[发明专利]一种基于金属钌修饰的多孔硅表面金属电极制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体光电子材料与器件技术领域，具体涉及一种改善金属与多孔硅半导体电接触质量的方法。

背景技术

1956年，Uhlir用含有HF的电解液对单晶硅片进行电抛光，发现在一定范围内增大腐蚀电流，微小的颗粒会从硅片上脱落并溶解于电解液中。从那时起，人们就开始在HF的水溶液中用电化学方法腐蚀硅片来制备多孔硅，并对其性质和应用进行了研究。1990年，Canham首次报道了多孔硅薄膜在室温下可发出高效率可见光的重大发现。从那时起，研究者们的目光被吸引到了这种多孔材料上来。多孔硅由于具有孔洞均匀、发光高效与多色且在室温下工作等特点，使其在显示技术和超高速信号处理技术中有很大的应用潜力。

多孔硅自发现以来，其独特的多孔结构，大大提高了对光的吸收；多孔硅的制备能与现有的硅集成加工工艺兼容，可实现大规模生产。因此，基于多孔硅的新型硅基光电探测器吸引了研究者们的广泛关注。但是，传统硅器件的薄膜电极制备，通常采用热蒸发和磁控溅射的方法。由于多孔硅表面及内部存在大量的孔洞和尖锥状结构，造成很高的孔隙率和表面态密度，这将极大地降低多孔硅与薄膜金属的电接触性能。例如：1、大量孔洞的存在将使金属与多孔硅之间的附着力减弱，并导致金属只在多孔硅的外表面接触，可能产生较高的接触电阻；2、很高的表面态密度可能引起表面费米能级的钉扎效应，产生阻挡电流的势垒，导致接触电阻进一步增高，并表现出整流特性。大量的研究结果表明，通过传统的蒸发和溅射工艺，很难得到具有低比接触电阻率和欧姆接触特性的电接触。

为了能使多孔硅与金属电极之间得到比接触电阻率低和稳定的欧姆接触，需要解决的根本问题是：如何降低多孔硅与金属电极间的势垒，改善二者之间的金半接触的质量，以达到在金属与多孔硅之间形成优良欧姆接触的目的。

发明内容

针对上述现有技术，本发明的目的在于如何提供一种改善金属与多孔硅半导体电接触质量的方法，其旨在降低多孔硅与金属电极间的势垒，改善二者之间的金半接触的质量，以达到在金属与多孔硅之间形成优良欧姆接触的目的。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

 一种基于金属钌修饰的多孔硅表面金属电极制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

①对多孔硅进行金属修饰前处理；

②金属钌修饰多孔面；

③对金属钌修饰后的多孔硅进行干燥处理；

④在金属钌修饰后的多孔硅表面沉积金属电极；

⑤快速退火；

⑥光刻形成指定电极形状。

该制备方法更详细的描述为：

①对多孔硅表面进行金属修饰前处理：首先采用HF水溶液去除多孔硅表面氧化层，然后用去离子水进行洗涤；

②钌修饰多孔面，即将洗涤后的多孔硅放入氯化钌的酸溶液中侵泡；

③对金属钌修饰后的多孔硅进行干燥处理，使钌修饰后的多孔硅表面形成一层钌颗粒和氧化硅的过渡层；

④在经步骤③处理后的多孔硅表面上沉积金属电极；

⑤对步骤④沉积金属电极后的多孔硅进行快速退火处理；

采用光刻工艺将金属电极刻蚀成指定电极形状，完成电极制备。

作为本发明更进一步的改进：在步骤①中所述HF溶液的浓度为10%，作用时间为10s；在步骤②中所述氯化钌酸溶液是摩尔浓度为0.01mol/L的RuCl₃溶液与摩尔浓度为40ml/L 的HCl溶液的混合液，反应时间为30s～60s。

作为本发明更进一步的改进：在步骤③中所述干燥处理温度为100~120℃，处理时间为10min，干燥处理的设备为电烘烤箱。

作为本发明更进一步的改进：在步骤④中所述沉积的金属电极厚度为0.2μm。

作为本发明更进一步的改进：在步骤⑤中所述快速退火处理温度为300~500℃，在氩气气氛下退火30s~1min。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

一、本发明利用金属钌优异的导电性，在多孔硅表面形成了一层金属钌颗粒和氧化硅的过渡层，并在此基础上沉积金属电极，能够有效提高金属电极与多孔硅表面的电接触质量，降低金属/半导体之间的势垒，形成高接触质量的欧姆电接触。

二、本发明可用于基于多孔硅的光电探测器和太阳能电池，能有效提高器件的响应速度和光电转换效率，且制备工艺简单、成本较低。

附图说明

图1为本发明的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的描述。