Methodenartikel

Leicht verbesserte Flusssäure Passivierung: eine empfindliche Technik zum Nachweis von Bulk-Silizium-Defekte

DOI:

10.3791/53614

⸱

4. Januar 2016

1Research School of Engineering, Australian National University

In diesem Artikel

Zusammenfassung

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

A RT flüssige Oberflächenpassivierung Technik, um die Rekombination Aktivität von Bulk-Silizium-Defekte zu untersuchen beschrieben. Für die Technik erfolgreich ist, drei kritische Schritte erforderlich sind: (i) chemische Reinigen und Ätzen von Silizium, (ii) Eintauchen des Silizium in 15% Fluorwasserstoffsäure und (iii) Beleuchtungs für 1 min.

Zusammenfassung

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

Ein Verfahren, um die Volumenlebensdauer (> 100 & mgr; s) von Silizium-Wafern durch zeitweises Erreichen einer sehr hohen Oberflächenpassivierung beim Eintauchen der Wafer in Fluorwasserstoffsäure (HF) dargestellt messen. Durch dieses Verfahren drei wesentliche Schritte sind erforderlich, um die Volumenlebensdauer zu erreichen. Erstens, vor dem Eintauchen in die Siliziumwafer HF, sie chemisch gereinigt und anschließend in 25% Tetramethylammoniumhydroxid geätzt. Zweitens werden die chemisch behandelten Wafer dann in einen großen Plastikbehälter mit einer Mischung aus HF und Salzsäure gefüllt ist, und dann über eine Induktionsspule für die Photoleitfähigkeit (PC) Messungen zentriert. Drittens, die Oberflächenrekombinationsgeschwindigkeit zu hemmen und Messung der Volumenlebensdauer werden die Wafer bei 0,2 Sonnen für 1 min unter Verwendung einer Halogenlampe beleuchtet wird, wird das Beleuchtungs abgeschaltet und ein PC Messung erfolgt sofort. Durch dieses Verfahren können die Eigenschaften des massiven Silizium Defekte genau bestimmt werden. Pelzhinaus, es wird erwartet, dass eine empfindliche RT Oberflächenpassivierung Technik wird zwingend notwendig für die Prüfung Bulk-Silizium-Defekte werden, wenn ihre Konzentration niedrig ist (<10 12 cm -3).

Einleitung

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

Hohe Lebensdauer (> 1 ms) monokristallinem Silizium wird für hocheffizienten Solarzellen immer wichtiger. Das Verständnis der Rekombination Eigenschaften der eingebetteten Verunreinigungen ist und bleibt ein wichtiges Thema. Einer der am häufigsten verwendeten Techniken, um die Rekombinationsaktivität wachsenen Defekte zu prüfen ist, indem eine Photoleitfähigkeit Verfahren 1. Durch diese Technik ist es oft schwierig, vollständig getrennte Fläche aus Schütt Rekombination, wodurch es schwierig ist, die Rekombination Charakteristika wachsenen Defekte zu prüfen. Glücklicherweise gibt es mehrere dielektrische Schichten, die sehr niedrige effektive Oberflächenrekombinationsgeschwindigkeiten (S eff) von <5 cm / s erreichen kann und somit Oberflächenrekombination wirksam hemmen. Diese sind, Siliziumnitrid (SiNx: H) 2, Aluminiumoxid (Al 2 O 3) 3 und amorphes Silizium (a-Si: H) 4. Die Abscheidung und einTempern Temperaturen (~ 400 ° C) dieser dielektrischen Filme werden als gering eingeschätzt genug, um nicht endgültig die Rekombination Aktivität der eingewachsene Defekte zu deaktivieren. Beispiele hierfür sind die Eisen-Bor-5 und Borsauerstoff 6 Defekten. Jedoch kürzlich festgestellt, dass Leerstellen-Sauerstoff und Leerstellen-Phosphor Fehlern n -Typ Czochralski (Cz) Silizium vollständig bei Temperaturen von 250-350 ° C 7,8 deaktiviert. Ebenso ein Defekt in Floatzone (FZ) P-Typ-Silizium wurde festgestellt, bei ~ 250 ° C 9 zu deaktivieren. Daher können herkömmliche Passivierungstechniken wie Plasma verstärkte chemische Dampfabscheidung (PECVD) und Atomlagenabscheidung (ALD) nicht geeignet zur Hemmung Oberflächenrekombination zu eingewachsenen Defekten im Volumen zu untersuchen. Weiterhin SiN x: H und a-Si: H-Schichten wurde gezeigt, Bulk-Silizium Fehlern durch Hydrierung 10,11 deaktivieren. Deshalb, um die Rekombinationsaktivität o prüfen f wachsene Defekte, eine RT Oberflächenpassivierung Technik wäre ideal. Nasschemische Oberflächenpassivierung erfüllt diese Anforderung.

