本发明专利技术公开了一种载流子浓度镓基液态金属测量探头，导电线连接碳化钨棒，碳化钨棒的一端伸入由抗腐蚀材料制成的液态金属容器中，液态金属容器开设有贯通的容腔和毛细管，容腔连通毛细管；所述容腔内部填注镓基液态金属，镓基液态金属浸没碳化钨棒，利用在毛细管内的镓基液态金属形成测量探针，解决了探针安全性和环保的问题；该测量探针与测量样品为面接触，相比传统探针的点接触能够增大接触面积，使得测量数据的重复性好，提升了测量数据的准确度；使用诸如聚四氟乙烯等抗腐蚀材料的液态金属的容器及其毛细管，既不会被镓基合金腐蚀，也不会与镓基液态金属发生粘连，提升了镓基液态金属的流动性，从而提升测量精度。从而提升测量精度。从而提升测量精度。
【技术实现步骤摘要】
载流子浓度镓基液态金属测量探头及其装置
[0001]本专利技术涉及半导体测量，具体是一种应用电容一电压(CV)法测量半导体抛光片载流子浓度的镓基液态金属测量探头及其装置。
技术介绍
[0002]硅抛光片和砷化镓抛光片是半导体器件中的重要基础材料，它们都摻入不同的杂质，以控制材料的电阻率、型号等性能，这样才能形成PN结、MOS结等器件。半导体单晶中的载流子浓度与电阻率、掺杂分布紧密相关，是材料和器件工艺中必须掌握的重要质量参数。
[0003]载流子浓度的测量普遍使用CV(电容
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电压)法，如果采用一般的探针测量，采用的都是很尖的针，接触直径按微米计(几十个微米)，属于点接触。由于CV法中测量的结电容C是与接触面积成正比的，点接触的接触面积小且不稳定，无法得到稳定的测量结果，还会损坏抛光片，因此不能采用尖针做探针。那么，必须找到能够实现面接触测量的相关技术和设备(由于面接触的接触面积较大且稳定，又因为只有金属与测量样品直接接触才能形成良好的金属
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半导体结，有了结才有结电容C，这是进行CV测量的原理所在)。
[0004]考虑到液态金属汞的流动性极佳，对毛细管不会有任何沾连(也即汞不会粘附于毛细管)，同时对金属没有腐蚀性，可以用各种导电良好的金属做电极引线，汞探针与半导体抛光片的接触面积很稳定，重复性也很好，因此，多年来国内外在该领域一直沿用汞作为测量介质(电容的一极)，但是，由于汞有剧毒，对使用者的健康带来隐患，给防护带来许多困难，也抑制了这种方法的普遍推广。
[0005]现有的载流子浓度测量设备(SSM495、MCV530L、MCV
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3000)中，探针均用汞，汞在毛细管(与气路相连)内受气体分配器压力的控制，气压为负时，汞缩入毛细管与测量样品脱离接触；气压为正时，汞伸到毛细管口与在空气中的半导体测量样品接触，形成金属
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半导体结(肖特基结)，此时汞暴露在空气中，为了防止汞的危害，在设备中对汞蒸气的收集、排放、被污染晶片的处理，汞蒸气的分析占了很重要部分，增加了设备的成本和复杂程度，同时增加了使用的难度，也给后期的汞处理也带来麻烦。总之，由于设备昂贵，汞的防护要求高，特别不适合中小企业和高校做测量或实验设备。
[0006]为了代替汞的使用，研究表明，对人体基本无害的镓基液态合金是最佳选择。如现有技术：中国专利文献CN106381434(一种具有低温流动性的镓基液态合金、制备工艺及体温计)能够降低液态合金的“预凝固”温度，改善其低温粘度，确保液态合金器件在低温环境下的正常使用和存储。具有低温流动性的镓基液态合金，它由以下重量百分比的组分组成：镓60～80％、铟9～10％、锡5～2％、铋0.5～4％和银0.2～1.5％。该技术在医疗器械领域的水银替代、尖端制冷领域的关键制冷介质等方面具有广泛的应用。镓基液态合金温度计解决了合金与玻璃毛细管的粘连问题，它是在体温下受热膨胀体积变大了，这种镓基温度计只能用于温度变化测量环境，并且，温度计里的液态金属是封在玻璃管内的，这种温度计结构无法应用于半导体测量(半导体测量要求镓基液态合金与被测物体表面直接接触，也不能依靠热胀冷缩来改变液柱高度)。
[0007]镓基合金虽然无毒，但是对大部分金属有腐蚀性，对玻璃等毛细管均会粘附，且会氧化，因此与抛光片的接触面积可能不稳定，严重影响测量精度。若要用镓基合金代替汞，必须解决与毛细管粘连及流动性差的缺点。
技术实现思路
[0008]为克服上述技术缺陷，本专利技术提出一种以代替汞测量带来的环保缺陷为目的，提出一种在毛细管内具有流动性好、无毒性的液态合金，以一定直径的平面直接地接触被测样片的载流子浓度镓基液态金属测量探头及其装置。
[0009]为了实现以上目的，本专利技术采用的技术方案是：一种载流子浓度镓基液态金属测量探头，包括导电线，所述导电线连接碳化钨棒，碳化钨棒的一端伸入由抗腐蚀材料制成的液态金属容器中；所述液态金属容器开设有贯通的容腔和毛细管，容腔连通毛细管；所述容腔内部填注镓基液态金属，镓基液态金属浸没碳化钨棒，镓基液态金属在外力的作用下能够在毛细管中流动。
