Summary
一个RT液体表面钝化技术研究体硅缺陷的重组活性描述。对于该技术是成功的,三个关键的步骤是必需的:(ⅰ)化学清洗和硅的蚀刻,硅的(ⅱ)浸没在15%的氢氟酸和(iii)照明1分钟。
Abstract
甲过程浸入晶片在氢氟酸(HF)时,提出暂时达到表面钝化的一个非常高的水平,以测定硅晶片的体寿命(> 100微秒)。通过这种方法,需要三个关键步骤,以实现体寿命。首先,前浸渍硅晶片在HF,它们被化学清洗,并随后蚀刻25%氢氧化四甲铵。其次,经化学处理的晶片,然后放入装满HF和盐酸的混合物中的大塑料容器,然后集中于感应线圈的光导率(PC)的测量结果。第三,为了抑制表面复合,并测量体寿命,晶片被照射在0.2个太阳用于使用卤素灯1分钟,照明被关闭,和PC测量立即服用。通过此过程,体硅缺陷的特性可以精确地确定。毛皮thermore,可以预料,一个敏感的RT表面钝化技术将是必不可少的检查体硅缺陷时,他们的浓度低(<10 12 cm -3)的。
Introduction
高寿命(> 1毫秒)单晶硅正变得对高效率太阳能电池更重要。了解嵌入式杂质的复合特性一直是,而且仍然是一个重要的课题。其中最广泛使用的技术来检查生缺陷的重组活性的是由一个光电导方法1。通过这种技术,通常难以从体重组完全分开表面,从而使得难以检查生缺陷的复合特性。幸运的是,存在若干电介质膜,可以实现非常低的有效表面重组<5厘米/秒的速度(S EFF),从而有效地抑制表面复合。这些是,氮化硅(SiN X:H)2,氧化铝(Al 2 O 3)3和非晶硅 (a -Si:H)4。沉积和一个nealing这些介电膜的温度(〜400℃)被认为是足够低不永久停用的生缺陷的重组活性。这方面的例子是铁-硼5和硼氧6的缺陷。然而,近来人们发现, 在正型的Czochralski(CZ)硅空位-氧空位和磷缺陷可在温度250-350℃的7,8-完全停用。同样,在浮区(FZ)P型硅的一个缺陷被发现禁用在约250℃9。因此,如等离子体增强化学气相沉积(PECVD),原子层沉积(ALD)的常规钝化技术可能不适合用于抑制表面复合审查成年散装缺陷。此外, 有 SiN x:H和的a-Si:H膜已经显示出通过氢化10,11停用体硅缺陷。因此,研究重组活动Ø ˚F生缺陷,一个RT表面钝化技术将是理想的。湿化学表面钝化满足这一要求。
在20世纪90年代Horanyi 等人证明了在碘乙醇硅片浸没(IE)的解决方案,提供了一种装置,以钝化的硅晶片,实现小号 EFF <10厘米/秒12。在2007 Meier等人表明,碘-甲醇(IM)的解决方案可以减少表面复合至7厘米/秒13,而在2009尔斯基等人证明,5厘米小号 EFF /秒,可通过浸渍硅片达到在氢醌-甲醇(QM)解决方案14,15。尽管被IE,IM和QM解决方案实现了优异的表面钝化,它们不提供足够的表面钝化(S EFF <5厘米/秒),以测量高纯度硅晶片的体寿命。
NT“>另一种方式浸入硅晶片在HF酸以达到表面钝化的高水平。使用HF钝化硅片的概念最早是由Yablonavitch 等人介绍,在1986年,谁表现的纪录低的S EFF 0.25±0.5厘米/秒16。虽然优异的表面钝化被次比对高电阻率的晶片,我们已经发现该技术是非重复的,从而增加了一个大的不确定性的寿命测量。因此,通过一致地实现,以限制不确定性非常低的S EFF(〜1厘米/秒),我们已经开发出一种新的HF的钝化技术,其包括三个关键步骤,(ⅰ)化学清洗和硅晶片的蚀刻,(ⅱ)浸没在15%的HF溶液和(iii)照明1分钟17,18,这个过程是既简单又有效的时间相比于传统的PECVD法和ALD沉积技术上面列出。Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1.实验装置
- 找到一个合适的通风柜的测量技术,并删除任何无关的设备,以便能更好的空气流量,降低塞满。 不要在通风橱中使用比氢氟酸(HF) 以外的任何化学物质。
- 使用电导率计通风柜内的抽头测试去离子(DI)水的质量。确保DI水具有至多0.055μS/厘米,在20℃的温度的电导。
- 将少数载流子寿命测试仪到通风橱。将电缆连接到一台计算机,这是位于桌子上的通风柜之外。