In den 1990er Jahren Horanyi et al., Dass das Eintauchen in Silizium-Wafern Iod-ethanol (IE) Lösungen stellt ein Mittel bereit, um Silizium-Wafer zu passivieren, das Erreichen S eff <10 cm / sec. 12 2007 Meier et al. Zeigten, dass Iod-Methanol (IM) Lösungen können die Oberflächenrekombination bis 7 cm / sec 13 zu verringern, während im Jahr 2009 Chhabra et al., Dass S eff von 5 cm / sec durch Eintauchen Siliziumwafer erreicht werden in Chinhydron-methanol (QM) Lösungen 14,15. Trotz der ausgezeichneten Oberflächenpassivierung von IE, IM und QM-Lösungen erreicht, liefern sie keine ausreichende Oberflächenpassivierung (S eff <5 cm / sec), um die Masse Lebensdauer von hochreinem Silizium-Wafern zu messen.

nt "> Ein anderes Mittel, um ein hohes Niveau der Oberflächenpassivierung durch Eintauchen Siliziumwafern in HF-Säure 1986, die eine Aufzeichnung niedriger S eff gezeigt erreicht wird. Der Begriff der Verwendung von HF, um Silizium-Wafer zu passivieren, wurde zuerst von Yablonavitch et al. 0,25 ± 0,5 cm / sec. 16 zwar eine ausgezeichnete Oberflächen Passivierung auf hohem spezifischen Widerstand Wafer erreicht haben wir das Verfahren als nicht reproduzierbar, so dass die Zugabe einer großen Unsicherheit der Messung der Lebensdauer. Daher, um die Unsicherheit durch die konsequente Verwirklichung begrenzen fand eine sehr niedrige S eff (~ 1 cm / sec), haben wir ein neues HF Passivierung Technik, die drei kritischen Schritte umfasst, (i) das chemische Reinigen und Ätzen von Siliciumwafern, (ii) Eintauchen in eine 15% HF-Lösung und (iii) entwickelten Beleuchtung für 1 min 17,18. Dieses Verfahren ist einfach und zeitsparend im Vergleich zum herkömmlichen PECVD und ALD-Abscheidungstechniken oben aufgeführt.

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Protokoll

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

1. Versuchsaufbau

  1. Suchen Sie einen geeigneten Abzug für die Messtechnik und keine irrelevanten Ausrüstung, um eine bessere Luftströmung zu ermöglichen und zu reduzieren laden zu entfernen. Andere als Fluorwasserstoffsäure (HF) Chemikalien im Abzug nicht mehr verwenden.
  2. Testen Sie die Qualität des deionisierten (DI) Wasser aus dem Hahn in der Abzugshaube mit einem Leitfähigkeitsmessgerät. Sicherzustellen, dass das DI-Wasser hat eine Leitfähigkeit von höchstens 0.055 uS / cm bei einer Temperatur von 20 ° C.
  3. Legen Sie eine Minoritätsträger-Lebensdauer-Tester in den Abzug. Schließen Sie die Kabel an einen Computer, der auf einem Tisch außerhalb des Abzugshaube befindet.
  4. Schalten Sie den Computer ein und Lebensdauer-Tester. Öffnen Sie die Lebensdauer-Tester Datei auf dem Computer und klicken Sie auf die "Maßnahme" Button, um eine korrekte Kommunikation zwischen Computer und der Lebensdauer-Tester zu gewährleisten. Die Lichtquelle auf die Lebensdauer Tester sollte blinken, wenn der Computer und Tester korrekt angeschlossen sind.
  5. Legen Sie eine Halogenlampe im Inneren der Abzugshaube. Positionieren der Lampe, so daß sie die Lebensdauer Tester Stadium, in dem die Probe angeordnet werden beleuchten.
  6. Verbinden die Halogenlampe mit einer Energiequelle, die außerhalb der Abzugshaube angeordnet sein sollte. Wenn der Halogenlampe eingeschaltet ist, sollte seine Intensität mindestens 0,02 W / cm 2 auf die Lebensdauer Tester Bühne.

