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

الهدف العام من هذا الإجراء هو استخدام طريقة تخميل سطح الغرفة في درجة حرارة الغرفة من أجل منع إعادة تركيب السطح ، بحيث يمكن توصيف عيوب السيليكون السائبة بدقة. يمكن أن تساعدنا هذه الطريقة في فهم العيوب التي ستحد من عمر رقائق السيليكون عالية النقاء ، وهي مطلوبة للخلايا الشمسية عالية الكفاءة. الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أنه يمكن إجراؤها في درجة حرارة الغرفة ، مما يعني أن نشاط إعادة التركيب لعيوب السيليكون السائبة لن يتغير أثناء القياس.

تمتد الآثار المترتبة على هذه التقنية نحو قياس نشاط إعادة التركيب لعيوب السيليكون السائبة الموجودة بتركيزات منخفضة والتي سيكون من الصعب جدا قياسها بواسطة تقنيات أخرى. بشكل عام ، سيكافح الأفراد الجدد في هذه الطريقة لأن متطلبات إجراءات التنظيف الكيميائي والمياه عالية النقاء غير مفهومة في البداية ، وبالتالي من الضروري اتباع الإجراء خطوة بخطوة. يتم توفير إعداد المحلول ، بما في ذلك الملاحظات الحيوية حول تحضير حمض الهيدروفلوريك ، بالإضافة إلى تعليمات الإعداد العام ومعايرة المعدات في بروتوكول النص.

مع تحقيق هذه الأهداف ، استمر في تنظيف رقائق السيليكون باستخدام المعالجات الكيميائية. ابدأ بتحميل العينات في مهد الكوارتز. ثم انقل المهد إلى حمام حمض الهيدروفلوريك المخصص للاستخدام العام.

بعد حوالي 10 ثوان ، ستكون العينات كارهة للماء. أخرجها من الحمام واشطفها عن طريق تمريرها عبر ثلاثة حمامات مائية منزوعة الأيونات. بعد ذلك ، في غطاء الدخان ، اغمر المهد ببطء في محلول SC1 ، والذي تم الحفاظ عليه عند درجة حرارة 75 درجة مئوية.

دع العلاج لمدة 10 دقائق. وفي الوقت نفسه ، املأ ثلاث أكواب تنظيفها كيميائيا سعة لترين بالماء منزوع الأيونات. بعد علاج SC1 ، اشطف العينات عن طريق تمريرها عبر الحمامات المائية الثلاثة.

بعد ذلك ، اغمس العينات في حمام مخصص لحمض الهيدروفلوريك لمدة 10 ثوان تقريبا. ثم اشطف العينات باستخدام ثلاثة حمامات مائية طازجة منزوعة الأيونات. الآن ، انقل العينات إلى غطاء الدخان حيث تم تحضير محلول SC2 ، وتسخينه إلى 75 درجة مئوية مستقرة.

اغمر العينات في محلول SC2 لمدة 10 دقائق. بعد معالجة SC2 ، اشطف العينات باستخدام الحمامات المائية الثلاثة منزوعة الأيونات. إذا لزم الأمر ، اترك العينات تبقى في آخر حمام مائي طوال الليل.

بعد الشطف ، اغمس العينات في حمام آخر مخصص لحمض الهيدروفلوريك لمدة 10 ثوان. مرة أخرى ، اشطف العينات عن طريق تمريرها عبر ثلاثة حمامات مائية طازجة منزوعة الأيونات. الآن ، خذ العينات إلى غطاء الدخان حيث يتم تسخين محلول TMAH بثبات إلى حوالي 85 درجة مئوية ، واغمر العينات ببطء في محلول TMAH لحفر الرقائق.

دعهم يتفاعلون لمدة خمس دقائق لإزالة حوالي خمسة ميكرون من السيليكون. بعد ذلك ، اشطف محلول TMAH اللزج باستخدام ثلاثة حمامات مائية منزوعة الأيونات على الأقل. يمكن إعادة استخدام نفس أكواب الشطف هنا.

بمجرد شطفها ، استمر في أخذ القياسات في غضون ساعتين. تتم هذه العملية تحت غطاء الدخان. أثناء التحضير ، املأ كوبين بلاستيكيين سعة لترين بالماء منزوع الأيونات.

قم أيضا بإعداد بعض الملقط البلاستيكي في غطاء المحرك للتعامل مع العينات. على الكمبيوتر، افتح ملف اختبار العمر الافتراضي، الذي يحتوي على معاملات المعايرة الصحيحة لإعداد قياس حمض الهيدروفلوريك. حدد عابر من خيارات الوضع ، وأدخل وصفا لمتغيرات الرقاقة.

