专利名称：一种p型ZnO的欧姆接触电极及其制备方法
技术领域：
本发明涉及欧姆接触电极及其制备方法，尤其是p型ZnO的欧姆接触电极 及其制备方法，属于半导体材料技术领域。
背景技术：
宽禁带化合物半导体ZnO由于具有一系列优良的特性被认为是一种理想的 短波长光电器件材料。目前，p型ZnO的制备已经取得了重大突破，ZnO基发 光二极管的实现也已经曙光初现。现有p型ZnO的欧姆接触电极多采用Ni和 Au来制备，Ni和Au在热退火过程中均会向半导体内部扩散，影响电极的稳定 性以及p型ZnO层的性能。制备具有低接触电阻率和热稳定性的欧姆接触对于 实现性能优良、具有商业生存力和竞争力的ZnO发光二极管具有重要意义。
Ni和Pt都具有较高的功函数，适合与p型ZnO形成欧姆接触。Ni具有良 好的附着力，Pt具有很好的稳定性。在快速热退火过程中，Pt与向外扩散的Ni 形成合金保护层，可以避免电极材料受到环境的影响而造成性能衰退，同时可 以避免p型ZnO中的受主杂质向外逃逸；金属与p型ZnO界面处的原子扩散也 有利于降低界面处的势垒高度，从而可以获得具有较低接触电阻率的欧姆接触。
发明内容
本发明的目的是为改善ZnO基半导体器件性能，而提供一种具有低接触电 阻率和热稳定性的p型ZnO的欧姆接触电极。
本发明的p型ZnO的欧姆接触电极，在p型ZnO层上自下而上依次沉积第 一电极层和第二电极层，所说的第一电极层是金属Ni层，第二电极层是金属Pt 层。
通常，金属Ni层的厚度为20 40nm，金属Pt层的厚度为80 120nm。 本发明的p型ZnO的欧姆接触电极的制备方法，依次包括以下步骤-
1) 将p型ZnO层用丙酮或者无水乙醇超声清洗，然后用去离子水冲洗，再 用氮气吹干；
2) 在清洗好的p型ZnO层表面光刻出电极图案；
3) 采用真空电子束蒸发法在光刻好的p型ZnO层上依次沉积金属Ni层和 金属Pt层；沉积结束，浸入丙酮中，将不需要沉积金属的部分剥离，露出p型 ZnO层，然后放入退火炉中，在氮气气氛下，于40(TC 55(TC退火60 90秒。
本发明的p型ZnO的欧姆接触电极的有益效果在于O Ni和Pt都具有较高的功函数，与p型ZnO接触时势垒高度比较小，可 以获得更低的接触电阻率，有利于器件应用。
2)快速热退火导致的原子扩散会使电极金属表面附近形成一层Pt-M合金 保护层，可以避免电极材料受到环境的影响而造成性能衰退，同时可以避免p 型ZnO中的受主杂质向外逃逸，保持p型ZnO层中的空穴浓度，从而可以维持 器件性能的稳定性。
图1是p型ZnO欧姆接触电极的结构示意图。
图2是欧姆接触电极在退火前后的扫描电镜照片，其中a)为退火前，b)为 退火后。
具体实施例方式
以下结合附图及实施例进一步说明本发明。
参照图l，本发明的p型ZnO欧姆接触电极，在p型ZnO层l上自下而上 依次沉积第一电极层2和第二电极层3，其中，第一电极层2是金属M层，第 二电极层3是金属Pt层。
实施例1 -
本实施例中的P型ZnO为采用MOCVD非等离子体氮掺杂方法在玻璃衬底 上制备而成。首先将p型ZnO层用丙酮或者无水乙醇超声清洗5 10分钟，然 后用去离子水冲洗，再用氮气吹干。接下来将清洗好的p型ZnO层在IO(TC下 烘烤5分钟，置于匀胶机中涂覆光刻胶，涂好光刻胶后在相同条件下再次进行 烘烤，然后将光刻掩膜版贴在样品表面，进行曝光，显影，在p型ZnO层表面 光刻出电极图案。将光刻好的p型ZnO层置于真空电子束蒸发设备中，将生长 室抽真空至5><10'7托，先沉积20nm的金属Ni层，接着沉积80nm的金属Pt层。 沉积完毕，将电极样品从设备中取出，浸入丙酮中，将不需要沉积金属的部分 剥离，露出p型ZnO层。剥离完成以后，将电极样品放入退火炉中，在氮气气 氛下，于45(TC退火60秒钟。本例制备的氮掺杂p型ZnO的欧姆接触电极的接 触电阻率为3.81x10—6Qcm2。