2. Vorbereitung des 15% HF-Lösung

Hinweis: HF ist eine gefährliche chemische und müssen mit Sorgfalt behandelt werden. Es bewirkt, dass langsame, anhaltende und tiefe Schäden an den Körper nach der Exposition. HF nicht leicht die Haut verbrennen wie andere Säuren - sondern es zieht schnell in die Haut und verursacht tiefe Blasenbildung und Schäden an Knochen. Dies bedeutet, dass Knochen brüchig und Blasen als das Fluor mit Calcium reagiert. HF bindet auch mit freiem Calcium, die in Nervenregulierung und osmotischen Zelle Bilanz verwendet wird, so dass die Bindung von freiem Kalzium im Körper kann tödlich sein. Es ist wichtig, dassder Benutzer folgt Laborsicherheitsprotokolle bei Verwendung von HF, und gewährleistet sie die Lage des HF Verbandskasten und Hexafluorine (oder Calciumgluconat-Gel) kennen.

  1. Legen Sie ein chemisch gereinigt runde Kunststoffbehälter (H: 55 mm, D: 170 mm) in den Abzug (der gleiche wie in Abschnitt 1). Der Behälter muss einen klaren Kunststoffdeckel. Siehe Abschnitt 6 auf, wie man chemisch reinigen Sie den Behälter vor der Verwendung.
  2. Deaktivieren Sie das Gebiet rund um den Kunststoffbehälter im Abzug, so dass die HF-Lösung kann ohne Hindernisse in der Nähe vorbereitet werden.
  3. Übernehmen Sie alle persönliche Schutzausrüstung (PSA).
  4. ACHTUNG: In 50 ml HF und 100 ml entionisiertem Wasser (H 2 O) in den Behälter.
  5. ACHTUNG: In 20 ml Salzsäure (HCl), um den Behälter und mischen das H 2 O: HF: HCl-Lösung unter Verwendung von Kunststoff-Pinzette. Spülen Sie die Pinzette anschließend gründlich.
  6. ACHTUNG: Setzen Sie den Deckel auf der Kunststoffbehälter und ermöglichen die solutizu 1 Stunde absetzen. Während dieser Zeit werden HF Dämpfe am Deckel kondensiert.
  7. Angemessene Kennzeichnung den Container, und machen deutlich, dass es HF enthält.
    Hinweis: Die HF-Lösung wird 1-2 Monate bei starkem Einsatz dauern. Daher gibt es keine Notwendigkeit, die Lösung jedesmal, wenn eine Messung durchgeführt werden soll ersetzen.

