专利名称：一种测量黑硅材料与金属电极之间欧姆接触电阻率的方法
技术领域：
本发明属于半导体光电子材料与器件技术领域，特别涉及一种黑硅材料与金属电极欧姆接触电阻率的测试方法。
背景技术：
黑硅是由哈佛大学Mazur 教授研究小组利用飞秒激光在一定气体环境下照射单晶硅片表面时得到的一种新的表面微结构材料。这种表面呈准规则排列的微米量级尖峰结构的硅材料具有良好的光电性质，例如对可见至近红外波段(250-2500nm)的光几乎全部吸收，同时对入射光响应度高；具有良好的场致发射、光致发光和太赫兹辐射等特性。优异的光电性质使黑硅材料在高灵敏度光探测器、红外探测器以及太阳能电池领域具有巨大的潜在应用价值。在半导体科学与技术研究中，无论是对半导体材料物理和性能的研究，还是对半导体器件的制造，总需要有金属与半导体的接触与连接。金属与半导体之间的接触区一般包括金属层、界面层和半导体结。金属和半导体功函数的不同以及半导体表面高的表面态，会在半导体表面形成一个耗尽层，这是产生界面电阻的主要原因。金属与半导体之间的界面层主要通过比接触电阻率P。来表征，它是衡量欧姆接触质量的一个非常重要的参数。比接触电阻率P。的测量方法很多，人们一般按照材料的厚度把测量方法分为2种。一种是体材料上P。的测量，包括曲线拟合法、四探针法、回归分析法、四点结构模型法等；另一种是薄膜材料P。的测量，包括线形传输线模型法、圆环传输线模型法、圆点形传输线模型法、界面接触电阻直接测定法等。其中，圆点形传输线模型法无需台面刻蚀，制备工艺简单，测试重复性好、准确度高；数据处理采用作图法，计算方便。因而，圆点形传输线模型法在国内外得到广泛应用。对于黑硅材料与金属电极的接触来说，由于具有独特的金属/黑硅/单晶硅三明治结构(一般的薄膜测试结构只有金属/薄膜两层结构)，其中存在黑硅/单晶硅异质结，使得通过电极两边的部分测试电流会从单晶硅中通过，因而无法直接用“常规传输线模型法”测试黑硅材料和金属电极之间的比接触电阻率P。。
发明内容
本发明的目的在于提供一种测量黑硅材料与金属电极之间欧姆接触电阻率的方法。本发明为了实现上述目的采用以下技术方案
一种测量黑硅材料与金属电极之间欧姆接触电阻率的方法，包括以下步骤
步骤I :在黑硅材料表面制备圆点形欧姆接触电极。a)针对单晶硅表面刻蚀得到的黑硅材料，在其表面用欧姆接触制备工艺沉积至少6个圆点形金属电极；
b)每个圆点形电极由一个半径为A的内接触圆和一个内径逐渐增加的外接触圆组成，其中，外接触圆内径为rn,且每个外接触圆内径分别为!Tpivivivrpr6, (rn-r0)是没有任何金属的空心圆环，rn对应的空心圆环以外则仍是欧姆接触。步骤2 :搭建反向偏置电路。a)在单晶硅背面沉积金属对电极；
b)使用热压焊工艺从每一个圆点形金属电极的内接触圆引出极细的金属丝，然后分别将金属丝键合到面积较大的外引电极上。步骤3 :用可变电压源在每个圆点形金属电极的内接触圆与对电极之间持续提供恒定的反向电压偏置，让黑硅/单晶硅异质结完全反偏。步骤4:在确保黑硅/单晶硅异质结完全反偏的条件下，通过圆点形传输线模型法对金属/黑硅比接触电阻率进行测试。上述方案中，步骤I中所述的6个圆点形金属电极所需满足的尺寸要求为Xj(r「ij ^ 8, r6/ (r6-r0) ^ 3。上述方案中，步骤3所述让黑硅/单晶硅异质结完全反偏包括以下步骤
