مقالة منهجية

ضوء المحسن حمض الهيدروفلوريك التخميل: تقنية حساسة للكشف عن العيوب السيليكون السائبة

DOI:

10.3791/53614

⸱

يناير 4, 2016

1Research School of Engineering, Australian National University

في هذه المقالة

ملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ووصف RT سطح السائل تقنية التخميل للتحقيق في نشاط إعادة التركيب من العيوب السيليكون السائبة. لهذه التقنية لتكون ناجحة، هناك حاجة إلى ثلاث خطوات حاسمة: (ط) التنظيف الكيميائية والنقش من السيليكون، (ب) الغمر من السيليكون في حمض الهيدروفلوريك 15٪ و (ج) الإضاءة لمدة 1 دقيقة.

الملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

إجراء لقياس مدى الحياة بالجملة (> 100 μsec) من رقائق السيليكون عن طريق تحقيق مستوى عال جدا من التخميل السطح مؤقتا عندما غمر رقائق في حمض الهيدروفلوريك (HF) وتقدم. من خلال هذا الإجراء يطلب من ثلاث خطوات حاسمة لبلوغ عمر بالجملة. أولا، وقبل غمر رقائق السليكون إلى HF، يتم تنظيفها كيميائيا ومحفورا في وقت لاحق في 25٪ رباعي ميثيل الأمونيوم هيدروكسيد. ثانيا، ثم توضع رقائق المعالجة كيميائيا في وعاء من البلاستيك كبيرة مملوءة بمزيج من HF وحمض الهيدروكلوريك، ثم تركزت أكثر من لفائف الاستقرائي لphotoconductance (PC) القياسات. ثالثا، لمنع إعادة التركيب السطحي وقياس مدى الحياة بالجملة، تضاء رقائق عند 0.2 شموس لمدة 1 دقيقة تستخدم مصابيح الهالوجين، يتم فيها تشغيل الإضاءة خارج، واتخذت قياس PC على الفور. من خلال هذا الإجراء، وخصائص العيوب السيليكون السائبة يمكن تحديدها بدقة. فروthermore، فمن المتوقع أن حساسة RT تقنية التخميل السطح سيكون من الضروري لفحص العيوب السيليكون السائبة عندما تركيزهم منخفض (<10 12 سم -3).

المقدمة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ارتفاع متوسط ​​عمر (> 1 ميللي ثانية) أحادية السليكون أصبح أكثر أهمية من أي وقت مضى للخلايا الشمسية عالية الكفاءة. وقد فهم خصائص التوحد من الشوائب جزءا لا يتجزأ، ويبقى موضوع مهم. واحدة من الأكثر استخداما على نطاق واسع تقنيات لدراسة النشاط إعادة التركيب من العيوب التي تزرع في غير بطريقة photoconductance 1. من خلال هذه التقنية غالبا ما يكون من الصعب سطح مستقل تماما عن إعادة التركيب بالجملة، مما يجعل من الصعب لدراسة خصائص التوحد من العيوب نمت في. لحسن الحظ توجد العديد من الأفلام العازلة التي يمكن أن تحقق سرعات منخفضة جدا إعادة التركيب السطحي فعالة (S EFF) من <5 سم / ثانية، وبالتالي تمنع بشكل فعال إعادة التركيب السطحي. هذه هي، نيتريد السيليكون (SIN X: H) 2، وأكسيد الألومنيوم (آل 2 O 3) (3) والسيليكون غير المتبلور (أ -Si: H) 4. ترسب وnealing درجات الحرارة (~ 400 ° C) من هذه الأفلام عازلة تعتبر منخفضة بما فيه الكفاية لا لإيقاف النشاط إعادة التركيب من يزرع في العيوب بشكل دائم. الأمثلة على ذلك هي الأكسجين الحديد البورون 5 و 6 البورون العيوب. ومع ذلك، في الآونة الأخيرة تبين أن الشغور الأكسجين والشواغر الفوسفور عيوب في ن من نوع Czochralski (تشيكوسلوفاكيا) السيليكون يمكن إبطال مفعولها تماما عند درجة حرارة 250-350 ° C 7،8. وبالمثل تم العثور على خلل في تعويم المنطقة (FZ) ص من نوع السيليكون لتعطيل في ~ 250 درجة مئوية 9. لذلك، وتقنيات تخميد التقليدية مثل البلازما تعزيز ترسيب الأبخرة الكيميائية (PECVD) وترسب طبقة الذري (ALD) قد لا تكون مناسبة لتثبيط إعادة التركيب السطحي لفحص العيوب السائبة نمت في. وعلاوة على ذلك، والخطيئة س: H وسي: وقد ثبت H الأفلام في تعطيل العيوب السيليكون السائبة من خلال الهدرجة 10،11. لذلك لدراسة النشاط إعادة التركيب س العيوب، فإن تقنية التخميل السطح RT تكون مثالية و في نمت. الرطب التخميل السطح الكيميائية يفي بهذا الشرط.

