本发明专利技术提供一类适用于电化学电容－电压（ＥＣＶ）方法测量锑化物半导体材料载流子浓度剖面分布电解液，目的在于提高电化学电容－电压方法测量锑化物材料载流子浓度的准确性。其基本特征在于：基础溶液为酒石酸钾钠的水溶液；在测量不同导电类型（ｐ型或ｎ型）的锑化物半导体材料时，分别添加酸性溶液或者碱性溶液以形成可靠的电解液－半导体肖特基结，从而达到准确测量的目的。添加的酸性溶液可以是盐酸、酒石酸或冰醋酸等非氧化性酸或它们的混合物，添加的碱性溶液可为氢氧化钠或氢氧化钾与乙二胺四乙酸（ＥＤＴＡ）的混合溶液。在电化学Ｃ－Ｖ方法测量中采用此电解液测量锑化物材料的剖面载流子浓度，能获得与霍尔等方法测量结果相符的结果，并且具有无毒性、易保存等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一类用于测量锑化物半导体材料载流子浓度剖面的电解液，更确切地说涉及一类适用于电化学电容-电压(ECV)方法测量锑化物材料载流子浓度的电解液。属于半导体材料表征领域。
技术介绍
在半导体器件的材料生长和结构设计中，精确测定各外延层的剖面载流子浓度非常关键。传统方法使用金属在半导体表面形成肖特基接触进行测量，但是其测量深度受高场区的反向击穿电压限制。20世纪70年代Ambridge等人提出了使用电解液和半导体形成肖特基势垒，在测量的过程中用电化学方法对材料进行腐蚀，从而可使测量的深度不受限制。在这基础上研制出了相应的测试设备，如Bio-Rad的PN-4200和PN-4300。电化学C-V载流子浓度剖面测量是研究半导体材料和器件的一种十分有效的手段。在GaAs和InP系材料中电化学C-V测量方法已发展的相当成熟，但对于锑基化合物，如GaSb，GaAsSb和AlGaAsSb等此方法尚较少使用，这主要是由于现有的常规测量电解液如Tiron(T.Ambridge，J.Stevenson，M.Redstall，“Applications of electrochemical methods forsemiconductor characterization”，J.Electrochem.Soc.Solid StateScience and Technology，Vol 127，no 1，pp222-228)不适用于锑化物材料的测量，所测得载流子浓度结果普遍较实际情况要高一到二个数量级，这主要是由于在测量过程中电解液-半导体形不能形成很好的肖特基结所导致的。另外，原有的常规电解液在腐蚀材料的过程中会在材料表面生成难以去除的氧化物，使测量时不能正确的确定接触面积的数值，从而得到不准确的测量结果。要在测量中形成较好的电解液-半导体肖特基结并保证腐蚀过程中接触面积的稳定，根据不同材料选择合适的电解液是关键。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种适用于电化学C-V方法测量锑化物半导体材料剖面载流子浓度的电解液。本专利技术的目的是这样实现的一种以去离子水为溶剂的无机电解液，基础溶质为酒石酸钾钠，添加酸性或碱性溶液以形成可用于测量锑化物材料载流子浓度的电解液。本专利技术由于采用上述技术方案，具有如下特点采用去离子水为溶剂，电解液粘度小，有利于防止反应时生成气泡的干扰和精确确定腐蚀坑的面积；电解液中含有酒石酸根离子，可以和生成的含锑的氧化物发生络合反应，生成溶于水的络合物，从而使腐蚀反应能继续进行，并保持腐蚀坑平整光滑；采用酸和碱调节电解液的酸碱度在酸性环境下，电解液和N型锑化物材料接触界面形成较好的肖特基结；在碱性环境下，电解液和P型锑化物材料接触界面形成好的肖特基结。具体地说，本专利技术提供的测量锑化物剖面载流子浓度分布的电解液以水为溶剂，以酒石酸钾钠为基本溶质，添加酸性或碱性溶液来调节溶液的pH值在3-12范围，以分别测定n型或p型锑化物半导体材料载流子浓度。所述的酒石酸钾钠的每100毫升溶剂中加入量为5克-15克。所述的添加酸性溶液可以是盐酸、酒石酸或醋酸等非氧化性酸或它们的混合物，浓度为0.2摩尔/升-0.5摩尔/升； 所述的添加碱性溶液为氢氧化钠或氢氧化钾与乙二胺四乙酸(EDTA)的混合溶液，氢氧化钠或氢氧化钾的浓度是每1000毫升溶剂6-10克，EDTA的浓度是1000毫升溶剂18-50克，两者的重量为1∶3-1∶5。