專(zhuān)利名稱(chēng)：一種測(cè)量黑硅材料與金屬電極之間歐姆接觸電阻率的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體光電子材料與器件技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種黑硅材料與金屬電極歐姆接觸電阻率的測(cè)試方法。
背景技術(shù)：
黑硅是由哈佛大學(xué)Mazur 教授研究小組利用飛秒激光在一定氣體環(huán)境下照射單晶硅片表面時(shí)得到的一種新的表面微結(jié)構(gòu)材料。這種表面呈準(zhǔn)規(guī)則排列的微米量級(jí)尖峰結(jié)構(gòu)的硅材料具有良好的光電性質(zhì)，例如對(duì)可見(jiàn)至近紅外波段(250-2500nm)的光幾乎全部吸收，同時(shí)對(duì)入射光響應(yīng)度高；具有良好的場(chǎng)致發(fā)射、光致發(fā)光和太赫茲輻射等特性。優(yōu)異的光電性質(zhì)使黑硅材料在高靈敏度光探測(cè)器、紅外探測(cè)器以及太陽(yáng)能電池領(lǐng)域具有巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值。在半導(dǎo)體科學(xué)與技術(shù)研究中，無(wú)論是對(duì)半導(dǎo)體材料物理和性能的研究，還是對(duì)半導(dǎo)體器件的制造，總需要有金屬與半導(dǎo)體的接觸與連接。金屬與半導(dǎo)體之間的接觸區(qū)一般包括金屬層、界面層和半導(dǎo)體結(jié)。金屬和半導(dǎo)體功函數(shù)的不同以及半導(dǎo)體表面高的表面態(tài)，會(huì)在半導(dǎo)體表面形成一個(gè)耗盡層，這是產(chǎn)生界面電阻的主要原因。金屬與半導(dǎo)體之間的界面層主要通過(guò)比接觸電阻率P。來(lái)表征，它是衡量歐姆接觸質(zhì)量的一個(gè)非常重要的參數(shù)。比接觸電阻率P。的測(cè)量方法很多，人們一般按照材料的厚度把測(cè)量方法分為2種。一種是體材料上P。的測(cè)量，包括曲線(xiàn)擬合法、四探針?lè)ā⒒貧w分析法、四點(diǎn)結(jié)構(gòu)模型法等；另一種是薄膜材料P。的測(cè)量，包括線(xiàn)形傳輸線(xiàn)模型法、圓環(huán)傳輸線(xiàn)模型法、圓點(diǎn)形傳輸線(xiàn)模型法、界面接觸電阻直接測(cè)定法等。其中，圓點(diǎn)形傳輸線(xiàn)模型法無(wú)需臺(tái)面刻蝕，制備工藝簡(jiǎn)單，測(cè)試重復(fù)性好、準(zhǔn)確度高；數(shù)據(jù)處理采用作圖法，計(jì)算方便。因而，圓點(diǎn)形傳輸線(xiàn)模型法在國(guó)內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用。對(duì)于黑硅材料與金屬電極的接觸來(lái)說(shuō)，由于具有獨(dú)特的金屬/黑硅/單晶硅三明治結(jié)構(gòu)(一般的薄膜測(cè)試結(jié)構(gòu)只有金屬/薄膜兩層結(jié)構(gòu))，其中存在黑硅/單晶硅異質(zhì)結(jié)，使得通過(guò)電極兩邊的部分測(cè)試電流會(huì)從單晶硅中通過(guò)，因而無(wú)法直接用“常規(guī)傳輸線(xiàn)模型法”測(cè)試黑硅材料和金屬電極之間的比接觸電阻率P。。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種測(cè)量黑硅材料與金屬電極之間歐姆接觸電阻率的方法。本發(fā)明為了實(shí)現(xiàn)上述目的采用以下技術(shù)方案
一種測(cè)量黑硅材料與金屬電極之間歐姆接觸電阻率的方法，包括以下步驟
步驟I :在黑硅材料表面制備圓點(diǎn)形歐姆接觸電極。a)針對(duì)單晶硅表面刻蝕得到的黑硅材料，在其表面用歐姆接觸制備工藝沉積至少6個(gè)圓點(diǎn)形金屬電極；
b)每個(gè)圓點(diǎn)形電極由一個(gè)半徑為A的內(nèi)接觸圓和一個(gè)內(nèi)徑逐漸增加的外接觸圓組成，其中，外接觸圓內(nèi)徑為rn,且每個(gè)外接觸圓內(nèi)徑分別為!Tpivivivrpr6, (rn-r0)是沒(méi)有任何金屬的空心圓環(huán)，rn對(duì)應(yīng)的空心圓環(huán)以外則仍是歐姆接觸。步驟2 :搭建反向偏置電路。a)在單晶硅背面沉積金屬對(duì)電極；
b)使用熱壓焊工藝從每一個(gè)圓點(diǎn)形金屬電極的內(nèi)接觸圓引出極細(xì)的金屬絲，然后分別將金屬絲鍵合到面積較大的外引電極上。步驟3 :用可變電壓源在每個(gè)圓點(diǎn)形金屬電極的內(nèi)接觸圓與對(duì)電極之間持續(xù)提供恒定的反向電壓偏置，讓黑硅/單晶硅異質(zhì)結(jié)完全反偏。步驟4:在確保黑硅/單晶硅異質(zhì)結(jié)完全反偏的條件下，通過(guò)圓點(diǎn)形傳輸線(xiàn)模型法對(duì)金屬/黑硅比接觸電阻率進(jìn)行測(cè)試。上述方案中，步驟I中所述的6個(gè)圓點(diǎn)形金屬電極所需滿(mǎn)足的尺寸要求為Xj(r「ij ^ 8, r6/ (r6-r0) ^ 3。上述方案中，步驟3所述讓黑硅/單晶硅異質(zhì)結(jié)完全反偏包括以下步驟