في 1990s Horanyi وآخرون أظهرت أن الغمر من رقائق السليكون في اليود الإيثانول (IE) حلول توفر وسيلة لإيقاف فاعلية رقائق السليكون، وتحقيق S ممثل المؤسسة <10 سم / ثانية (12). في عام 2007 ماير وآخرون أظهرت أن اليود الميثانول (IM) حلول يمكن أن تقلل من إعادة التركيب السطحي إلى 7 سم / ثانية 13، بينما في عام 2009 Chhabra وآخرون أظهرت أن S ممثل المؤسسة من 5 سم / ثانية يمكن أن يتحقق عن طريق غمر رقائق السليكون في quinhydrone الميثانول (إدارة الجودة) حلول 14،15. وعلى الرغم من التخميل سطح ممتاز من قبل IE، IM وحلول إدارة الجودة يتحقق، إلا أنها لا تقدم التخميل السطح الملائم (S ممثل المؤسسة <5 سم / ثانية) لقياس مدى الحياة الأكبر من رقائق السليكون عالية النقاء.

الإقليم الشمالي "> وسيلة أخرى لتحقيق مستوى عال من التخميل السطح عن طريق غمر رقائق السليكون في حامض HF. وقدم فكرة استخدام HF إيقاف فاعلية رقائق السليكون أول من Yablonavitch وآخرون في عام 1986، الذي أظهر مستوى قياسي S ممثل المؤسسة من 0.25 ± 0.5 سم / ثانية (16). وعلى الرغم من التخميل سطح الممتاز قد تحقق على رقائق مقاومة عالية، وجدنا هذه التقنية ليكون غير قابل للتكرار، مما يزيد عدم اليقين كبير لقياس مدى الحياة. لذلك للحد من عدم اليقين من خلال تحقيق باستمرار جدا انخفاض S ممثل المؤسسة (~ 1 سم / ثانية)، قمنا بتطوير تقنية جديدة HF التخميل التي تتضمن ثلاث خطوات حاسمة، (ط) التنظيف والنقش من رقائق السليكون كيميائيا، (ب) الغمر في محلول HF 15٪ و (ج) الإضاءة لمدة 1 دقيقة 17،18. هذا الإجراء على حد سواء بسيطة وتستغرق وقتا كفاءة بالمقارنة مع PECVD التقليدية والتقنيات ترسب ALD المذكورة أعلاه.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. الإعداد التجريبي

  1. حدد موقع غطاء الدخان مناسبة للتقنية القياس، وإزالة أي معدات ذات صلة للسماح تحسين تدفق الهواء وتقليل التبعثر. لا تستخدم أي مواد كيميائية أخرى من حمض الهيدروفلوريك (HF) في غطاء الدخان.
  2. اختبار جودة منزوع الأيونات (DI) المياه من الصنبور داخل غطاء الدخان باستخدام متر الموصلية. التأكد من أن المياه DI لديه تصرف من 0.055 في معظم ميكرو ثانية / سم عند درجة حرارة 20 ° C.
  3. وضع اختبار مدى الحياة الناقل الأقليات في غطاء الدخان. توصيل الكابلات إلى جهاز كمبيوتر، والتي تقع على طاولة خارج غطاء الدخان.
  4. التبديل على اختبار الكمبيوتر ومدى الحياة. فتح ملف اختبار مدى الحياة على الكمبيوتر وانقر على زر 'قياس' لضمان التواصل الصحيح بين الكمبيوتر واختبار مدى الحياة. مصدر الضوء على اختبار مدى الحياة يجب ميض إذا تم توصيل الكمبيوتر واختبار بشكل صحيح.
  5. وضع مصابيح الهالوجين داخل غطاء الدخان. ضع مصباح بحيث يمكن أن تضيء مرحلة اختبار مدى الحياة حيث سيقع العينة.
  6. توصيل مصباح هالوجين إلى مصدر للطاقة والتي ينبغي أن تقع خارج غطاء الدخان. عند تشغيل مصابيح الهالوجين فصاعدا، يجب أن تكون كثافته 0.02 على الأقل W / سم 2 على مرحلة اختبار مدى الحياة.

2. إعداد 15٪ HF الحل

ملاحظة: HF هو مادة كيميائية خطرة ويجب معاملته بعناية. أنه يسبب بطء ومستدامة، والضرر الذي يتعرض له الجسم بعد التعرض. HF لا يحرق بسهولة الجلد مثل الأحماض الأخرى - بل يمتص بسرعة داخل الجلد ويسبب تقرحات عميقة والأضرار التي لحقت العظام. وهذا يعني أن العظام تصبح هشة وتقرح كما يتفاعل الفلور مع الكالسيوم. يربط HF أيضا مع مجانا الكالسيوم الذي يستخدم في تنظيم العصبية والتوازن الاسموزي الخلية، بحيث يمكن ربط الحرة الكالسيوم في الجسم تكون قاتلة. ومن الأهمية بمكان أنيتبع المستخدم بروتوكولات سلامة المختبرات عند استخدام HF، ويضمن أنهم يعرفون مكان وجود HF الإسعافات الأولية وhexafluorine (أو الكالسيوم غلوكونات هلام).