- 交换机上的计算机和寿命测试。打开计算机上的寿命测试文件,然后单击“测量”按钮,以确保电脑和寿命测试仪之间的正确沟通。在寿命测试仪的光源应闪烁如果电脑和测试仪已正确连接。 放置在通风柜内部的卤素灯。放置灯,使得它可以照亮寿命测试阶段,其中,样品将位于。
- 卤素灯连接到应位于通风柜外部的电源。当卤素灯被打开,其强度应至少为0.02瓦/厘米2的寿命试验机的阶段。
2.准备15%的HF溶液
注:HF是一种危险化学品,必须小心使用。它会导致缓慢的,持续的,并暴露于身体造成严重损害。 HF不容易燃烧的皮肤像其它酸 - 而它吸收迅速进入皮肤并导致深起泡和损坏骨头。这意味着,骨头变脆,起泡作为氟发生反应的钙。高频还可以结合与游离钙被用于神经调节和渗透细胞的平衡,使游离钙在体内的结合可能是致命的,这是最重要的用户遵循实验室安全协议使用HF时,并确保他们知道HF急救箱和hexafluorine(或葡萄糖酸钙凝胶)的位置。
- 放置一个化学清洁的圆形塑料容器(H:55毫米,D:170毫米)放入通 风柜(同实施1)部分。 容器必须有一个透明的塑料盖。请参阅如何化学清洗,使用前容器第6部分。
- 清除周围的塑料容器中的区域,在通风橱使HF溶液可以在没有任何障碍物附近来制备。
- 适用于所有个人防护装备(PPE)。
- 注意:加入50 ml的HF与至100毫升DI水(H 2 O)在容器中。
- 注意:添加20毫升盐酸(HCl)的容器和混合H 2 O的:HF:用塑料镊子HCl溶液。冲洗镊子仔细算账。
- 注意:将盖子上的塑料容器,并允许soluti关于沉降1小时。在此期间,高频烟雾会凝结在盖子。
- 适当标记的容器,并清楚地表明,它含有HF。
注:HF溶液将持续1-2个月,大量使用。因此就没有必要在每次的测量是被执行以更换溶液。
3.标定寿命测试仪
- 定位已知电阻率和电导中的至少6个硅晶片。理想情况下,电阻率范围应涵盖0.1〜100Ω厘米。
- 在电脑上,打开寿命测试仪校准文件。输入表中的每一晶片的电阻率,然后单击“更新#晶圆”。
- 单击校准文件中的“获取数据”按钮,进入寿命试验机的详细信息。
- 应用所有必要的个人防护装备。
- 注意:将充满对生命周期测试阶段的HF溶液,将其放置在感应线圈(BLU塑料容器Ë圆形区域)。
- 当系统提示来衡量计算机上的“空气电压”,单击“确定”按钮测量HF溶液的电压。在这种情况下,空气已被取代的HF溶液的电导。
- 警告:小心地取出容器装满HF从舞台并将其放置在通风橱板凳上。小心地取下盖子。
- 注意:当盖已被从容器中取出,浸泡在第一硅晶片到使用塑料镊子HF溶液。将盖子放回到容器上。
- 注意:将塑料容器中放回寿命测试阶段,它通过感应线圈的位置。确保在硅晶片的中心在线圈(蓝色圆圈区域)。
- 当系统提示来衡量计算机上的“采样电压”,再次单击“确定”按钮。从舞台中删除容器,并将其放在通风橱板凳上。
- 注意:小心ř用塑料镊子emove从HF溶液中的硅晶片和冲洗晶片专用清洗烧杯。做水龙头在通风橱下最后的冲洗。
- 注意:将盖子放回容器,并且该容器定位放回寿命测试阶段。
- 直到所有的样品进行了测量,重复步骤3.6到3.12。
- 一旦所有的样品进行了测量,点击在校准文件中的'适合数据“按钮。这将适合抛物线曲线所测量的数据,并提供校准系数A,B和C的特定于这个设置。
- 在电脑上,打开寿命测试文件,然后单击“设置”选项卡上。输入新的校准系数A,B和C的HF设置。保存该文件以新的名称。
注:HF设置只需要校准每6个月。因此就没有必要在每次的测量是将要执行校准设置。
- 准备标准清洁1(SC 1)。
- 注意:在所分配的碱性通风柜,在2升玻璃烧杯中,添加185个ml的氢氧化铵(NH 4 OH)与1295毫升去离子水。
- 注意:将烧杯上热板和热H 2 O的:NH 4 OH溶液至〜50℃的温度下进行。用表玻璃盖住烧杯。
- 注意:一旦H 2 O的:NH 4 OH溶液达到的〜50℃的温度下,加185个毫升过氧化氢(H 2 O 2),并继续加热直到温度达到〜75℃。该H 2 O的:NH 4 OH:H 2 O 2溶液称为SC 1。
注:SC 1应每天到有效清洁硅晶片改变。