a)用可變電壓源在黑硅材料表面的任意一個(gè)圓點(diǎn)形電極的內(nèi)接觸圓與金屬對(duì)電極之間施加一個(gè)反向電壓偏置U_，同時(shí)用半導(dǎo)體參數(shù)測(cè)試儀，在此圓點(diǎn)形電極中的空心圓環(huán)兩邊施加一個(gè)恒定的正向電壓偏置U+ ；
b)隨著反向電壓偏置U_的增大，正向電壓偏置U+對(duì)應(yīng)的黑硅材料表面圓點(diǎn)形電極圓環(huán)之間的電流逐漸減小，并最終達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定值，此時(shí)黑硅/單晶硅異質(zhì)結(jié)完全反偏，反向電壓值為完全反偏電壓值。上述方案中，所述圓點(diǎn)形傳輸線(xiàn)模型法為
權(quán)利要求
1.一種測(cè)量黑硅材料與金屬電極之間歐姆接觸電阻率的方法，包括以下步驟 步驟I:在黑硅材料表面制備圓點(diǎn)形歐姆接觸電極； a)針對(duì)單晶硅表面刻蝕得到的黑硅材料，在其表面制備至少6個(gè)圓點(diǎn)形金屬電極； b)每個(gè)圓點(diǎn)形電極由一個(gè)半徑為A的內(nèi)接觸圓和一個(gè)內(nèi)徑逐漸增加的外接觸圓組成，其中，外接觸圓內(nèi)徑為rn,且每個(gè)外接觸圓內(nèi)徑分別為!Tpivivivrpr6, (rn-r0)是沒(méi)有任何金屬的空心圓環(huán)，4對(duì)應(yīng)的空心圓環(huán)以外則仍是歐姆接觸； 步驟2 :搭建反向偏置電路； a)在單晶硅背面制備金屬對(duì)電極； b)使用熱壓焊工藝從每一個(gè)圓點(diǎn)形金屬電極的內(nèi)接觸圓引出極細(xì)的金屬絲，然后分別 將金屬絲鍵合到面積較大的外引電極上； 步驟3 :用可變電壓源在每個(gè)圓點(diǎn)形金屬電極的內(nèi)接觸圓與對(duì)電極之間持續(xù)提供恒定的反向電壓偏置，讓黑硅/單晶硅異質(zhì)結(jié)完全反偏； 步驟4 :在確保黑硅/單晶硅異質(zhì)結(jié)完全反偏的條件下，通過(guò)圓點(diǎn)形傳輸線(xiàn)模型法對(duì)金屬/黑硅比接觸電阻率進(jìn)行測(cè)試。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種測(cè)量黑硅材料與金屬電極歐姆接觸電阻率的方法，其特征在于，步驟I中所述的6個(gè)圓點(diǎn)形金屬電極所需滿(mǎn)足的尺寸要求為彡8，r6/(r6-r0) ≥3。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種測(cè)量黑硅材料與金屬電極之間歐姆接觸電阻率的方法，其特征在于，步驟3所述讓黑硅/單晶硅異質(zhì)結(jié)完全反偏包括以下步驟 a)用可變電壓源在黑硅材料表面的任意一個(gè)圓點(diǎn)形電極的內(nèi)接觸圓與金屬對(duì)電極之間施加一個(gè)反向電壓偏置U_，同時(shí)用半導(dǎo)體參數(shù)測(cè)試儀，在此圓點(diǎn)形電極中的空心圓環(huán)兩邊施加一個(gè)恒定的正向電壓偏置U+ ； b、隨著反向電壓偏置U_的增大，正向電壓偏置U+對(duì)應(yīng)的黑硅材料表面圓點(diǎn)形電極圓環(huán)之間的電流逐漸減小，并最終達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定值，此時(shí)黑硅/單晶硅異質(zhì)結(jié)完全反偏，反向電壓值為完全反偏電壓值。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種測(cè)量黑硅材料與金屬電極之間歐姆接觸電阻率的方法，其特征在于步驟I中的a步驟中的圓點(diǎn)形金屬電極采用歐姆接觸制備工藝沉積獲得。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種測(cè)量黑硅材料與金屬電極之間歐姆接觸電阻率的方法，其方案為針對(duì)在單晶硅表面通過(guò)刻蝕得到的黑硅材料，在其表面用歐姆接觸制備工藝沉積至少6個(gè)圓點(diǎn)形金屬電極；在單晶硅背面沉積金屬對(duì)電極；使用熱壓焊工藝從每一個(gè)圓點(diǎn)形金屬電極的內(nèi)接觸圓引出極細(xì)的金屬線(xiàn)，然后分別將金屬絲鍵合到面積較大的外引電極上；用可變電壓源在每一圓點(diǎn)形金屬電極與對(duì)電極之間持續(xù)提供恒定的反向電壓偏置，確保黑硅/單晶硅異質(zhì)結(jié)完全反偏；在確保黑硅/單晶硅異質(zhì)結(jié)完全反偏的條件下，通過(guò)圓點(diǎn)形傳輸線(xiàn)模型法對(duì)金屬/黑硅比接觸電阻率進(jìn)行測(cè)試。
文檔編號(hào)G01R27/02GK102735939SQ20121023794
公開(kāi)日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月11日
發(fā)明者余峰, 吳志明, 李世彬, 李偉, 李雨勵(lì), 蔣亞?wèn)| 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)