  1. وضع وعاء نظيف كيميائيا مستديرة من البلاستيك (H: 55 مم، D: 170 ملم) في غطاء الدخان (نفس في القسم 1). يجب أن يكون وعاء غطاء من البلاستيك واضحة. انظر القسم 6 على كيفية كيميائيا تنظيف الحاوية قبل استخدامها.
  2. تطهير المنطقة حول الحاوية البلاستيكية في غطاء الدخان حتى يمكن إعداد الحل HF دون أي عوائق في مكان قريب.
  3. تطبيق جميع معدات الحماية الشخصية (PPE).
  4. تنبيه: إضافة 50 مل من HF إلى 100 ​​مل DI الماء (H 2 O) في الحاوية.
  5. تنبيه: إضافة 20 مل من حمض الهيدروكلوريك (حمض الهيدروكلوريك) إلى الحاوية وخلط H 2 O: HF: حل حمض الهيدروكلوريك باستخدام الملقط البلاستيك. شطف ملاقط تماما بعد ذلك.
  6. تنبيه: ضع الغطاء على وعاء من البلاستيك والسماح للsolutiإلى تسوية لمدة 1 ساعة. خلال هذا الوقت، سوف أبخرة HF تتكثف على الغطاء.
  7. كاف تسمية حاوية، وجعل من الواضح أنه يحتوي على HF.
    ملاحظة: الحل HF تستمر 1-2 أشهر مع الاستخدام الكثيف. وبالتالي ليست هناك حاجة لاستبدال الحل في كل مرة قياس التي يتعين القيام بها.

3. معايرة اختبار مدى الحياة

  1. موقع لا يقل عن 6 رقائق السليكون من المقاومة المعروفة وتصرف. من الناحية المثالية نطاق المقاومة يجب أن تمتد ،1-100 Ω سم.
  2. على الكمبيوتر، افتح عمر ملف اختبار المعايرة. إدخال المقاومة من كل رقاقة في الجدول ثم انقر فوق "تحديث # الرقائق.
  3. انقر على "الحصول على البيانات 'في ملف معايرة وأدخل في تفاصيل اختبار مدى الحياة.
  4. تطبيق جميع معدات الوقاية الشخصية اللازمة.
  5. تنبيه: ضع حاوية بلاستيكية مملوءة الحل HF على المسرح اختبار مدى الحياة وضعه على لفائف الاستقرائي (بلوالبريد المنطقة دائرة).
  6. عندما يطلب منك قياس "الجهد الهواء" على جهاز الكمبيوتر، وقياس الجهد من الحل HF بالنقر على زر "موافق". في هذه الحالة، تم استبدال الهواء عن طريق تصرف من الحل HF.
  7. تنبيه: إزالة بعناية حاوية مليئة HF من مرحلة ووضعه على مقاعد البدلاء غطاء الدخان. إزالة الغطاء بعناية.
  8. تنبيه: عندما تم إزالة الغطاء من الحاوية، تزج أول رقاقة السيليكون في حل HF باستخدام الملقط البلاستيك. ضع الغطاء الخلفي على الحاوية.
  9. تنبيه: ضع وعاء من البلاستيك مرة أخرى إلى مرحلة اختبار مدى الحياة وضعه على لفائف الاستقرائي. ضمان يتركز رقاقة السيليكون على لفائف (منطقة الدائرة الزرقاء).
  10. عندما يطلب منك قياس "عينة الجهد" على جهاز الكمبيوتر، انقر فوق زر "موافق" مرة أخرى. إزالة الحاويات من مرحلة ووضعه على مقاعد البدلاء غطاء الدخان.
  11. تنبيه: ص بعناية emove رقاقة السيليكون من الحل HF باستخدام الملقط البلاستيك وشطف الرقاقة في الأكواب المخصصة شطف. هل شطف النهائي تحت الصنبور في غطاء الدخان.
  12. تنبيه: ضع الغطاء الخلفي على الحاوية، ووضع الحاوية مرة أخرى إلى مرحلة اختبار مدى الحياة.
  13. كرر الخطوات 3،6-3،12 حتى يتم قياس جميع العينات.
  14. مرة واحدة وقد تم قياس كل من العينات، انقر على زر "البيانات صالح" في ملف المعايرة. هذا وسوف تناسب منحنى مكافئ لقياس البيانات وتقديم معاملات المعايرة A، B و C والتي هي محددة لهذا الإعداد.
  15. على الكمبيوتر، افتح ملف اختبار مدى الحياة، والنقر على علامة التبويب "إعدادات". أدخل في معاملات المعايرة الجديدة A، B و C لإعداد HF. حفظ الملف تحت اسم جديد.
    ملاحظة: الإعداد HF يتطلب سوى معايرة كل 6 أشهر. لذلك ليس هناك حاجة لمعايرة الإعداد في كل مرة قياس التي يتعين القيام بها.
jove_title "> 4. ويت علاج الكيميائي للسيليكون يفر قبل قياس