الآن ، قم بتأمين غطاء حاوية حمض الهيدروفلوريك بعناية ، وانقله إلى مرحلة اختبار العمر ، المتمركزة فوق الدائرة الزرقاء ، والتي تمثل موضع الملف الاستقرائي. دع الحل يستقر لمدة دقيقة تقريبا قبل المتابعة. ثم ، على الكمبيوتر ، انقر فوق الزر Zero Instrument لقياس جهد المحلول.

بعد إجراء القياس ، أعد حاوية حمض الهيدروفلوريك بعناية إلى مقعد غطاء الدخان. هناك ، قم بإزالة الغطاء ، واشطف أي تكاثف على الغطاء بماء DI من صنبور الماء الخاص بغطاء الدخان. الآن ، باستخدام الملقط ، انقل رقاقة واحدة إلى حمام حمض الهيدروفلوريك.

اضغط برفق على الرقاقة لأسفل إلى قاع الحمام. بعد ذلك ، استبدل الغطاء واحمل الحاوية بحذر إلى مرحلة اختبار مدى الحياة. قم بتوسيط الرقاقة فوق الملف الاستقرائي.

قبل إجراء القياس ، تأكد من إطفاء مصابيح غطاء الدخان. الآن ، قم بتشغيل مصباح الهالوجين لإضاءة رقاقة السيليكون ، واحتفظ بها لمدة دقيقة تقريبا. أثناء فترة الإضاءة ، في البرنامج ، انقر فوق الزر قياس.

سيبدأ البرنامج بعد ذلك في أخذ البيانات. املأ المطالبة باسم الملف، وقم بتعيين خيار متوسط العينة إلى 10. بعد حوالي دقيقة من الإضاءة ، قم بإيقاف تشغيل المصباح ، وانقر على الفور فوق الزر متوسط في نافذة أخذ البيانات.

سيقوم البرنامج بإجراء 10 قياسات. ثم انقر فوق موافق. الآن ، أعد الحاوية بعناية إلى مقعد غطاء الدخان ، وقم بإزالة الغطاء بحذر ، وقم بإزالة الرقاقة بعناية. اشطف الرقاقة التي تم اختبارها في أكواب الشطف المخصصة ، متبوعا بشطف نهائي باستخدام صنبور الماء DI في غطاء الدخان.

بعد ذلك ، قم بتخزين الرقاقة المختبرة ، وكرر العملية لكل رقاقة سيليكون ليتم قياسها. بعد التجربة، اتبع تعليمات التنظيف الواردة في بروتوكول النص. باتباع البروتوكول الموصوف ، حيث تمت معالجة رقائق السيليكون ، وحفرها ، وغمرها في حمض الهيدروفلوريك ، وقياسها باستخدام أداة التوصيل الضوئي ، وهو منحنى مدى الحياة ، والذي يقتصر على نتائج إعادة تركيب السطح ، كما يتضح من المثلثات الزرقاء.

عندما تضيء رقاقة السيليكون المغمورة في حمام حمض الهيدروفلوريك بواسطة مصباح هالوجين لمدة دقيقة واحدة ، ثم يتم إجراء قياس التوصيل الضوئي مباشرة بعد الإضاءة ، ستحدث زيادة كبيرة في العمر ، كما ترى الدوائر الحمراء. ترجع هذه الزيادة في العمر إلى انخفاض إعادة تركيب السطح. بدأ تخميل السطح في التدهور في غضون ثوان من إيقاف تشغيل مصباح الهالوجين.

تظهر الدوائر الزرقاء نتيجة الانتظار لمدة دقيقة واحدة بعد الإضاءة. بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية قياس العمر الافتراضي السائد لرقائق السيليكون باستخدام حمام حمض الهيدروفلوريك ، وتحديدا كيفية معالجة الرقائق قبل القياس ، وكيفية تنشيط تخميل السطح باستخدام مصدر الضوء ، وكيفية قياس العمر الافتراضي مباشرة بعد الإضاءة. بمجرد إتقانها ، يمكن تنفيذ هذه التقنية في دقيقتين إلى ثلاث دقائق لكل رقاقة.

ومع ذلك ، سيستغرق الأمر ساعة لتحضير الرقائق للقياس ، وبالتالي يكون قياس دفعات الرقائق فعالا من حيث الوقت. أثناء محاولة هذا الإجراء ، من المهم أن تتذكر أنه يجب الحفاظ على نظافة رقائق السيليكون من أجل تحقيق تخميل سطح جيد جدا باستمرار ، وبالتالي تكون قادرة على اكتشاف وتوصيف العيوب السائبة. لا تنس أن العمل مع حمض الهيدروفلوريك يمكن أن يكون خطيرا للغاية ، ويجب دائما اتخاذ الاحتياطات مثل ارتداء معدات الحماية الشخصية واتباع الإجراء خطوة بخطوة أثناء تنفيذ هذه التقنية.