3. Kalibrierung des Lifetime-Tester

  1. Lokalisieren mindestens 6 Siliciumscheiben bekannt Widerstand und Leitfähigkeit besitzen. Im Idealfall sollte der Widerstandsbereich von 0,1 bis 100 Ω-cm erstrecken.
  2. Auf dem Computer, öffnen Sie die Lebensdauer-Tester Kalibrierungsdatei. Geben Sie den Widerstand von jedem Wafer in der Tabelle und klicken Sie auf "Update # von Wafern.
  3. Klicken Sie auf den "Get Daten 'in der Kalibrierungsdatei, und geben Sie die Details der Lebensdauer-Tester.
  4. Übernehmen alle erforderlichen PPE.
  5. ACHTUNG: Setzen Sie die Kunststoffbehälter mit der HF-Lösung auf die Lebensdauer Tester Bühne und positionieren Sie es über der Induktionsspule (blu gefüllte Kreisbereich).
  6. Wenn Sie aufgefordert, die "Luftspannung" auf dem Computer zu messen, messen Sie die Spannung des HF-Lösung durch Klicken auf die Schaltfläche "OK". In diesem Fall wurde die Luft durch die Leitfähigkeit der HF-Lösung ersetzt.
  7. ACHTUNG: den Behälter mit HF von der Bühne gefüllt Entfernen Sie vorsichtig und legen Sie sie auf dem Abzug Bank. Den Deckel vorsichtig entfernen.
  8. ACHTUNG: Wenn der Deckel von dem Behälter entfernt worden ist, Eintauchen der ersten Siliziumwafer in die HF-Lösung unter Verwendung von Kunststoff-Pinzette. Setzen Sie den Deckel wieder auf den Behälter.
  9. ACHTUNG: Setzen Sie die Kunststoffbehälter wieder auf die Lebensdauer Tester Bühne und positionieren Sie es über der Induktionsspule. Stellen Sie sicher, die Siliziumscheibe über der Spule (blauer Kreis-Region) zentriert ist.
  10. Wenn Sie aufgefordert, die "Probenspannung" auf dem Computer zu messen, klicken Sie noch einmal die Schaltfläche 'OK'. Entfernen Sie den Behälter von der Bühne und auf dem Abzug Bank.
  11. ACHTUNG: Vorsichtig r eMove die Silizium-Wafer von der HF-Lösung unter Verwendung von Kunststoff-Pinzette und spülen Sie die Wafer in den dedizierten Spülung Bechergläser. Führen Sie eine abschließende Spülung unter fließendem Wasser in der Abzugshaube.
  12. ACHTUNG: Setzen Sie den Deckel wieder auf den Behälter, und positionieren Sie den Behälter wieder auf die Lebensdauer Tester Bühne.
  13. Wiederholen Sie die Schritte 3,6 bis 3,12, bis alle Proben wurden gemessen.
  14. Nachdem alle Proben gemessen worden sind, klicken Sie auf die Schaltfläche "Fit Daten" in der Kalibrierungsdatei. Dies wird eine parabolische Kurve an die gemessenen Daten passen und Kalibrierungskoeffizienten A, B und C, die spezifisch für diese Konfiguration sind.
  15. Auf dem Computer, öffnen Sie die Lebensdauer-Tester-Datei und klicken Sie auf die Registerkarte "Einstellungen". Geben Sie in der neuen Kalibrierungskoeffizienten A, B und C für die HF-Setup. Speichern Sie die Datei unter einem neuen Namen.
    Hinweis: Die HF-Setup erfordert nur eine Kalibrierung alle 6 Monate. Daher gibt es keine Notwendigkeit, den Aufbau jeder Messung durchgeführt werden soll kalibrieren.
jove_title "> 4. Wet Chemische Behandlung von Silizium-Wafern vor der Messung

