一種金剛石輻射探測器的歐姆接觸電極的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種金剛石輻射探測器的歐姆接觸電極制備方法。屬于金剛石輻射探測器制造工藝【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明的要點(diǎn)是利用磁控濺射和離子濺射方法在金剛石薄膜上沉積制備C-Pt-Au三層體系，并在氮?dú)鈿夥障峦嘶?，形成歐姆接觸電極。本發(fā)明的三層C-Pt-Au歐姆電極是有較高的IV性能、較低的薄膜漏電流，其電阻率得到明顯改善、使器件的性能得到提高。
【專利說明】一種金剛石輻射探測器的歐姆接觸電極的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種金剛石輻射探測器的歐姆接觸電極優(yōu)化制備方法，屬于金剛石輻射探測器制造工藝【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]金剛石是一種寬禁帶半導(dǎo)體材料。一般來說，在寬禁帶半導(dǎo)體上制作歐姆接觸是比較困難的。通常是在金剛石薄膜上沉積一種能和金剛石反應(yīng)生成碳化物的金屬，并經(jīng)過高溫處理，使金屬和金剛石在界面處發(fā)生碳化反應(yīng)生成碳化物。
[0003]目前金剛石歐姆接觸的電極結(jié)構(gòu)主要采用金的單層體系和鈦-鉬-金三層體系。金具有優(yōu)良的導(dǎo)電性和抗腐蝕能力，是理想的歐姆接觸材料。鉬起阻擋層的作用，既能阻擋金向鈦和金剛石中擴(kuò)散，又能阻擋鈦向金中擴(kuò)散，避免鈦擴(kuò)散到金層引起金的電阻升高。鈦?zhàn)鳛榻饎偸徒鹬g的中間層，與金剛石反應(yīng)生成TiC，TiC的形成增強(qiáng)了附著力。但是，實(shí)驗(yàn)表明，金的熱穩(wěn)定性較差；鈦的引入降低了歐姆接觸的電阻率，同時(shí)在金剛石與鈦界面形成鈦的氧化物會(huì)導(dǎo)致極化現(xiàn)象和信號(hào)處理的不穩(wěn)定性，而且鈦的熱穩(wěn)定性依然不佳，很難形成良好的歐姆接觸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是在金剛石薄膜上，設(shè)計(jì)制作C-Pt-Au三層體系的歐姆電極。
[0005]本發(fā)明的主要特點(diǎn)在于用非晶碳石墨替代鈦?zhàn)鳛橹虚g層，起到了增強(qiáng)附著力的作用，避免了鈦氧化物的極化現(xiàn)象，解決了鈦-鉬-金三層金屬體系中熱穩(wěn)定性不佳的問題。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明C-Pt-Au三層體系歐姆電極的制備采用如下技術(shù)方案及步驟。
[0007]本發(fā)明是一種金剛石輻射探測器的歐姆接觸電極制備方法，其特征在于具有以下的制備過程和步驟:
a、非晶碳石墨層的制備
采用純碳靶，使用直流磁控濺射方法在單晶金剛石薄膜上濺射非晶碳石墨，系統(tǒng)的本底真空2 X 10_4到5 X KT4Pa ;濺射的工作氣體是Ar氣體，Ar的流量為10到15標(biāo)準(zhǔn)毫升/分；總氣壓在0.3-0.8Pa ;濺射功率一般為90-120W ;濺射時(shí)間為5_15分鐘；非晶碳石墨層厚度為5-30nm ；
b、金屬Pt和Au的制備
采用Pt靶，通過離子濺射法在非晶碳石墨層上制備金屬層Pt。濺射過程中，工作氣壓為0.75-0.85Pa，離子流1.8_2mA，濺射時(shí)間為12-15分鐘，Pt層厚度40_60nm ;濺射完成后，再采用Au靶，通過相同的工藝參數(shù)在Pt層上面濺射Au，Au層的厚度為120-160nm ；
d、退火
采用傳統(tǒng)的退火工藝，將制作好的電極在氮?dú)夥障峦嘶?；退火溫度?50-450°C，時(shí)間為10-20分鐘；最終制得金剛石薄膜上的C-Pt-Au三層歐姆電極。[0008]本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，有如下顯著優(yōu)點(diǎn):