  1. إعداد معيار نظيفة 1 (SC 1).
    1. تنبيه: في حالة قلوية المخصصة غطاء الدخان، إضافة 185 مل من هيدروكسيد الأمونيوم (NH 4 OH) إلى 1295 مل من الماء DI في كوب 2 كوب L.
    2. تنبيه: ضع الكأس على طبق ساخن وتسخين H 2 O: OH حل NH 4 إلى درجة حرارة 50 ° C ~. استخدام الزجاج ووتش لتغطية الكأس.
    3. تنبيه: مرة واحدة في H 2 O: وصلت NH 4 OH حل درجة حرارة ~ 50 درجة مئوية، إضافة 185 مل من بيروكسيد الهيدروجين (H 2 O 2) ويستمر لتسخين حتى تصل درجة الحرارة ~ 75 درجة مئوية. هذا H 2 O: NH 4 OH: H 2 O 2 الحل كما هو معروف SC 1.
      ملاحظة: SC 1 يجب أن يتغير يوميا لرقائق السليكون نظيفة على نحو فعال.
  2. إعداد معيار نظيفة 2 (SC 2).
    1. تنبيه: في حمض المخصصة غطاء الدخان،إضافة 185 مل من حمض الهيدروكلوريك إلى 1295 مل من الماء DI في كوب 2 كوب L.
    2. تنبيه: ضع الكأس على طبق ساخن وتسخين H 2 O: حل حمض الهيدروكلوريك إلى درجة حرارة 50 ° C ~. استخدام الزجاج ووتش لتغطية الكأس.
    3. تنبيه: مرة واحدة في H 2 O: حل حمض الهيدروكلوريك قد وصلت إلى درجة حرارة ~ 50 درجة مئوية، إضافة 185 مل من H 2 O 2 ويستمر لتسخين حتى تصل درجة الحرارة ~ 75 درجة مئوية. هذا H 2 O: حمض الهيدروكلوريك: H 2 O 2 الحل كما هو معروف SC 2.
      ملاحظة: تغيير SC 2 يوميا لرقائق السليكون نظيفة على نحو فعال.
  3. إعداد النقش الحل السيليكون.
    1. في حالة قلوية المخصصة غطاء الدخان، إضافة 1600 مل من هيدروكسيد رباعي ميثيل الأمونيوم (TMAH) إلى نظيف كيميائيا 2 L زجاج الدورق. يرجى الاطلاع على القسم 6 على كيفية كيميائيا تنظيف الدورق قبل استخدامها.
    2. ضع الكأس على طبق ساخن والحرارة الحل TMAH إلى درجة حرارة 85 ~6؛ C. استخدام الزجاج ووتش لتغطية الكأس.
      ملاحظة: الحل TMAH لا تحتاج تغيير حتى يبدأ لبلورة، أي بعد شهر 1.
  4. أداء علاج الكيميائي الرطب.
    1. عينات الحمل إلى مهد الكوارتز ووضعها في محلول HF الطائفي في المختبر. تركيز ليست حرجة.
    2. بعد ~ 10 ثانية أو مرة واحدة تصبح عينات مسعور (سحب الجافة)، وإزالة مهد من حل HF وشطف باستخدام 3 أكواب مملوءة بالماء DI.
    3. نقل مهد الرقائق إلى غطاء الدخان حيث تم إعداد SC 1. عندما SC 1 استقر في ~ 75 درجة مئوية، وتزج ببطء مهد الرقائق إلى SC 1.
    4. تنظيف رقائق في SC 1 لمدة 10 دقيقة.
    5. بعد مرور 10 دقيقة، وإزالة مهد رقائق من SC 1 وشطف لهم باستخدام ثلاثة الأكواب الزجاجية 2 L مملوءة بالماء DI. نظيفة كيميائيا هذه الأكواب الزجاجية قبل ملئها بالماء DI. يرجى الاطلاع على القسم 6 علىكيفية تنظيف كيميائيا الأكواب.
    6. بعد الشطف، ووضع العينات في حل HF وهو مخصص فقط لمرحلة ما بعد SC 1 المعالجة. تركيز ليست حرجة.
    7. بعد ~ 10 ثانية أو مرة واحدة تصبح عينات مسعور (سحب الجافة)، وإزالة مهد من حل HF وشطف باستخدام 3 أكواب مملوءة بالماء DI. استخدام نفس الأكواب كما في الخطوة 4.4.5.
    8. نقل مهد الرقائق إلى غطاء الدخان حيث تم إعداد SC 2. عندما SC 2 استقر في ~ 75 درجة مئوية، وتزج ببطء مهد الرقائق إلى SC 2.
    9. تنظيف رقائق في SC 2 لمدة 10 دقيقة.
    10. بعد مرور 10 دقيقة، وإزالة مهد رقائق من SC 2 وشطف لهم باستخدام 3 أكواب مملوءة بالماء DI. استخدام نفس الأكواب كما في الخطوة 4.4.5.
      ملاحظة: يمكن تخزين مهد رقائق في واحدة من الأكواب شطف مملوءة بالماء DI حتى اليوم التالي.
    11. بعد الشطف، ووضع العينات في حل HF وهو مخصص فقط للمشاركةSC 2 المعالجة. تركيز ليست حرجة.
    12. بعد ~ 10 ثانية أو مرة واحدة تصبح عينات مسعور (سحب الجافة)، وإزالة مهد من حل HF وشطف باستخدام 3 أكواب مملوءة بالماء DI. استخدام نفس الأكواب كما في الخطوة 4.4.5.
    13. نقل مهد الرقائق إلى غطاء الدخان حيث تم إعداد الحل TMAH. عندما استقر الحل TMAH في ~ 85 درجة مئوية، وتزج ببطء مهد رقائق في حل TMAH.
    14. حفر رقائق في TMAH لمدة 5 دقائق. سيؤدي هذا إلى إزالة ~ 5 ميكرون من السيليكون.
    15. بعد انقضاء مدة 5 دقائق، وإزالة مهد رقائق من الحل TMAH وشطف لهم باستخدام 3 أكواب مملوءة بالماء DI. استخدام نفس الأكواب كما في الخطوة 4.4.5. أكثر من 3 يشطف قد تكون مطلوبة كما TMAH هي تماما 'لزجة.
    16. نقل مهد رقائق في الماء DI إلى غطاء الدخان حيث كانت التجربة الإعداد. انظر القسم 1.1.
    17. قياس رقائق السليكون أعد في غضون 2 ساعة بعد الظريفص 4.4.16.