  1. Bereiten Standard saubere 1 (SC 1).
    1. ACHTUNG: In einer alkalischen zugeordnet Abzugshaube, fügen Sie 185 ml Ammoniumhydroxid (NH 4 OH), um 1295 ml VE-Wasser in einem 2 l Becherglas.
    2. Vorsicht: das Becherglas auf eine Heizplatte gegeben und das H 2 O: NH 4 OH-Lösung auf eine Temperatur von ca. 50 ° C. Verwenden Sie ein Uhrglas in das Becherglas abdecken.
    3. ACHTUNG: Sobald die H 2 O: NH 4 OH-Lösung wurde eine Temperatur von ca. 50 ° C erreicht, Hinzufügen von 185 ml Wasserstoffperoxid (H 2 O 2) und weiter zu erhitzen bis die Temperatur ~ 75 ° C. Dieses H 2 O: NH 4 OH: H 2 O 2 Lösung wird als SC 1 bekannt.
      Hinweis: SC 1 sollte täglich effektiv saubere Siliziumscheiben geändert werden.
  2. Bereiten Standard sauber 2 (SC 2).
    1. ACHTUNG: In einer Säure zugeordnet Dunstabzug,Add 185 ml HCl auf 1295 ml VE-Wasser in einem 2 l Becherglas.
    2. ACHTUNG: Stellen Sie das Becherglas auf einer Heizplatte und erhitzen das H 2 O: HCl-Lösung auf eine Temperatur von ~ 50 ° C. Verwenden Sie ein Uhrglas in das Becherglas abdecken.
    3. ACHTUNG: Nachdem die H 2 O: HCl-Lösung eine Temperatur von ca. 50 ° C erreicht, Hinzufügen von 185 ml H 2 O 2, weiter erhitzen und bis die Temperatur ~ 75 ° C. Dieses H 2 O: HCl: H 2 O 2 Lösung wird als SC 2 bekannt.
      Hinweis: Ändern SC 2 täglich, um effektiv saubere Siliziumwafern.
  3. Bereiten Sie die Silizium Ätzlösung.
    1. In einer alkalischen zugeordnet Abzugshaube, fügen Sie 1600 ml Tetramethylammoniumhydroxid (TMAH) an eine chemisch saubere 2 L Becherglas. Siehe Abschnitt 6 auf, wie man chemisch reinigen das Becherglas vor der Verwendung.
    2. Das Becherglas wird auf eine heiße Platte gegeben und das TMAH-Lösung auf eine Temperatur von ~ 856; C. Verwenden Sie ein Uhrglas in das Becherglas abdecken.
      Hinweis: Die TMAH-Lösung brauchen nicht zu ändern, bis es zu kristallisieren beginnt, das heißt, nach 1 Monat.
  4. Führen Sie die nasschemische Behandlung.
    1. Last Proben in eine Quarzschale und legen Sie sie in einem gemeinsamen HF-Lösung im Labor. Die Konzentration ist nicht kritisch.
    2. Nach ~ 10 Sekunden oder einmal die Proben werden hydrophobe (Pull trocken), entfernen Sie die Halterung von der HF-Lösung und spülen Sie mit 3 Bechergläser mit DI-Wasser gefüllt.
    3. Transportieren Sie die Wiege der Wafer an der Abzugshaube, wo SC 1 hergestellt worden ist. Beim SC 1 wurde bei ~ 75 ° C stabilisiert, langsam tauchen Sie die Wiege der Wafer in SC 1.
    4. Reinigen Sie die Scheiben in SC 1 für 10 min.
