[发明专利]黑硅材料与金属电极之间欧姆接触的判定与测试方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体光电子材料与器件技术领域，特别涉及黑硅材料与金属电极之间欧姆接触的判定与测试方法。

背景技术

黑硅是哈佛大学Mazur教授研究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硅材料。所得的黑硅材料表面包含准规则排列的微米量级的锥状结构，并具有高浓度硫族(氧族)原子掺杂层。实验证明，黑硅材料对250～2500nm波长的光几乎全部吸收，同时它对入射光极其敏感，与基于传统硅晶片制作的光电探测器相比，黑硅晶片对光的敏感度可提升100～500倍，且对近红外光具有良好的响应。这些优点使得黑硅材料在硅光电探测器及太阳能电池等领域具有重要的应用价值。

在半导体科学中，不论是对半导体物理和对材料性能的研究，还是半导体器件的制造，总需要有金属与半导体相接触，这是必不可少的。金属与半导体接触可以分为两类：一类是整流接触，这类接触正向与反向的“电流-电压”呈非线性关系；另一类是在正反两个方向上都有线性“电流-电压”特性的欧姆接触。由于不良的电接触会引起大的肖特基势垒高度，产生很大的接触电阻，使得半导体器件的“电流-电压”特性不是由半导体材料本身的电阻确定，而是由半导体材料与金属电极的接触类型确定。通常半导体器件和用来测试半导体参数的样品都要求用欧姆接触来连接。欧姆接触质量的好坏，接触电阻的大小直接影响到器件的效率、增益和开关速度等性能指标。

衡量欧姆接触质量的一个非常重要的参数就是比接触电阻ρ_c，它是器件化应用中关键的参考依据，传输线模型法(TLM法)，以其理论成熟、测试方便而且可以比较准确的求出金属-半导体接触的比接触电阻和半导体的面电阻等优点，成为目前普遍采用的测试方法，如图1所示。首先，在待测薄膜8上制备间距不同的条形电极(如1、2、3、4、5)，每个电极的长为L，宽为W。然后，分别在两不同间距d_n的条形电极之间通电流或电压，并求得总电阻R_m，这可由下式表示：

Rm=Rs+2RC=ρsdnW+2RC---(1)]]>

其中R_s是两电极之间的半导体材料的电阻，R_C是接触电阻，而R_C可表示为

Rc=(ρsLTW)coth(LLT)---(2)]]>

因此，R_m为