[發明專利]一種基于金屬釕修飾的多孔硅表面金屬電極制備方法

有效

• 申請號: 201310343200.2
• 申請日: 2013-08-08
• 公開（公告）號: CN103367134A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 李偉;余鋒;廖家科;郭安然;王沖;蔣亞東
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01L21/283
• 分類號: H01L21/283;H01L21/28
• 代理公司: 成都華典專利事務所(普通合伙) 51223
• 代理人: 徐豐;楊保剛

技術領域

本發明涉及半導體光電子材料與器件技術領域，具體涉及一種改善金屬與多孔硅半導體電接觸質量的方法。

背景技術

1956年，Uhlir用含有HF的電解液對單晶硅片進行電拋光，發現在一定范圍內增大腐蝕電流，微小的顆粒會從硅片上脫落并溶解于電解液中。從那時起，人們就開始在HF的水溶液中用電化學方法腐蝕硅片來制備多孔硅，并對其性質和應用進行了研究。1990年，Canham首次報道了多孔硅薄膜在室溫下可發出高效率可見光的重大發現。從那時起，研究者們的目光被吸引到了這種多孔材料上來。多孔硅由于具有孔洞均勻、發光高效與多色且在室溫下工作等特點，使其在顯示技術和超高速信號處理技術中有很大的應用潛力。

多孔硅自發現以來，其獨特的多孔結構，大大提高了對光的吸收；多孔硅的制備能與現有的硅集成加工工藝兼容，可實現大規模生產。因此，基于多孔硅的新型硅基光電探測器吸引了研究者們的廣泛關注。但是，傳統硅器件的薄膜電極制備，通常采用熱蒸發和磁控濺射的方法。由于多孔硅表面及內部存在大量的孔洞和尖錐狀結構，造成很高的孔隙率和表面態密度，這將極大地降低多孔硅與薄膜金屬的電接觸性能。例如：1、大量孔洞的存在將使金屬與多孔硅之間的附著力減弱，并導致金屬只在多孔硅的外表面接觸，可能產生較高的接觸電阻；2、很高的表面態密度可能引起表面費米能級的釘扎效應，產生阻擋電流的勢壘，導致接觸電阻進一步增高，并表現出整流特性。大量的研究結果表明，通過傳統的蒸發和濺射工藝，很難得到具有低比接觸電阻率和歐姆接觸特性的電接觸。

為了能使多孔硅與金屬電極之間得到比接觸電阻率低和穩定的歐姆接觸，需要解決的根本問題是：如何降低多孔硅與金屬電極間的勢壘，改善二者之間的金半接觸的質量，以達到在金屬與多孔硅之間形成優良歐姆接觸的目的。

發明內容

針對上述現有技術，本發明的目的在于如何提供一種改善金屬與多孔硅半導體電接觸質量的方法，其旨在降低多孔硅與金屬電極間的勢壘，改善二者之間的金半接觸的質量，以達到在金屬與多孔硅之間形成優良歐姆接觸的目的。

為了解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

?一種基于金屬釕修飾的多孔硅表面金屬電極制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

①對多孔硅進行金屬修飾前處理；

②金屬釕修飾多孔面；

③對金屬釕修飾后的多孔硅進行干燥處理；

④在金屬釕修飾后的多孔硅表面沉積金屬電極；

⑤快速退火；

⑥光刻形成指定電極形狀。

該制備方法更詳細的描述為：

①對多孔硅表面進行金屬修飾前處理：首先采用HF水溶液去除多孔硅表面氧化層，然后用去離子水進行洗滌；

②釕修飾多孔面，即將洗滌后的多孔硅放入氯化釕的酸溶液中侵泡；

③對金屬釕修飾后的多孔硅進行干燥處理，使釕修飾后的多孔硅表面形成一層釕顆粒和氧化硅的過渡層；

④在經步驟③處理后的多孔硅表面上沉積金屬電極；

⑤對步驟④沉積金屬電極后的多孔硅進行快速退火處理；

采用光刻工藝將金屬電極刻蝕成指定電極形狀，完成電極制備。

作為本發明更進一步的改進：在步驟①中所述HF溶液的濃度為10%，作用時間為10s；在步驟②中所述氯化釕酸溶液是摩爾濃度為0.01mol/L的RuCl₃溶液與摩爾濃度為40ml/L?的HCl溶液的混合液，反應時間為30s～60s。

作為本發明更進一步的改進：在步驟③中所述干燥處理溫度為100~120℃，處理時間為10min，干燥處理的設備為電烘烤箱。

作為本發明更進一步的改進：在步驟④中所述沉積的金屬電極厚度為0.2μm。

作為本發明更進一步的改進：在步驟⑤中所述快速退火處理溫度為300~500℃，在氬氣氣氛下退火30s~1min。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：

一、本發明利用金屬釕優異的導電性，在多孔硅表面形成了一層金屬釕顆粒和氧化硅的過渡層，并在此基礎上沉積金屬電極，能夠有效提高金屬電極與多孔硅表面的電接觸質量，降低金屬/半導體之間的勢壘，形成高接觸質量的歐姆電接觸。

二、本發明可用于基于多孔硅的光電探測器和太陽能電池，能有效提高器件的響應速度和光電轉換效率，且制備工藝簡單、成本較低。

附圖說明

圖1為本發明的流程示意圖。

具體實施方式

下面將結合附圖及具體實施方式對本發明作進一步的描述。