    5. Nach 10 Minuten abgelaufen ist, entfernen Sie die Wiege der Wafer von SC 1 und spülen Sie sie mit Hilfe von drei 2 L Bechergläser mit DI-Wasser gefüllt ist. Chemisch reinigen diese Bechergläser vor mit DI-Wasser füllt sie. Siehe Abschnitt 6 aufwie die Bechergläser chemisch reinigen.
    6. Nach dem Spülen, legen Sie die Proben in einer HF-Lösung, die nur für die Zeit nach SC 1 Verarbeitung gewidmet ist. Die Konzentration ist nicht kritisch.
    7. Nach ~ 10 Sekunden oder einmal die Proben werden hydrophobe (Pull trocken), entfernen Sie die Halterung von der HF-Lösung und spülen Sie mit 3 Bechergläser mit DI-Wasser gefüllt. Verwenden Sie die gleichen Bechern, wie in Schritt 4.4.5.
    8. Transportieren Sie die Wiege der Wafer an der Abzugshaube, wo SC 2 vorbereitet wurde. Beim SC 2 wurde bei ~ 75 ° C stabilisiert, langsam tauchen Sie die Wiege der Wafer in SC 2.
    9. Reinigen Sie die Scheiben in SC 2 für 10 min.
    10. Nach 10 Minuten abgelaufen ist, entfernen Sie die Wiege der Wafer von SC 2 und spülen Sie sie mit 3 Bechergläser mit DI-Wasser gefüllt. Verwenden Sie die gleichen Bechern, wie in Schritt 4.4.5.
      Anmerkung: Die Wiege Wafer könnte in einer der Spülung Becher mit entionisiertem Wasser gefüllt bis zum folgenden Tag gelagert werden.
    11. Nach dem Spülen, legen Sie die Proben in einer HF-Lösung, die nur für Post gewidmet istSC 2 Verarbeitung. Die Konzentration ist nicht kritisch.
    12. Nach ~ 10 Sekunden oder einmal die Proben werden hydrophobe (Pull trocken), entfernen Sie die Halterung von der HF-Lösung und spülen Sie mit 3 Bechergläser mit DI-Wasser gefüllt. Verwenden Sie die gleichen Bechern, wie in Schritt 4.4.5.
    13. Transportieren Sie die Wiege der Wafer an der Abzugshaube, wo die TMAH-Lösung wurde vorbereitet. Wenn die TMAH-Lösung wurde auf ~ 85 ° C stabilisiert wird, langsam tauchen die Halterung von Wafern in die TMAH-Lösung.
    14. Ätzen der Wafer in TMAH während 5 min. Dies wird ~ 5 & mgr; m von Silizium zu entfernen.
    15. Nach 5 Minuten verstrichen ist, entfernen Sie die Wiege der Wafer aus der TMAH-Lösung und spülen Sie sie mit 3 Bechergläser mit DI-Wasser gefüllt. Verwenden Sie die gleichen Bechern, wie in Schritt 4.4.5. Mehr als 3 Spülgänge könnte genauso TMAH erforderlich ist sehr "klebrig".
    16. Transportieren Sie die Wiege der Wafer in DI-Wasser auf den Abzug, wo das Experiment eingerichtet wurde. Siehe Abschnitt 1.1.
    17. Messen Sie die hergestellten Siliziumwafern innerhalb von 2 h nach step 4.4.16.