- 准备标准清洁2(SC 2)。
- 注意:在酸性分配的通风橱,添加185毫升HCl与一二九五毫升DI水在2升玻璃烧杯中。
- 注意:将烧杯上热板和热H 2 O的:HCl溶液至〜50℃的温度下进行。用表玻璃盖住烧杯。
- 注意:一旦H 2 O的:盐酸溶液达到的〜50℃的温度下,加185个毫升的 H 2 O 2,继续加热直到温度达到〜75℃。该H 2 O的:盐酸:H 2 O 2溶液被称为SC 2。
注:更改SC 2每日有效清洁硅晶片。
- 制备硅蚀刻溶液。
- 在所分配的碱性通风柜,添加1600毫升四甲基氢氧化铵(TMAH)的一种化学清洁 2升玻璃烧杯中。请参阅如何化学清洗,使用前烧杯中第6节。
- 将烧杯到热板上并加热TMAH溶液至温度85〜6℃。用表玻璃盖住烧杯。
注意:TMAH溶液将不需要改变,直到它开始结晶, 即,1个月后。
- 进行湿化学处理。
- 装载样品到石英摇篮,并将其放置在实验室的公共HF溶液。的浓度不是关键的。
- 经过约10秒一次的样品成为疏水性(拉干),请从HF溶液的摇篮和冲洗用3烧杯装满去离子水。
- 运输晶片的摇篮通风柜,其中SC 1已经准备好。当SC 1已稳定在〜75℃,慢慢浸入晶片的摇篮到SC 1。
- 清洁中的SC 1晶片10分钟。
- 10分钟后已经过去了,从SC 1中取出晶片的摇篮和使用三个2升的玻璃烧杯装满去离子水冲洗。用去离子水填充他们之前,这些玻璃烧杯化学清洗 。请参见第6如何化学清洗烧杯。
- 清洗后,将样品插入了仅针对后的SC 1处理专用HF溶液。的浓度不是关键的。
- 经过约10秒一次的样品成为疏水性(拉干),请从HF溶液的摇篮和冲洗用3烧杯装满去离子水。使用相同的烧杯中的步骤4.4.5。
- 运输晶片的摇篮通风柜,其中SC 2已做好准备。当SC 2已稳定在〜75℃,慢慢浸入晶片的摇篮到SC 2。
- 清洁中的SC 2晶片10分钟。
- 10分钟后已经过去了,从SC 2去除晶片的摇篮,并使用3烧杯装满去离子水冲洗。使用相同的烧杯中的步骤4.4.5。
注意:晶片的摇篮可被存储在漂洗烧杯装满去离子水直到第二天之一。 - 清洗后,将样品到HF溶液了仅针对交专用SC 2处理。的浓度不是关键的。
- 经过约10秒一次的样品成为疏水性(拉干),请从HF溶液的摇篮和冲洗用3烧杯装满去离子水。使用相同的烧杯中的步骤4.4.5。
- 运送晶片的摇篮到通风柜,其中TMAH溶液已被制备。当TMAH溶液稳定在〜85°C,慢慢浸入晶片的摇篮到TMAH溶液。
- 蚀刻在TMAH晶片5分钟。这将删除〜5微米的硅。
- 5分钟后已经过去了,从TMAH溶液去除晶圆的摇篮,并使用3烧杯装满去离子水冲洗。使用相同的烧杯中的步骤4.4.5。超过3冲洗可能需要为TMAH是相当“粘性”。
- 运送晶片在去离子水中摇篮到通风柜其中实验已设置。见第1.1节。
- 内STE后2小时测量制备的硅晶片p 4.4.16。
5.测量程序
- 应用所有必要的个人防护装备。
- 填充两个2升塑料烧杯去离子水,并将其放置在通风橱。这些将用于漂洗该硅样品后测量。
- 将塑料镊子到一个空500毫升塑料烧杯和地点附近的漂洗烧杯通风柜内。这些镊子将用来处理该硅样品。
- 在电脑上,打开寿命测试仪文件。确保文件包含高频测量设置正确的校准系数。见第3节。
- 在寿命测试仪的文件,选择“过渡”模式。进入硅晶片的细节将被测量,例如,厚度,电阻率和掺杂剂类型。
- 注意:将容器(盖子)充满HF到寿命测试的阶段,其中心在感应线圈(蓝色圆圈区域)。让解决方案满足于1分钟。
- 在电脑上,点击的寿命测试文件中的'零仪器的按钮。这将测量溶液的电压。
注意:随着时间的推移,该溶液电压将降低,因为该解决方案的组合物随时间的变化。不论此,HF溶液不显示在其钝化质量任何退化,这就是为什么该溶液可以在不被改变用于1-2个月。 - 警告:小心地从生命周期测试阶段的容器,并把它放在通风橱板凳上。
- 警告:小心地从容器中充满HF溶液去除盖子。如果有在盖一些凝聚,在使用抽头通风柜仔细漂洗在DI水中的盖子。
- 注意:小心沉浸第一硅晶片到HF溶液。使用塑料钳,轻轻按下在硅晶片上向下,以确保它是坐在容器的底部。
