一个金属电极；7、旋下金属探针杆，使探针与铟镓合金良好接触；8、在预定的偏置电压下进行扫描，得到C‑V测试结果。

技术研发人员：石坚;龚宇科;孙斌;李建立;潘伟
受保护的技术使用者：江阴新顺微电子有限公司
技术研发日：2017.03.25
技术公布日：2017.07.25