專利名稱：一種測量碲鎘汞材料pn結(jié)結(jié)深的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體材料測量方法，具體是指一種測量碲鎘汞材料pn結(jié)結(jié) 深的方法，它適用于紅外探測器碲鎘汞材料的平面結(jié)和臺面結(jié)的結(jié)深測量。
背景技術(shù)：
pn結(jié)的結(jié)深是制備半導(dǎo)體器件的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，結(jié)深的測量方法很多，比 如擴(kuò)展電阻法、磨角染色法、滾槽法和陽極氧化法等。但這些方法斗不適于碲 鎘汞材料pn結(jié)結(jié)深的測量，其原因是碲鎘汞材料非常脆弱，特別是p型材 料，任何的機(jī)械加工都會使他反型，因而目前人們通常使用剝層霍耳法。剝層 霍耳法是利用p型和n型半導(dǎo)體材料的霍耳電壓正好相反的特性，通過多次腐 蝕樣品表面，每腐蝕一次便在樣品表面制備一次電極，測量一次霍耳電壓，直 至霍耳電壓方向相反，此時(shí)可認(rèn)為己腐蝕到結(jié)區(qū)，再由腐蝕速度估算出碲鎘汞 材料的腐蝕深度，由此得出結(jié)深。由于該方法需要反復(fù)做電極，使得操作復(fù)雜， 測試過程很長，并且腐蝕深度是由腐蝕速度估算得知，測試結(jié)果很難做到準(zhǔn)確。

發(fā)明內(nèi)容
基于上述剝層霍耳法存在的問題，本發(fā)明提供一種無需多次制備電極，測 試方法簡單，測試結(jié)果準(zhǔn)確的碲鎘汞材料pn結(jié)結(jié)深的測量方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案是利用腐蝕液對碲鎘汞樣品逐次腐蝕，逐層剝離，每
腐蝕一次便測量一次激光束誘導(dǎo)電流(Laser Beam Induced Current, LBIC)。 由半導(dǎo)體物理學(xué)的知識知道，激光照射到半導(dǎo)體的有內(nèi)建電場的區(qū)域時(shí)會產(chǎn)生 電流信號，而pn結(jié)是半導(dǎo)體材料的典型內(nèi)建電場區(qū)域，當(dāng)激光束照射于該區(qū)
域時(shí)必然會產(chǎn)生LBIC電流，隨著碲鎘汞材料的逐層被腐蝕，內(nèi)建電場逐漸減 弱直至消失，此時(shí)碲鎘汞材料腐蝕的深度即為pn結(jié)結(jié)深。圖1及圖2為LBIC 的原理示意圖。
本發(fā)明的具體步驟如下-
A. 樣品制備
在己形成pn結(jié)的碲鎘汞材料上制作歐姆接觸電極(注意是在同型 材料上制作電極)，然后把待腐蝕表面除結(jié)區(qū)外用一層保護(hù)膜(比如光 刻膠)保護(hù)起來。
B. 逐次交替腐蝕及LBIC電流的測量
將樣品放入溴和乙醇的混合液中腐蝕，其體積比為1:50~200，腐 蝕液的溫度維持在冰點(diǎn)，腐蝕速率為0.01um/s 0.1um/s。第一次腐蝕時(shí) 間可根據(jù)所測樣品pn結(jié)的估算高度來控制，以后逐次縮短，特別是接 近結(jié)區(qū)時(shí)，要使腐蝕時(shí)間縮短到使pn結(jié)結(jié)深允許的測量誤差范圍O.lum 以內(nèi)。每腐蝕一次便測一次LBIC電流，通過LBIC電流的強(qiáng)弱來判斷 是否已腐蝕到達(dá)結(jié)區(qū)，當(dāng)LBIC電流消失時(shí)，停止腐蝕。
C. 臺階高度的測量
在測量臺階高度之前，將樣品保護(hù)膜去除，露出未被腐蝕的原始表面， 形成一個(gè)高度為結(jié)深的臺階，用臺階儀或任何其他可測量臺階的設(shè)備測 量此臺階高度即可。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于測量無需多次制備電極，測試方法簡單，測試結(jié)果準(zhǔn)確。


圖1為LBIC測量裝置原理示意圖，圖中各編號的定義按編號從小到大的
順序排列依次為1、 2-歐姆接觸；3-激光光源；4-激光掃描方向；5-激光束
誘導(dǎo)電流；6-pn結(jié)長度；7-pn結(jié)結(jié)深；8-p型材料區(qū)；9-n型材料區(qū)。
圖2為LBIC測量結(jié)果原理示意圖。
圖3為本發(fā)明專利測量的LBIC電流。
圖4為本發(fā)明測得的碲鎘汞pn結(jié)結(jié)深。
具體實(shí)施例方式
下面對本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式
作詳細(xì)說明
1. 歐姆電極制作LBIC的測量需要良好的歐姆接觸電極，歐姆電極的制 作可使用碲鎘汞半導(dǎo)體材料通用的歐姆接觸制作方法，具體如下