a)用可变电压源在黑硅材料表面的任意一个圆点形电极的内接触圆与金属对电极之间施加一个反向电压偏置U_，同时用半导体参数测试仪，在此圆点形电极中的空心圆环两边施加一个恒定的正向电压偏置U+ ；
b)随着反向电压偏置U_的增大，正向电压偏置U+对应的黑硅材料表面圆点形电极圆环之间的电流逐渐减小，并最终达到一个稳定值，此时黑硅/单晶硅异质结完全反偏，反向电压值为完全反偏电压值。上述方案中，所述圆点形传输线模型法为
权利要求
1.一种测量黑硅材料与金属电极之间欧姆接触电阻率的方法，包括以下步骤 步骤I:在黑硅材料表面制备圆点形欧姆接触电极； a)针对单晶硅表面刻蚀得到的黑硅材料，在其表面制备至少6个圆点形金属电极； b)每个圆点形电极由一个半径为A的内接触圆和一个内径逐渐增加的外接触圆组成，其中，外接触圆内径为rn,且每个外接触圆内径分别为!Tpivivivrpr6, (rn-r0)是没有任何金属的空心圆环，4对应的空心圆环以外则仍是欧姆接触； 步骤2 :搭建反向偏置电路； a)在单晶硅背面制备金属对电极； b)使用热压焊工艺从每一个圆点形金属电极的内接触圆引出极细的金属丝，然后分别 将金属丝键合到面积较大的外引电极上； 步骤3 :用可变电压源在每个圆点形金属电极的内接触圆与对电极之间持续提供恒定的反向电压偏置，让黑硅/单晶硅异质结完全反偏； 步骤4 :在确保黑硅/单晶硅异质结完全反偏的条件下，通过圆点形传输线模型法对金属/黑硅比接触电阻率进行测试。
2.根据权利要求I所述的一种测量黑硅材料与金属电极欧姆接触电阻率的方法，其特征在于，步骤I中所述的6个圆点形金属电极所需满足的尺寸要求为彡8，r6/(r6-r0) ≥3。
3.根据权利要求I所述的一种测量黑硅材料与金属电极之间欧姆接触电阻率的方法，其特征在于，步骤3所述让黑硅/单晶硅异质结完全反偏包括以下步骤 a)用可变电压源在黑硅材料表面的任意一个圆点形电极的内接触圆与金属对电极之间施加一个反向电压偏置U_，同时用半导体参数测试仪，在此圆点形电极中的空心圆环两边施加一个恒定的正向电压偏置U+ ； b、随着反向电压偏置U_的增大，正向电压偏置U+对应的黑硅材料表面圆点形电极圆环之间的电流逐渐减小，并最终达到一个稳定值，此时黑硅/单晶硅异质结完全反偏，反向电压值为完全反偏电压值。
4.根据权利要求I所述的一种测量黑硅材料与金属电极之间欧姆接触电阻率的方法，其特征在于步骤I中的a步骤中的圆点形金属电极采用欧姆接触制备工艺沉积获得。
全文摘要
本发明提供了一种测量黑硅材料与金属电极之间欧姆接触电阻率的方法，其方案为针对在单晶硅表面通过刻蚀得到的黑硅材料，在其表面用欧姆接触制备工艺沉积至少6个圆点形金属电极；在单晶硅背面沉积金属对电极；使用热压焊工艺从每一个圆点形金属电极的内接触圆引出极细的金属线，然后分别将金属丝键合到面积较大的外引电极上；用可变电压源在每一圆点形金属电极与对电极之间持续提供恒定的反向电压偏置，确保黑硅/单晶硅异质结完全反偏；在确保黑硅/单晶硅异质结完全反偏的条件下，通过圆点形传输线模型法对金属/黑硅比接触电阻率进行测试。
文档编号G01R27/02GK102735939SQ20121023794
公开日2012年10月17日 申请日期2012年7月11日 优先权日2012年7月11日
发明者余峰, 吴志明, 李世彬, 李伟, 李雨励, 蒋亚东 申请人:电子科技大学