5. قياس الإجراءات

  1. تطبيق جميع معدات الوقاية الشخصية اللازمة.
  2. ملء اثنين من 2 L الأكواب البلاستيكية التي تحتوي على الماء DI ووضعها في غطاء الدخان. وسوف تستخدم هذه لالشطف العينات السيليكون القياس البعدي.
  3. وضع ملاقط البلاستيك إلى 500 مل دورق فارغة بلاستيكية ومكان داخل غطاء الدخان بالقرب من الأكواب الشطف. وسوف تستخدم هذه ملاقط للتعامل مع العينات السيليكون.
  4. على الكمبيوتر، افتح ملف اختبار مدى الحياة. تأكد يحتوي الملف معاملات المعايرة الصحيحة لإعداد قياس HF. انظر القسم 3.
  5. في ملف اختبار مدى الحياة، تحديد وضع "عابر". أدخل تفاصيل رقاقة السيليكون المراد قياسها، على سبيل المثال، سمك، المقاومة ونوع إشابة.
  6. تنبيه: مكان الحاوية (غطاء على) مليئة HF على خشبة المسرح لاختبار مدى الحياة، وتركز على مدى لفائف الاستقرائي (منطقة الدائرة الزرقاء). السماح للتسوية حل ل1 دقيقة.
  7. على الكمبيوتر، انقر على زر "صفر الصك في ملف اختبار مدى الحياة. وهذا قياس الجهد من الحل.
    ملاحظة: مع مرور الوقت، فإن الحل الجهد تنخفض لأن تكوين الحل يتغير مع مرور الوقت. بغض النظر عن ذلك، لا يظهر الحل HF أي تدهور في نوعية تخميل، والذي هو السبب في أن الحل يمكن أن تستخدم لمدة 1-2 أشهر دون أن يتغير.
  8. تنبيه: إزالة بعناية الحاوية من مرحلة اختبار مدى الحياة ووضعه على مقاعد البدلاء غطاء الدخان.
  9. تنبيه: إزالة الغطاء بعناية من الحاوية مليئة الحل HF. إذا كان هناك بعض التكثيف على الغطاء، وشطف بعناية الغطاء في الماء DI استخدام الصنبور في غطاء الدخان.
  10. تنبيه: تزج بعناية أول رقاقة السيليكون في حل HF. استخدام ملاقط بلاستيكية، اضغط برفق لأسفل على رقاقة السيليكون للتأكد من أنه يجلس على الجزء السفلي من الحاوية.
  11. شطف منتاشالصورة ووضعها مرة أخرى في فارغة 500 مل دورق البلاستيك.
  12. تنبيه: بعناية وضع الغطاء مرة أخرى على الحاوية ومن ثم وضع الحاوية على المسرح اختبار مدى الحياة. ضمان يتم وضع رقاقة السيليكون على لفائف الاستقرائي (منطقة الدائرة الزرقاء).
  13. شطف وتجفيف القفازات الخاصة بك. إزالتها قبل تشغيل الكمبيوتر.
  14. إذا كان هناك ضوء الفلورسنت في غطاء الدخان في وضع التشغيل، يجب إيقاف تشغيله قبل القياس هو أن تتم. مطلوب الحد الأدنى ضوء أثناء القياس.
  15. تبديل مصابيح الهالوجين على، وتأكد من أنه إلقاء الضوء على رقاقة السيليكون من خلال غطاء وعاء من البلاستيك. الوقت لمدة 1 دقيقة (التوقيت الدقيق ليست حرجة).
  16. خلال فترة الإضاءة، وانقر على زر 'قياس' في ملف مدى الحياة على الكمبيوتر. وهناك نافذة صغيرة المسمى "بيانات وإذ 'تظهر.
  17. في 'أخذ البيانات "نافذة، اكتب اسما للملف. تحت عنوان "عينة المتوسط ​​الصورةالمنتخب 10.
  18. عندما تم مضيئة رقاقة السيليكون لمدة 1 دقيقة، تبديل مصابيح الهالوجين قبالة وانقر على الفور على زر 'متوسط' في إطار 'أخذ البيانات. واختبار مدى الحياة وميض 10 مرة، ومتوسط ​​القياسات مدى الحياة.
    ملاحظة: عندما يتم تشغيل مصابيح الهالوجين حالا، والتخميل من رقاقة السيليكون تبدأ في التدهور، وبالتالي فإنه من المهم قياس مباشرة بعد إضاءة لتحقيق أفضل النتائج.
  19. عندما المتوسط ​​اكتمال، انقر فوق زر "موافق" في إطار "أخذ البيانات.
  20. إذا كان مطلوبا قياس آخر، كرر الخطوات 5،15-5،18.
  21. تنبيه: مرة واحدة في قياس كاملة، وإزالة الحاويات من مرحلة اختبار مدى الحياة ووضعه على مقاعد البدلاء غطاء الدخان.
  22. تنبيه: إزالة الغطاء بعناية من الحاوية مليئة الحل HF. إذا كان هناك بعض التكثيف على الغطاء، وشطف بعناية الغطاء في الماء DI استخدام الصنبورفي غطاء الدخان.
  23. تنبيه: إزالة بعناية رقاقة السيليكون من الحل HF باستخدام الملقط البلاستيك وشطف الرقاقة في الأكواب المخصصة شطف. هل شطف النهائي تحت الصنبور في غطاء الدخان.
  24. إذا كان أكثر العينات المراد قياسها، كرر الخطوات 5،10-5،23.
  25. مرة واحدة وقد تم قياس جميع العينات، تأكد من وضع غطاء على الحاوية وتخزين حل HF في غطاء الدخان. تأكد من هو المسمى الحاوية على نحو كاف.
  26. شطف جميع الأكواب وملاقط وتخزينها في المواقع المخصصة لها في المختبر.
  27. السماح لاختبار مدى الحياة للبقاء في غطاء الدخان لمدة 1 ساعة بعد الاستعمال ومن ثم حذفها من غطاء الدخان.