由以上溶剂和溶质配成的电解液还具有以下优良的性质化学和电化学稳定性好，方便保存；电解液腐蚀性小、无毒性，利于实验操作；化学试剂来源方便。附图说明图1-图3用本专利技术提供的电解液在不同酸性浓度下测定GaSb衬底的载流子浓度随衬底厚度的分布图4高阻GaAs衬底上外延生长的掺碲的GaAs0.02Sb0.98薄膜在酸性浓度下测定的载流子浓度随外延层厚度的分布图5、6高阻InP衬底上外延生长的掺碳GaAs0.5Sb薄膜在不同碱性浓度下测定的载流子浓度随外延层厚度分布具体实施方式下面通过实施例进一步说明本专利技术的实质性特点和先进性，但绝非限制本专利技术，即本专利技术绝非仅局限于实施例。实施例1测量材料GaSb衬底测量电解液配方去离子水250毫升，酒石酸钾钠15克，酒石酸9.4g(～0.25M)Hall测量结果n型，载流子浓度2.0×1017/cm3测得的载流子浓度随衬底厚度的分布如图1所示实施例2测量材料GaSb衬底测量电解液配方去离子水244毫升，酒石酸钾钠15克，浓度为37.5％的盐酸6毫升(～0.25M)Hall测量结果n型，载流子浓度2.0×1017/cm3 图2显示出测得的载流子浓度随衬底厚度的分布实施例3测量材料GaSb衬底测量电解液配方去离子水243毫升，酒石酸钾钠15克，冰醋酸7毫升(～0.5M)Hall测量结果n型，载流子浓度2.0×1017/cm3测得的载流子浓度随衬底厚度的分布图见图3实施例4测量材料高阻GaAs衬底上外延生长的掺碲(Te)GaAs0.02Sb0.98薄膜测量电解液配方去离子水250毫升，酒石酸钾钠20克，浓度为37.5％的盐酸12毫升(～0.5M)Hall测量结果n型，载流子浓度3.0×1018/cm3测得的载流子浓度随外延层厚度的分布图见图4实施例5测量材料高阻InP衬底上外延生长的掺碳(C)GaAs0.5Sb0.5薄膜测量电解液配方去离子水250毫升，酒石酸钾钠25克，氢氧化钠2克，EDTA 9.3克Hall测量结果p型，载流子浓度1.0×1020/cm3测得的载流子浓度随外延层厚度的分布见图5实施例6测量材料高阻InP衬底上外延生长的掺碳(C)GaAs0.5Sb0.5薄膜测量电解液配方去离子水250毫升，酒石酸钾钠25克，氢氧化钾3克，EDTA 9.3克Hall测量结果p型，载流子浓度8×1019/cm3图6显示出测得的载流子浓度随外延层厚度的分布由以上六个实施例的测定结果表明采用此类电解液进行的电化学C-V测量所得的材料载流子浓度剖面分布可以得到满意的结果，测量结果与霍尔方法在实验误差范围内完全符合。权利要求1.一类用于电化学电容—电压(ECV)方法测量锑化物材料剖面载流子浓度分布的电解液，其特征是以水为溶剂，以酒石酸钾钠为基本溶质，添加酸性或碱性溶液来调节溶液的pH值在3～12范围内，以分别测量n型或p型锑化物半导体材料的载流子浓度。2.如权利要求1所述的电解液，其特征在于所述的酒石酸钾钠的浓度为5克/100毫升溶剂～15克/100毫升溶剂。3.如权利要求1所述的电解液，其特征在于添加的酸性溶液为盐酸、酒石酸或冰醋酸中一种，或它们的混合物，浓度为0.2摩尔/升～0.5摩尔/升；碱性溶液为氢氧化钠或氢氧化钾和乙二胺四乙酸混合溶液，浓度分别为6克/1000毫升溶剂～10克/1000毫升溶剂和18克/1000毫升溶剂～50克/1000毫升溶剂，两者的重量比为1∶3～1∶5。全文摘要本专利技术提供一类适用于电化学电容－电压(ECV)方法测量锑化物半导体材料载流子浓度剖面分布电解液，目的在于提高电化学电容－电压方法测量锑化物材料载流子浓度的准确性。其基本特征在于基础溶液为酒石酸钾钠的水溶液；在测量不同导电类型(p型或n型)的锑化物半导体材料时，分别添加酸性溶液或者碱性溶液以形本文档来自技高网...
【技术保护点】
一类用于电化学电容－电压（ＥＣＶ）方法测量锑化物材料剖面载流子浓度分布的电解液，其特征是以水为溶剂，以酒石酸钾钠为基本溶质，添加酸性或碱性溶液来调节溶液的ｐＨ值在３～１２范围内，以分别测量ｎ型或ｐ型锑化物半导体材料的载流子浓度。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：洪婷，张永刚，朱福英，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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