- 冲洗镊子S和把它们放回空500毫升塑料烧杯中。
- 警告:小心地将盖子背面的容器上,然后放置在生命周期测试阶段的容器。确保在硅晶片定位在感应线圈(蓝色圆圈区域)。
- 冲洗并擦干你的手套。 操作计算机前将其删除。
- 如果荧光灯的通风橱上,它必须切断的测量是前进行。在测量过程中是必需的最低限度的光。
- 接通卤素灯,并确保其通过在塑料容器的盖照射硅晶片。时间为1分钟(准确的时间不是关键的)。
- 在光照期,请在计算机上的文件生命周期的“测量”按钮。一个小窗口贴上“以数据”将会出现。
- 在“获取数据”窗口中,键入该文件的名称。在“采样平均的选10。
- 当硅晶片已照射1分钟,关掉卤素灯并立即点击'以数据“窗口”平均值“按钮。寿命测试仪将闪烁10次,平均寿命测量。
注意:一旦卤素灯关闭时,在硅晶片的钝化将开始降低,因此照射后立即测量,以达到最佳的结果是很重要的。 - 当平均完成后,单击“获取数据”窗口中的“确定”按钮。
- 如果其他的测量需要,重复步骤5.15-5.18。
- 注意:一旦测量完成后,从生命周期测试阶段取出容器,并把它放在通风橱板凳上。
- 警告:小心地从容器中充满HF溶液去除盖子。如果有在盖一些凝聚,在使用抽头仔细冲洗盖子在DI水在通风柜。
- 警告:小心地从HF溶液用塑料镊子硅片和冲洗的专用清洗烧杯晶圆。做水龙头在通风橱下最后的冲洗。
- 如果有更多的样品进行测量时,重复步骤5.10-5.23。
- 一旦所有的样品进行了测量,确保了盖子被放置在容器上,并存储在通风柜HF溶液。确保容器妥善标注。
- 冲洗所有烧杯和镊子,并将它们存储在实验室其分配的斑点。
- 允许寿命测试者使用后仍留在通风柜1小时,然后从通风橱中取出。
烧杯和容器的6化学清洗
- 在分配的碱性通风柜,准备SC 1解决方案中的部分4.1.1-4.1.4介绍。
- 以化学清洁烧杯和容器,倒入SC 1溶液倒入烧杯/容器。在烧杯CAÑ只清洗一次。
- 让溶液清洗烧杯/容器10分钟。如果烧杯/容器是塑料的,它不能被放置在热板上,因此,SC 1溶液将在干净冷却。这不会影响清洁过程。
- 10分钟后,倒入SC 1解决方案到另一烧杯/容器是否需要清洗也。否则让SC 1解凉的大烧杯中。一旦冷却,SC 1可浇下来用流动水下沉。
- 冲洗SC 1清洗烧杯/容器的去离子水。
- 在分配酸通风柜,准备SC 2溶液中的部分4.2.1-4.2.4介绍。
- 倒入SC 2溶液倒入烧杯/容器从步骤6.5。允许溶液清洗烧杯/容器10分钟。
- 10分钟后,倒入SC 2溶液到另一烧杯/容器是否需要清洗也。否则让SC 2溶液酷在一个大烧杯中。一旦冷却,SC 2可浇下来牛逼他水槽用流动水。
- 冲洗SC 2清洁烧杯/容器的去离子水。烧杯/容器现在化学清洗。
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Representative Results
图1a示出的示意图和图1b示出的实验装置的照片。当硅晶片浸入HF溶液中,随后放置在寿命测试阶段和执行测量(照明之前),一个寿命曲线,它是由表面复合的限制将导致,如在图2所示的蓝色三角形。然而,当样品被照射1分钟(同时浸入HF), 如图1,和一个测量照射后立即进行,增加的寿命会发生,如在图2中所示的红色圆圈。这是由于在表面复合的减少增加照明的结果后的寿命,并且因此红色圆圈在图2中表示这是目前受体重组,而不是表面的寿命。在生命周期后期光照的增加将有所不同的样品来样,但是如果该技术是否正常工作,增加了生命周期应该总是发生提供了大量的寿命并不低(<100微秒),由此,在表面复合通过照度的任何削减都不会改善生存期,因为大部分重组成为占主导地位。
虽然大部分寿命照射在硅晶片1分钟后19达到后,表面钝化是暂时的,将开始到卤素灯的秒内被降解关闭。因此,它是重要的,也可以在照明期间后直接进行测定以达到最低的表面复合,这表现在图3中的红色圆圈图3对应于当样本被直接测量的寿命在灯被关断之后,和当样品被测量1分钟的illuminatio后蓝色圆圈对应寿命ñ时期。从图中,很明显,表面钝化的高水平是暂时的,该照明源的秒内的降解被终止。因此当务之急是一个测量照射后直接执行以实现体寿命的硅晶片。与此相反, 图3还表明,即使当寿命劣化(蓝色圆圈)时,它可以完全通过再次照射在硅晶片回收。这个过程可以重复多次,而不在表面复合任何永久性增加,如图3。