5. Messverfahren

  1. Übernehmen alle erforderlichen PPE.
  2. Füllen Sie zwei 2 l Kunststoffbecher mit DI-Wasser und legen Sie sie in der Abzugshaube. Diese werden zum Spülen des Siliziumproben Postmessung verwendet werden.
  3. Zeigen Kunststoff-Pinzette in einen leeren 500 ml Kunststoffbecher und Platz im Inneren der Abzugshaube in der Nähe der Spülung Bechergläser. Diese Pinzette wird verwendet, um die Siliziumproben zu behandeln.
  4. Auf dem Computer, öffnen Sie die Lebensdauer-Tester-Datei. Stellen Sie sicher, die Datei enthält die korrekten Kalibrierungskoeffizienten für die HF-Messaufbau. Siehe Abschnitt 3.
  5. In der Lebenszeit-Tester-Datei, wählen Sie den Modus "Transient". Erfassen der Angaben des Siliziumwafers gemessen werden soll, beispielsweise Dicke, Widerstand und Dotierungsart.
  6. ACHTUNG: Stellen Sie den Behälter (Deckel) mit HF gefüllt auf die Bühne der Lebensdauer Tester und zentrieren es über die Induktionsspule (blauer Kreis-Region). Lassen Sie die Lösung zufrieden geben1 Minute.
  7. Auf dem Computer, klicken Sie auf den "Nullinstrument" Button in der Lebenszeit-Tester-Datei. Dies wird die Spannung der Lösung zu messen.
    Anmerkung: Mit der Zeit wird die Lösung Spannung zu verringern, weil die Zusammensetzung der Lösung mit der Zeit ändert. Unabhängig davon hat der HF-Lösung keine Verschlechterung in seinem passivierende Qualität, weshalb die Lösung für 1-2 Monate ohne Änderung verwendet werden, zeigen.
  8. ACHTUNG: den Behälter von der Lebensdauer-Tester Stadium Entfernen Sie vorsichtig und legen Sie sie auf dem Abzug Bank.
  9. ACHTUNG: den Deckel vorsichtig aus dem Behälter mit der HF-Lösung gefüllt. Wenn es irgendeine Kondensation auf dem Deckel, sorgfältig spülen Sie den Deckel in DI-Wasser mit dem Wasserhahn in der Abzugshaube.
  10. ACHTUNG: die erste Silizium-Wafer in die HF-Lösung vorsichtig einzutauchen. Verwendung der Kunststoff-Pinzette, leicht nach unten drücken, auf der Siliziumscheibe zu gewährleisten, ist es auf dem Boden des Behälters sitzt.
  11. Spülen Sie die Pinzettes und legen Sie sie zurück in den leeren 500 ml Kunststoffbecher.
  12. ACHTUNG: Setzen Sie vorsichtig den Deckel wieder auf den Behälter und dann stellen Sie den Behälter auf die Lebensdauer Tester Bühne. Stellen Sie sicher, die Siliziumscheibe über die Induktionsspule (blauer Kreis Region) positioniert ist.
  13. Spülen Sie und Ihre Handschuhe trocknen. Entfernen Sie vor der Inbetriebnahme des Computers.
  14. Wenn das Fluoreszenzlicht im Abzug eingeschaltet ist, muss sie abgeschaltet werden, bevor eine Messung durchgeführt werden soll. Während der Messung wird minimale Licht erforderlich.
  15. Schalten die Halogenlampe auf, und sicherzustellen, dass er die Beleuchtung des Siliziumwafers durch den Deckel des Kunststoffbehälters. Zeit für 1 min (die genaue Zeit nicht kritisch ist).
  16. Während der Beleuchtungszeit, klicken Sie auf den 'Measure' Button in der Laufzeit-Datei auf dem Computer. Ein kleines Fenster mit der Bezeichnung "Taking Daten" wird angezeigt.
  17. In der "Taking Daten 'Fenster, geben Sie einen Namen für die Datei. Unter "Probenmittel 'select 10.
  18. Wenn der Silizium-Wafer wurde für 1 min belichtet wurde, schalten Sie die Halogenlampe aus und klicken Sie auf die sofort "Durchschnitt" im Fenster "Taking Daten". Die Lebensdauer Tester 10 mal blinken, und der Mittelwert der Lebensdauermessungen.
    ANMERKUNG: Wenn die Halogenlampe ausgeschaltet ist, wird die Passivierung der Siliziumwafer beginnen sich zu zersetzen, und daher ist es wichtig, sofort nach der Bestrahlung zu messen, um die besten Ergebnisse zu erzielen.
  19. Wenn die Mittelwertbildung abgeschlossen ist, klicken Sie auf die Schaltfläche "OK" im Fenster "Taking Daten".
  20. Ist eine weitere Messung erforderlich ist, wiederholen Sie die Schritte von 5,15 bis 5,18.
  21. ACHTUNG: Sobald die Messung abgeschlossen ist, entfernen Sie den Behälter von der Lebensdauer-Tester Bühne und platzieren Sie es auf dem Abzug Bank.
  22. ACHTUNG: den Deckel vorsichtig aus dem Behälter mit der HF-Lösung gefüllt. Wenn es irgendeine Kondensation auf den Deckel vorsichtig den Deckel gründlich in DI-Wasser mit dem Wasserhahnim Abzug.
  23. ACHTUNG: Entfernen Sie vorsichtig die Silizium-Wafer von der HF-Lösung unter Verwendung von Kunststoff-Pinzette und spülen Sie die Wafer in den dedizierten Spülung Bechergläser. Führen Sie eine abschließende Spülung unter fließendem Wasser in der Abzugshaube.
  24. Wenn mehrere Proben gemessen werden sollen, wiederholen Sie die Schritte von 5,10 bis 5,23.
  25. Sobald alle Proben gemessen worden sind, sicherzustellen, dass der Deckel auf dem Behälter angeordnet und speichern die HF-Lösung in der Abzugshaube. Stellen Sie sicher, der Behälter ausreichend zu kennzeichnen.
  26. Spülen Sie alle Becher und Pinzette und speichern sie in ihren zugewiesenen Stellen im Labor.
  27. Lassen Sie die Lebensdauer-Tester in der Abzugshaube 1 Stunde nach Gebrauch bleiben und dann entfernen Sie sie aus der Abzugshaube.