6. الكيميائية تنظيف الأكواب والحاويات

  1. في حالة قلوية المخصصة غطاء الدخان، إعداد SC 1 الحل على النحو المبين في أقسام 4.1.1-4.1.4.
  2. لالأكواب النظيفة كيميائيا والحاويات، من أجل حل SC 1 في الأكواب / الحاويات. الأكواب كاليفورنيان فقط تنظيفها في وقت واحد.
  3. اسمحوا الحل تنظيف الدورق / حاوية لمدة 10 دقيقة. إذا الدورق / حاوية من البلاستيك، فإنه لا يمكن أن توضع على طبق ساخن، وبالتالي فإن الحل SC 1 سوف تبرد أثناء نظيفة. هذا لن يؤثر على عملية التنظيف.
  4. بعد 10 دقيقة، من أجل حل SC 1 إلى آخر كوب / حاوية إذا كانت تتطلب التنظيف أيضا. السماح وإلا فإن الحل SC 1 بارد في كوب كبير. تبريد مرة واحدة، SC 1 يمكن سكب أسفل الحوض بالماء الجاري.
  5. شطف SC 1 تنظيف الدورق / حاوية في الماء DI.
  6. في حمض المخصصة غطاء الدخان، إعداد SC 2 الحل على النحو المبين في أقسام 4.2.1-4.2.4.
  7. صب SC 2 الحل في دورق / حاوية من الخطوة 6.5. السماح للحل لتنظيف الدورق / حاوية لمدة 10 دقيقة.
  8. بعد 10 دقيقة، من أجل حل SC 2 في آخر كوب / حاوية إذا كانت تتطلب التنظيف أيضا. السماح وإلا فإن الحل SC 2 بارد في كوب كبير. تبريد مرة واحدة، SC 2 يمكن سكب أسفل رانه يغرق بالماء الجاري.
  9. شطف SC 2 تنظيف الدورق / حاوية في الماء DI. الآن تنظيف الدورق / حاوية كيميائيا.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ويبين الشكل 1A التخطيطي ويظهر الشكل 1B صورة من الإعداد التجريبية. عندما ينغمس رقاقة السيليكون في حل HF، وضعت في وقت لاحق على خشبة المسرح اختبار مدى الحياة، ويتم إجراء قياس (قبل إضاءة)، ومنحنى العمر الذي يحد من إعادة التركيب السطحي سوف يؤدي، كما يتضح من المثلثات الزرقاء في الشكل 2. ومع ذلك، عندما يضيء العينة لمدة 1 دقيقة (في حين منغمسين في HF)، كما هو موضح في الشكل رقم 1، ويتم إجراء القياس مباشرة بعد الإضاءة، وزياد...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ويستند التنفيذ الناجح للسيليكون بالجملة تقنية قياس مدى الحياة المذكورة أعلاه على ثلاث خطوات حاسمة، (ط) تنظيف كيميائيا والحفر على رقاقات السيليكون، (ب) الغمر في محلول HF 15٪ و (ج) الإضاءة لمدة 1 دقيقة 17، 18،19. من دون هذه الخطوات، لا يمكن قياس مدى الحياة بالجملة بأي قدر من اليقين.