以确保该技术每一个测量进行时间工作正常,控制硅晶片应使用。控制硅晶片代表已经由技术多次测量并且每次都产生相同的寿命的样品。对照样品应始终经受同样的湿化学pretreatm耳鼻喉科作为样品进行测定。之前测量所述体寿命的硅晶片,对照样品应该先进行测量。因此,如果他们的一生是不是在他们以前的寿命测量的±20%,表示出现问题和测量应中止,直到问题得到解决。相反,如果控制样品产生在其先前测量寿命的±20%的寿命,测量可以继续进行。在一些情况下,体寿命的样品将是低的,因此所测量的寿命之前和照射之后将是相同的,相反图 2,在这种情况下,即使照明仍会减少表面复合,在没有改善终身职位照明将观察到,因为体重组比面要高得多。当测量如此样本,相比于控制晶片可以阐明是否存在与测量设置或所测量的晶片卡中的问题帘布层具有非常高的体重组。
为了证明HF钝化并实现了批量寿命的测量,FZ 1Ω-cm的N - 和 p型硅晶片钝化ALD 的 Al 2 O 3和PECVD的SiN X, 如图4 图4表明,对于这两种类型的掺杂,HF钝化能达到相同的寿命为实现与Al 2 O 3和 有 SiN x膜。下寿命通过在P型样品进行SiN x膜实现是由于由于所装的SiN x膜中的正电荷耗尽区复合。与此相反,耗尽区重组,如果存在的话,不会出现显著影响的寿命测量是 n- -或使用的HF钝化技术9,17,18 当 p型硅。这也使得技术期望用于分析散装高清学分,因为任何从寿命测量中观察到注射的依赖性可以归因于体重组,而不是表面。
图1. HF钝化设置。光增强HF钝化和测量装置17(A)示意图。转载自J.许可固态科学。 TECHNOL。,1(2),P55(2012)。版权所有2012年,电化学学会。设置的(B)的照片。 请点击此处查看该图的放大版本。
图2. 增强白细胞介素表面钝化 lumination,高电阻率硅片浸入15%HF,前(蓝色三角形)的有效寿命和后直接(红色圆圈)照明。 请点击此处查看该图的放大版本。
图3. 降解的表面钝化后的照明,一个5Ω-厘米ñ型硅片浸入HF光照后直接有效寿命(红圈)和光照(蓝圈)后1分钟。该图演示了如何钝化可以通过后续的照明步骤来恢复。 请点击此处查看该图的放大版本。
图4. 比较与其它介电膜的有效/体寿命的FZ 1Ω-cm的N - 和 p型硅钝化用HF(橙色圆圈)晶片,PECVD的SiN X(绿色正方形)和ALD 的 Al 2 O 3(蓝钻石)。 请点击此处查看该图的放大版本。
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Discussion
成功地执行上述的体硅寿命测量技术是基于三个关键步骤,(ⅰ)化学清洗和蚀刻硅晶片,(ⅱ)浸没在15%的HF溶液和(iii)照明1分钟17, 18,19。如果没有这些措施,大部分一辈子不能有把握测量。
作为测量技术是在RT进行的,所述表面钝化质量是高度敏感的表面污染(金属,有机膜)。因此,为了有效地除去表面的污染物,将SC 1溶液时(H 2 O的:NH 4 OH:H 2 O 2),20。当硅晶片浸入SC 1,将溶液除去由氧化分解和溶解的有机膜表面,随着金属污染物例如,金,银,铜,镍,镉,锌,钴和铬20。交的SC 1的清洗,有可能使得S青梅微量元素继续陷于从清洁所得的水合氧化物膜,因此,一个HF浸渍需要除去该膜。以下内容的HF浸渍,硅表面,然后在SC 2清洁(:盐酸:H 2 O H 2 O 2)20。而SC 1有效地除去大多数的杂质,SC 2被设计为除去碱离子和阳离子如铝,铁和镁。此外,SC 2也将删除以下内容的SC 2清洁未在SC 1.删除任何其他金属杂质,晶圆可以HF浸泡,除去含水氧化膜。一旦硅晶片已经被清洁的表面污染物由SC 1和SC 2,它们需要在TMAH一个短表面蚀刻。 TMAH是各向异性刻蚀的解决方案,这意味着它只能沿着(111)晶平原蚀刻。因此,在化学蚀刻,小的硅金字塔形成表面上,露出(111)平原,它变粗糙表面,有助于提高氢的覆盖,当我mmersed在HF 21,22。因此,具有优化的表面状态,表面复合可以抑制当经处理的硅晶片浸在HF和随后照亮。