本实施例中的P型ZnO为采用MOCVD非等离子体氮掺杂方法在玻璃衬底 上制备而成。首先将p型ZnO层用丙酮或者无水乙醇超声清洗5 10分钟，然 后用去离子水冲洗，再用氮气吹干。接下来将清洗好的p型ZnO层在IO(TC下 烘烤5分钟，置于匀胶机中涂覆光刻胶，涂好光刻胶后在相同条件下再次进行烘烤，然后将光刻掩膜版贴在样品表面，进行曝光，显影，在p型ZnO层表面 光刻出电极图案。将光刻好的p型ZnO层置于真空电子束蒸发设备中，将生长 室抽真空至5xl(^托，先沉积20nm的金属Ni层，接着沉积80nm的金属Pt层。 沉积完毕，将电极样品从设备中取出，浸入丙酮中，将不需要沉积金属的部分 剥离，露出p型ZnO层。剥离完成以后，将电极样品放入退火炉中，在氮气气 氛下，于450。C退火90秒钟。本例制备的氮掺杂p型ZnO的欧姆接触电极的接 触电阻率为7.2xlO—4Qcm2。 实施例3:
本实施例中的P型ZnO为采用MOCVD非等离子体氮掺杂方法在玻璃衬底 上制备而成。首先将p型ZnO层用丙酮或者无水乙醇超声清洗5 10分钟，然 后用去离子水冲洗，再用氮气吹干。接下来将清洗好的p型ZnO层在IO(TC下 烘烤5分钟，置于匀胶机中涂覆光刻胶，涂好光刻胶后在相同条件下再次进行 烘烤，然后将光刻掩膜版贴在样品表面，进行曝光，显影，在p型ZnO层表面 光刻出电极图案。将光刻好的p型ZnO层置于真空电子束蒸发设备中，将生长 室抽真空至5xl0々托，先沉积20nm的金属Ni层，接着沉积80nm的金属Pt层。 沉积完毕，将电极样品从设备中取出，浸入丙酮中，将不需要沉积金属的部分 剥离，露出p型ZnO层。剥离完成以后，将电极样品放入退火炉中，在氮气气 氛下，于50(TC退火60秒钟。本例制备的氮掺杂p型ZnO的欧姆接触电极的接 触电阻率为9.7xl(T^cm2。图2是欧姆接触电极在退火前后的扫描电镜照片，由 图可见，本发明制备的欧姆接触电极具有较好的热稳定性。
权利要求
1. 一种p型ZnO的欧姆接触电极，在p型ZnO层(1)上自下而上依次沉积第一电极层(2)和第二电极层(3)，其特征在于所说的第一电极层(2)是金属Ni层，第二电极层(3)是金属Pt层。
2. 根据权利要求1所述的p型ZnO的欧姆接触电极,其特征是金属Ni层(2) 的厚度为20 40nm，金属Pt层(3)的厚度为80 120nm。
3. 权利要求1所述的p型ZnO的欧姆接触电极的制备方法，依次包括以下 步骤1) 将p型ZnO层用丙酮或者无水乙醇超声清洗，然后用去离子水冲洗，再 用氮气吹干；2) 在清洗好的p型ZnO层表面光刻出电极图案；3) 采用真空电子束蒸发法在光刻好的p型ZnO层上依次沉积金属Ni层和 金属Pt层；沉积结束，浸入丙酮中，将不需要沉积金属的部分剥离，露出p型 ZnO层，然后放入退火炉中，在氮气气氛下，于400'C 55(TC退火60 90秒。
全文摘要
本发明公开的p型ZnO的欧姆接触电极，在p型ZnO层上自下而上依次沉积第一电极层和第二电极层，其中第一电极层是金属Ni层，第二电极层是金属Pt层。其制备方法包括在p型ZnO层表面光刻出电极图案，然后采用真空电子束蒸发法在p型ZnO层上依次沉积金属Ni层和金属Pt层，再将制备的电极在氮气中400℃～550℃范围内进行快速热退火。经过快速退火使电极金属表面附近形成一层Pt-Ni合金保护层，从而可避免电极材料受到环境的影响而造成性能衰退，同时可以避免p型ZnO中的受主杂质向外逃逸，保持p型ZnO层中的空穴浓度。本发明的p型ZnO的欧姆接触电极具有低接触电阻率和热稳定性，有利于器件应用。
文档编号H01L33/00GK101431138SQ20081016269
公开日2009年5月13日 申请日期2008年11月28日 优先权日2008年11月28日
发明者卢洋藩, 叶志镇 申请人:浙江大学