(I)本發(fā)明采用非晶碳石墨作為金屬與金剛石的中間層，起到增強(qiáng)附著力的作用。
[0009](2)由于用非晶碳石墨代替金屬鈦，避免了鈦的氧化物引起的極化現(xiàn)象和信號(hào)處理的不穩(wěn)定性，使得歐姆電極的熱穩(wěn)定性得到了很大的提高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明C-Pt-Au三層體系歐姆電極的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2為C-Pt-Au三層體系歐姆電極1-V測試曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]現(xiàn)將本發(fā)明的具體實(shí)施例敘述于后。
實(shí)施例
[0013]本實(shí)施例中的具體制備過程和步驟如下所述:
一、非晶碳層的制備
采用純碳靶，使用直流磁控濺射方法在金剛石薄膜上濺射非晶碳石墨，系統(tǒng)的本底真空4X KT4Pa ;濺射的工作氣體是Ar氣體，Ar的流量為10標(biāo)準(zhǔn)毫升/分；總氣壓為0.5Pa ；濺射功率為100W ;濺射時(shí)間15分鐘；非晶碳石墨層厚度為20nm。
[0014]二、金屬Pt層和Au層的制備
采用Pt靶，通過離子濺射法在非晶碳石墨上制備金屬層Pt。濺射過程中，工作氣壓0.8Pa，離子流1.8mA，濺射時(shí)間為15分鐘，Pt層厚度50nm。濺射完成后，再采用Au靶，通過相同的工藝參數(shù)在Pt層上面濺射Au，Au層的厚度為150nm。
[0015]三、退火
采用傳統(tǒng)的退火工藝，將制作好的電極在氮?dú)夥障峦嘶?。退火溫度?00°C，時(shí)間為15分鐘。最終制得金剛石薄膜上的C-Pt-Au三層歐姆電極。
[0016]對(duì)C-Pt-Au三層體系歐姆電極進(jìn)行性能測試，結(jié)果顯示能獲得線性度極高的IV測試曲線，相對(duì)于退火前薄膜漏電流顯著降低，電阻率得到明顯改善，使器件性能得到提高。
[0017]圖1為本發(fā)明C-Pt-Au三層體系歐姆電極結(jié)構(gòu)示意圖。圖中可見，在金剛石薄膜上下兩個(gè)表面設(shè)有兩個(gè)相同的歐姆接觸電極，其結(jié)構(gòu)均為C-Pt-Au三層。
[0018]圖2為本發(fā)明的C-Pt-Au三層體系歐姆電極1-V測試曲線圖。圖中可見，C-Pt-Au電極漏電流比T1-Pt-Au電極小，而且更符合歐姆接觸的線性關(guān)系。
【權(quán)利要求】
1.一種金剛石輻射探測器的歐姆接觸電極的制備方法，其特征在于具有以下的制備過程和步驟: a、非晶碳石墨層的制備 采用純碳靶，使用直流磁控濺射方法在單晶金剛石薄膜上濺射非晶碳石墨，系統(tǒng)的本底真空2 X 10_4到5 X KT4Pa ;濺射的工作氣體是Ar氣體，Ar的流量為10到15標(biāo)準(zhǔn)毫升/分；總氣壓在0.3-0.8Pa ;濺射功率一般為90-120W ;濺射時(shí)間為5_15分鐘；非晶碳石墨層厚度為5-30nm ； b、金屬Pt和Au的制備 采用Pt靶，通過離子濺射法在非晶碳石墨層上制備金屬層Pt ;濺射過程中，工作氣壓為0.75-0.85Pa，離子流1.8_2mA，濺射時(shí)間為12-15分鐘，Pt層厚度40_60nm ;濺射完成后，再采用Au靶，通過相同的工藝參數(shù)在Pt層上面濺射Au，Au層的厚度為120-160nm ； C、退火 采用傳統(tǒng)的退火工藝，將制作好的電極在氮?dú)夥障峦嘶?；退火溫度?50-450°C，時(shí)間為10-20分鐘；最終制得金剛石薄膜上的C-Pt-Au三層歐姆電極。
【文檔編號(hào)】H01L31/18GK103746036SQ201410001040
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月2日
【發(fā)明者】王林軍, 楊溢銘, 周捷, 任兵, 王君楠, 黃健, 唐可, 張繼軍, 夏義本 申請人:上海大學(xué)