a) 樣品清洗先用三氯乙烯在65。C下清洗20min，然后用乙醚在65。C 下清洗20min，再在65。C恒溫的丙酮及乙醇中浸泡15min。以上試 劑均為分析純，清洗后的樣品表面光亮干凈。
b) 光刻圖形把需要淀積金屬膜與不需淀積的區(qū)域用常規(guī)光刻工藝形 成
C)金屬膜淀積把光刻好的樣品置于離子束鍍膜機(jī)，進(jìn)行離子束濺射
鍍錫金薄膜，作為歐姆接觸電極，設(shè)置離子數(shù)流100mA，濺射時(shí)間 30分鐘
2. 測量電路制作把歐姆電極分別與電流表的兩極連接起來，形成LBIC 測試回路。
3. 保護(hù)膜的形成以光刻膠作為腐蝕保護(hù)膜，除腐蝕區(qū)域外，其他區(qū)域全
都涂上光刻膠。
4. 逐次腐蝕及LBIC電流的測量
a)推薦使用體積比為l: 150的溴和乙醇的混合液作為腐蝕液，其溫度
保持在冰點(diǎn)，假設(shè)pn結(jié)的大致高度為lum,第一次腐蝕時(shí)間可控制 在15s,以后逐次縮短，特別是在接近結(jié)區(qū)時(shí)，腐蝕時(shí)間可控制在 2s 3s，這樣可使碲鎘汞的腐蝕在測量精度允許的誤差范圍0. lum 以內(nèi)。
b)每腐蝕一次便測量一次LBIC電流，以判斷是否已達(dá)到結(jié)區(qū)。樣品從 腐蝕液取出后，立即浸入去離子水中，用高純氮?dú)獯蹈珊螅糜?SemiLab公司p-LBIC設(shè)備中，測量LBIC電流，在LBIC由強(qiáng)轉(zhuǎn)弱 直至消失時(shí)，此時(shí)便是結(jié)區(qū)位置。圖3為LBIC電流測試結(jié)果。
臺階高度測試
在測量臺階高度之前，將樣品依次浸于丙酮、乙醇溶液中幾秒鐘， 去掉光刻膠保護(hù)膜，露出未被腐蝕的原始表面，用Veeco公司的 DEKTAK3臺階儀可方便的測出臺階的高度，其測量結(jié)果見圖4。
權(quán)利要求
1. 一種測量碲鎘汞材料pn結(jié)結(jié)深的方法，其特征在于它包括以下步驟A. 樣品制備在已形成pn結(jié)的碲鎘汞材料上制作歐姆接觸電極，然后把待腐蝕表面除結(jié)區(qū)外用一層保護(hù)膜保護(hù)起來；B. 逐次交替腐蝕及激光束誘導(dǎo)電流的測量將樣品置于腐蝕液中，腐蝕液的溫度維持在冰點(diǎn)，腐蝕速率為0.01um/s～0.1um/s；第一次腐蝕時(shí)間可根據(jù)所測樣品pn結(jié)的估算高度來控制，以后逐次縮短，特別是接近結(jié)區(qū)時(shí)，要使腐蝕時(shí)間縮短到使pn結(jié)結(jié)深允許的測量誤差范圍0.1um以內(nèi)，每腐蝕一次便測一次激光束誘導(dǎo)電流，激光束誘導(dǎo)電流消失時(shí)，腐蝕工作結(jié)束；C. 臺階高度測試將樣品依次浸于丙酮、乙醇溶液中幾秒鐘，去掉光刻膠保護(hù)膜，露出未被腐蝕的原始表面，用臺階儀測出臺階的高度，即pn結(jié)的高度。
2. 根據(jù)權(quán)力要求1所述的一種測量碲鎘汞材料pn結(jié)結(jié)深的方法，其特征 在于步驟A中所說的保護(hù)膜是光刻膠。
3. 根據(jù)權(quán)力要求1所述的一種測量碲鎘汞材料pn結(jié)結(jié)深的方法，其特征 在于步驟B中所說的腐蝕液是體積比為1:50~200的溴和乙醇的混合液。
4. 根據(jù)權(quán)力要求1所述的一種測量碲鎘汞材料pn結(jié)結(jié)深的方法，其特征 在于:步驟B中所說的激光束誘導(dǎo)電流的測量采用SemiLab公司p-LBIC設(shè)備。
5. 根據(jù)權(quán)力要求1所述的一種測量碲鎘汞材料pn結(jié)結(jié)深的方法，其特征 在于步驟C中所說的臺階儀是Veeco公司的DEKTAK3臺階儀。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種測量碲鎘汞材料pn結(jié)結(jié)深的方法。本發(fā)明采用激光束誘導(dǎo)電流方法來測量碲鎘汞材料pn結(jié)結(jié)深，當(dāng)激光束照射在被測的pn結(jié)區(qū)域時(shí)必然會產(chǎn)生LBIC電流，隨著碲鎘汞材料的逐層被腐蝕，內(nèi)建電場逐漸減弱直至消失，此時(shí)碲鎘汞材料腐蝕的深度即為pn結(jié)結(jié)深。本發(fā)明的測量方法無需多次制備電極，測試方法簡單，測試結(jié)果準(zhǔn)確。
文檔編號H01L21/66GK101383306SQ20081020153
公開日2009年3月11日 申請日期2008年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月22日
發(fā)明者張海燕, 李言謹(jǐn), 胡曉寧, 陸華杰 申請人:中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所