كما أجرى تقنية قياس في RT، والسطح جودة التخميل هي عرضة للتلوث السطح (المعادن، والأفلام العضوية). وبالتالي نحو فعال لإزالة ا...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.

شكر وتقدير

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تم دعم هذا البرنامج من قبل الحكومة الأسترالية من خلال الوكالة الأسترالية للطاقة المتجددة (ARENA). لا تقبل الحكومة الأسترالية المسؤولية عن الآراء أو المعلومات أو المشورة المعبر عنها هنا.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
حمض الهيدروفلوريك (48٪)Merck Millipore,    http://www.merckmillipore.com/AU/en/product/Hydrofluoric-acid-48%25,MDA_CHEM-1003341003340500ضارة وسامة. يمكن استخدام أي مورد بشرط أن تكون المادة الكيميائية من درجة الكاشف التحليلي (AR).
حمض الهيدروكلوريك 32٪ ، ARACI Labscan ، http://www.rcilabscan.com/modules/productview.php?product_id=1985107209ضار وسام. يمكن استخدام أي مورد بشرط أن تكون المادة الكيميائية من درجة الكاشف التحليلي (AR).
الأمونيا (30٪) محلول ARChem-supply ، https://www.chemsupply.com.au/aa005-500mAA005ضارة وسامة. يمكن استخدام أي مورد بشرط أن تكون المادة الكيميائية من درجة الكاشف التحليلي (AR).
بيروكسيد الهيدروجين (30٪) ميركميليبور ، http://www.merckmillipore.com/AU/en/product/Hydrogen-peroxide-30%25,MDA_CHEM-1072091072092500ضار وسام. يمكن استخدام أي مورد بشرط أن تكون المادة الكيميائية من درجة الكاشف التحليلي (AR).
رباعي ميثيل الأمونيوم هيدروكسيد (25٪ في H2< / sub>O)JT Baker، https://us.vwr.com/store/catalog/product.jsp?product_id=45629925879-03ضار وسام. يمكن استخدام أي مورد بشرط أن تكون المادة الكيميائية من درجة الكاشف التحليلي (AR).
حاوية بلاستيكية مستديرة 640 ملSistema ، http://sistemaplastics.com/products/klip-it-round/640ml-roundهذه حاوية جيدة لتخزين محلول HF بنسبة 15٪.
اختبار العمر WCT-120Sinton Instruments ، http://www.sintoninstruments.com/Sinton-Instruments-WCT-120.html
محطة عمل Dell مع Microsoft Office Pro وبطاقة الحصول على البيانات والبرامج بما في ذلك Sinton Software بموجب ترخيص حالي.Sinton Instruments ، مصباح بصري هالوجين http://www.sintoninstruments.com
، ELH 300 W ، 120 فولتOSRAM Silvania ، http://www.sylvania.com/en-us/products/halogen/Pages/default.aspx54776يمكن استخدام أي مصباح مكافئ.
مصدر طاقة الجهد مصدرطاقةالصنع يمكن استخدام أي مصدر طاقة بشرط أن ينتج ما يصل إلى 90 فولت و 1-5 أمبير.
مقياس التوصيلية الكهربيةWTW ، http://www.wtw.de/uploads/media/US_L_07_Cond_038_049_I_02.pdfLF330
جهاز محلي