HF溶液的优化进行了检查在我们以前的出版物17。结果发现,当硅晶片浸渍在15%-30%的HF,最低表面复合为止。这是因为HF浓度高到足以钝化大多数硅悬空与氢键,并通过保持所造成的硅中的HF溶液中23的费米能级和还原电位的差的高表面电荷提供一个场效应钝化机构。 15%HF的选择是出于安全考虑。另一个重要的除了HF溶液被列入盐酸。通过将在15%的HF溶液少量的HCl,中的氢浓度的HF溶液的增加,这又增加了点要获得的氢可用于硅晶片的表面钝化,从而使体硅寿命'mount交照明23。
照明浸入HF通过创建具有化学物种中通过跨越硅/ HF接口23,24的电子和空穴传递的解决方案的其他键可以显著改善表面钝化的硅晶片。有一些化学键可以形成在硅/ HF接口,诸如Si-H,的Si-OH和Si-F 23 - 27。硅浸渍在HF钝化已经显示主要来自创作Si-H键,这被认为是最稳定的键之一时硅被浸泡在HF 26,27。然而,虽然在表面钝化被增强后的照明, 如图3所示,钝化已知秒内降低照明源已被终止之后。该refore它不太可能增强的钝化后的照明主要是由于建立稳定的Si-H键的,作为钝化不应降低,如果是这样的话。相反,它是假设,增强的表面钝化来自创作不稳定键与羟基(的Si-OH)和氟(硅- F)26。
虽然上面列出的三个关键步骤旨在提供最好的结果,有些情况下,测量可以产生错误的结果。在大多数情况下,误差的可能的来源是表面污染,其可以来自被污染的化学溶液或过滤的很差的DI系统。在这些条件下,最好是要测试使用电导计的DI水系统。如果去离子水不正确过滤,该系统需要改变任何测量被执行之前。这也将影响到其他实验室流程,从而被攻破的去离子水系统会影响到每一个人。相反,如果去离子水是给一个合理的读数上的电导率计,污染的可能来源是TMAH溶液或15%的HF溶液(SC 1和SC 2不会受到影响)。在这种情况下,最好是滗去溶液,化学清洁(SC 1和2)的容器,并准备新的解决方案。此外,如果硅晶片已被污染的一个解决方案,他们将需要的SC 1和SC 2清洗多次前表面是干净的。为了避免溶液污染并因此错误寿命测量,最好是制备TMAH和HF溶液,其仅用于这种技术(而不是由其它进程在实验室)。表面污染的另一个来源可能来自先前沉积在硅晶片上的电介质或金属的薄膜。因此,如果晶片已经经历了电介质或金属沉积,所述表面需要化学清洗和硅刻蚀之前大部分生命的三个步骤过程时间测量技术。
虽然该技术是既简单又有效的时间,使用的HF酸限制技术到通风橱。不论此,该技术提供了等效的表面钝化以最好的钝化介电膜在世界( 有 SiN x:H, 的 Al 2 O 3和 -Si:H),此外该技术不要求任何复杂的机械,也不会需要高温。硅晶片的纯度提高,在一个驱动器,以提高太阳能电池的效率,缺陷浓度会下降,因此其重组活性将变得难以用技术测量,如深能级瞬态谱和傅里叶变换红外光谱。因此可以预料,少数载流子寿命测量其掺入的RT液体表面钝化技术将是必不可少的检查体硅缺陷时,他们的浓度低(<10 12 cm -3)的。
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Materials
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Hydrofluoric acid (48%) | Merck Millipore, http://www.merckmillipore.com/AU/en/product/Hydrofluoric-acid-48%25,MDA_CHEM-100334 | 1003340500 | Harmful and toxic. Any supplier could be used provided the chemical is Analytical Reagent (AR) grade. |