[0010]进一步地，所述容腔连通毛细管，毛细管开设有导柱，导柱采用抗腐蚀材料制成。
[0011]进一步地，所述毛细管底端由罩盖密封。
[0012]进一步地，所述镓基液态金属包括EGaIn、GaIn10、GaIn20或GalnSn。
[0013]进一步地，所述容腔的开口设置盖板，盖板穿插碳化钨棒，碳化钨棒的另一端露出盖板之外。
[0014]同时，本专利技术采用的技术方案是：一种载流子浓度镓基液态金属测量装置，包括导电线，所述导电线连接碳化钨棒，碳化钨棒的一端伸入由抗腐蚀材料制成的液态金属容器中；所述液态金属容器开设有贯通的容腔和毛细管，容腔连通毛细管；所述容腔内部填注镓基液态金属，镓基液态金属浸没碳化钨棒；所述容腔的开口设置盖板，盖板穿插碳化钨棒，碳化钨棒的另一端露出盖板之外；所述盖板开设有若干个气孔；所述液态金属容器和盖板被筒体和筒座封装，筒体和筒座螺纹连接成一体，筒体与容腔所构成的内部空间用于通入惰性气体或空气，且筒座与液态金属容器外侧面所构成的内部空间用于通入惰性气体或空气；所述导电线引出筒体之外，筒体连通有气管快速接头；所述筒座连通有氮气保护快速接头。
[0015]进一步地，所述盖板的的背面粘贴有防水透气膜。
[0016]实施本专利技术技术方案，通过在液态金属容器中填充镓基液态金属，由不会被镓基液态金属腐蚀的碳化钨棒做导电介质，利用在毛细管内的镓基液态金属形成测量探针，无毒的镓基液态金属完全代替了传统有毒的汞作为测量探针，解决了探针安全性和环保的问题；该测量探针与测量样品为面接触，相比传统探针的点接触能够增大接触面积，使得测量数据的重复性好，提升了测量数据的准确度；使用诸如聚四氟乙烯等抗腐蚀材料制造的液态金属容器及其毛细管，既不会被液态金属腐蚀，也不会与镓基液态金属发生粘连，解决了以往测量介质与毛细管会产生粘连的弊端，提升了镓基液态金属的流动性，从而提升测量精度。
附图说明
[0017]图1为镓基液态金属测量探头的结构示意图。
[0018]图2为镓基液态金属测量探头的内部结构图。
[0019]图3为液态金属容器的结构示意图。
[0020]图4是氮气缸的结构示意图。
[0021]图5是镓基液态金属测量探头与氮气缸的装配图。
[0022]图6是镓基液态金属测量装置工作状态示意图。
[0023]图中，A
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镓基液态金属测量探头，B
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氮气缸，C
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升降装置；1
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防水透气膜，2
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SMA接头，3
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导电线，4
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液态金属容器，5
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盖板，6
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导柱，7
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镓基液态金属，8
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支架，9...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种载流子浓度镓基液态金属测量探头，包括导电线，其特征在于：所述导电线连接碳化钨棒，碳化钨棒的一端伸入由抗腐蚀材料制成的液态金属容器中；所述液态金属容器开设有贯通的容腔和毛细管，容腔连通毛细管；所述容腔内部填注镓基液态金属，镓基液态金属浸没碳化钨棒，镓基液态金属在外力的作用下能够在毛细管中流动。2.根据权利要求1所述的载流子浓度镓基液态金属测量探头，其特征在于：所述容腔连通毛细管，毛细管开设有导柱，导柱采用抗腐蚀材料制成。3.根据权利要求1所述的载流子浓度镓基液态金属测量探头，其特征在于：所述毛细管底端由罩盖密封。4.根据权利要求1所述的载流子浓度镓基液态金属测量探头，其特征在于：所述镓基液态金属包括EGaIn、GaIn10、GaIn20或GalnSn。5.根据权利要求1所述的载流子浓度镓基液态金属测量探头，其特征在于：所述容腔的开口设置盖板，盖板穿插...
【专利技术属性】
技术研发人员：王昕，叶灿明，王世进，李俊生，
申请(专利权)人：广州昆德半导体测试技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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