المراجع

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Sinton, R. A., Cuevas, A. Contactless determination of current-voltage characteristics and minority-carrier lifetimes in semiconductors from quasi-steady-state photoconductance data. Appl. Phys. Lett. 69 (17), 2510-2512 (1996).
  2. Wan, Y., McIntosh, K. R., Thomson, A. F., Cuevas, A. Low surface recombination velocity by low-absorption silicon nitride on c-Si. IEEE J. Photovoltaics. 3 (1), 554-559 (2013).
  3. Hoex, B., Schmidt, J., Pohl, P., van de Sanden, M. C. M., Kessels, W. M. M. Silicon surface passivation by atomic layer deposited Al2O3. J. App. Phys. 104 (4), 044903(2008).
  4. Dauwe, S., Schmidt, J., Hezel, R. Very low surface recombination velocities on p.- and n.-type silicon wafers passivated with hydrogenated amorphous silicon films. Conference Record of the Twenty-Ninth IEEE Photovoltaic Specialists Conference, , 1246-1249 (2012).
  5. Macdonald, D., Cuevas, A., Wong-Leung, J. Capture cross-sections of the acceptor level of iron-boron pairs in p-type silicon by injection-level dependent lifetime measurements. J. App. Phys. 89 (12), 7932-7339 (2001).
  6. Schmidt, J., Bothe, K. Structure and transformation of the metastable boron- and oxygen-related defect center in crystalline silicon. Phys. Rev. B. 69 (2), 024107(2004).
  7. Rougieux, F., Grant, N., Murphy, J., Macdonald, D. Influence of Annealing and Bulk Hydrogenation on Lifetime Limiting Defects in Nitrogen-Doped Floating Zone Silicon. IEEE J. Photovoltaics. 5 (2), 495-498 (2014).
  8. Zheng, P., Rougieux, F., Grant, N., Macdonald, D. Evidence for vacancy-related Recombination Active Defects in as-grown n-type Czochralski Silicon. IEEE J. Photovoltaics. 5 (1), 183-188 (2014).
  9. Grant, N. E., Rougieux, F. E., Macdonald, D., Bullock, J., Wan, Y. Grown-in point defects limiting the bulk lifetime of p.-type float-zone silicon wafers. J. App. Phys. 117 (5), 055711(2015).
  10. Hallam, B., et al. Hydrogen passivation of B-O defects in Czochralski silicon. Energy Procedia. 38, 561-570 (2013).
  11. Hallam, B., et al. Advanced bulk defect passivation for silicon solar cells. IEEE J. Photovoltaics. 4 (1), 88-95 (2014).
  12. Hornyi, T. S., Pavelka, T., Ttt, P. In situ bulk lifetime measurement on silicon with a chemically passivated surface. App. Surf. Sci. 63 (1-4), 306-311 (1993).
  13. Meier, D. L., Page, M. R., Iwaniczko, E., Xu, Y., Wang, Q., Branz, H. M. Determination of surface recombination velocities for thermal oxide and amorphous silicon on float zone silicon. 17.th. NREL Crystalline Silicon Workshop, , (2007).
  14. Chhabra, B., Bowden, S., Opila, R. L., Honsberg, C. B. High effective minority carrier lifetime on silicon substrates using quinhydrone-methanol passivation. App. Phys. Lett. 96 (6), 063502(2010).
  15. Chhabra, B., Weiland, C., Opila, R. L., Honsberg, C. B. Surface characterization of quinhydrone-methanol and iodine-methanol passivated silicon substrates using X-ray photoelectron spectroscopy. Phys. Stat. Sol. (a). 208 (1), 86-90 (2011).
  16. Yablonovitch, E., Allara, D. L., Chang, C. C., Gmitter, T., Bright, T. B. Unusually low surface recombination velocity on silicon and germanium surfaces. Phys. Rev. Lett. 57 (2), 249-252 (1986).
  17. Grant, N. E., McIntosh, K. R., Tan, J. T. Evaluation of the bulk lifetime of silicon wafers by immersion in hydrofluoric acid and illumination. J. Solid State Sci. Technol. 1 (2), P55-P61 (2012).
  18. Grant, N. E., et al. Light enhanced hydrofluoric acid passivation for evaluating silicon bulk lifetimes. 28.th. European Photovoltaic Solar Energy Conference. , 883-887 (2013).
  19. Grant, N. E. Surface passivation and characterization of crystalline silicon by wet chemical treatments. , (2012).
  20. Kern, W. The evolution of silicon wafer cleaning technology. J. Electrochem. Soc. 137 (6), 1887-1892 (1990).
  21. Angermann, H., et al. Wet-chemical passivation of atomically flat and structured silicon substrates for solar cell application. App. Surf. Sci. 254 (12), 3615-3625 (2008).
  22. Angermann, H., Henrion, W., Rseler, A., Rebien, M. Wet-chemical passivation of Si(111)- and Si(100)-substrates. Mat. Sci. Eng. B. 73 ((1-3)), 178-183 (2000).
  23. Bertagna, V., Plougonven, C., Rouelle, F., Chemla, M. p- and n-type silicon electrochemical properties in dilute hydrofluoric acid solutions. J. Electrochem. Soc. 143 (11), 3532-3538 (1996).
  24. Bertagna, V., Erre, R., Rouelle, F., Chemla, M. Ionic components dependence of the charge transfer reactions at the silicon/HF solution interface. J. Solid State Electrochem. 4 (1), 42-51 (1999).
  25. Kolasinski, K. The mechanism of Si etching in fluoride solutions. Phys. Chem. Chem. Phys. 5 (6), 1270-1278 (2003).
  26. Trucks, G. W., Raghavachari, K., Higashi, G. S., Chabal, Y. J. Mechanism of HF etching of silicon surfaces: A theoretical understanding of hydrogen passivation. Phys. Rev. Lett. 65 (4), 504-507 (1990).
  27. Zhang, X. G. Electrochemistry of silicon and its oxide. , Kluwer Academic Publishers. (2001).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

TMAH

مقالات ذات صلة