Hydrochloric acid 32%, AR | ACI Labscan, http://www.rcilabscan.com/modules/productview.php?product_id=1985 | 107209 | Harmful and toxic. Any supplier could be used provided the chemical is Analytical Reagent (AR) grade. |
Ammonia (30%) Solution AR | Chem-supply, https://www.chemsupply.com.au/aa005-500m | AA005 | Harmful and toxic. Any supplier could be used provided the chemical is Analytical Reagent (AR) grade. |
Hydrogen Peroxide (30%) | Merck Millipore, http://www.merckmillipore.com/AU/en/product/Hydrogen-peroxide-30%25,MDA_CHEM-107209 | 1072092500 | Harmful and toxic. Any supplier could be used provided the chemical is Analytical Reagent (AR) grade. |
Tetramethylammonium hydroxide (25% in H2O) | J.T Baker, https://us.vwr.com/store/catalog/product.jsp?product_id=4562992 | 5879-03 | Harmful and toxic. Any supplier could be used provided the chemical is Analytical Reagent (AR) grade. |
640 ml round plastic container | Sistema, http://sistemaplastics.com/products/klip-it-round/640ml-round | This is a good container for storing the 15% HF solution in. | |
WCT-120 lifetime tester | Sinton Instruments, http://www.sintoninstruments.com/Sinton-Instruments-WCT-120.html | ||
Dell workstation with Microsoft Office Pro, Data acquisition card and software including Sinton Software under existing license. | Sinton Instruments, http://www.sintoninstruments.com | ||
Halogen optical lamp, ELH 300 W, 120 V | OSRAM Sylvania, http://www.sylvania.com/en-us/products/halogen/Pages/default.aspx | 54776 | Any equivalent lamp could be used. |
Voltage power source | Home made power supply | Any power supply could be used provided it can produce up to 90 Volts and 1-5 Amps. | |
Conductivity meter | WTW, http://www.wtw.de/uploads/media/US_L_07_Cond_038_049_I_02.pdf | LF330 |
References
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