6. Chemische Reinigung der Becher und Container

  1. In einer alkalischen zugeordnet Dunstabzug, bereiten ein SC-1-Lösung wie in den Abschnitten 4.1.1-4.1.4 beschrieben.
  2. Chemisch reinigen Bechern und Behältern, gießen Sie den SC-1-Lösung in die Bechergläser / Behältern. Die Bechergläser can nur gereinigt eine zu einem Zeitpunkt wird.
  3. Lassen Sie die Lösung reinigen Sie den Becher / Container für 10 min. Wenn der Becher / Behälter aus Kunststoff ist, kann sie nicht auf eine heiße Platte gesetzt werden, und daher ist die SC-1-Lösung wird in der Rein abkühlen. Dies hat keinen Einfluss auf den Reinigungsprozess.
  4. Nach 10 Minuten, gießen Sie den SC-1-Lösung in ein anderes Becherglas / Container, wenn sie gereinigt werden auch. Ansonsten lassen Sie die SC-1-Lösung cool in einem großen Becherglas. Einmal abgekühlt, SC 1 können in den Ausguss mit fließendem Wasser gegossen werden.
  5. Spülen SC 1 gereinigt Becher / Behälter in DI-Wasser.
  6. In einer Säure zugewiesenen Abzugshaube, bereiten eine SC-2-Lösung wie in den Abschnitten 4.2.1-4.2.4 beschrieben.
  7. Gießen Sie den SC 2-Lösung in das Becherglas / Behälter aus Schritt 6.5. Lassen Sie die Lösung in den Becher / Container für 10 Minuten reinigen.
  8. Nach 10 Minuten, gießen Sie den SC 2-Lösung in ein anderes Becherglas / Container, wenn sie gereinigt werden auch. Ansonsten lassen Sie den SC 2 Lösung cool in einem großen Becherglas. Nach dem Abkühlen SC 2 t nach unten gegossen werdener mit fließendem Wasser versinken.
  9. Spülen SC 2 gereinigt Becher / Behälter in DI-Wasser. Der Becher / Container wird nun chemisch gereinigt.

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Ergebnisse

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

1A zeigt eine schematische und Figur 1b zeigt eine Fotografie des Versuchsaufbaus. Wenn ein Siliziumwafer in der HF-Lösung eingetaucht, anschließend auf die Lebensdauer Tester Tisch gelegt und eine Messung wird durchgeführt (vor der Bestrahlung), eine Lebensdauer-Kurve, die durch Oberflächenrekombination beschränkt resultieren, wie durch die blaue Dreiecke in Figur 2 gezeigt. jedoch, wenn die Probe für 1 Minute belichtet (während in HF eingetaucht) wird, wie in ...

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Diskussion

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

Die erfolgreiche Durchführung der oben beschriebenen Silicium-Volumenlebensdauermessung Technik basiert auf drei kritischen Schritte, (i) das chemische Reinigen und Ätzen der Silizium-Wafer, (ii) Eintauchen in eine 15% HF-Lösung und (iii) Beleuchtung für 1 min 17 basierend, 18,19. Ohne diesen Schritten kann der Volumenlebensdauer nicht mit Sicherheit bestimmt werden.

Da die Messtechnik bei RT durchgeführt wird, ist die Oberflächenpassivierqualität sehr anfällig gegenüber Oberfläch...

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Offenlegungen

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

Die Autoren haben nichts offenzulegen.

Danksagungen

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

Dieses Programm wurde von der australischen Regierung über die Australian Renewable Energy Agency (ARENA) unterstützt. Die australische Regierung übernimmt keine Verantwortung für die hierin zum Ausdruck gebrachten Ansichten, Informationen oder Ratschläge.

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
Flusssäure (48%)Merck Millipore,    http://www.merckmillipore.com/AU/en/product/Hydrofluoric-acid-48%25,MDA_CHEM-1003341003340500Schädlich und giftig. Jeder Lieferant kann verwendet werden, vorausgesetzt, die Chemikalie ist ein analytisches Reagenz (AR).
Salzsäure 32%, ARACI Labscan, http://www.rcilabscan.com/modules/productview.php?product_id=1985107209Gesundheitsschädlich und giftig. Jeder Lieferant kann verwendet werden, vorausgesetzt, die Chemikalie ist ein analytisches Reagenz (AR).
Ammoniak (30%) Lösung ARChem-supply, https://www.chemsupply.com.au/aa005-500mAA005Gesundheitsschädlich und giftig. Jeder Lieferant kann verwendet werden, vorausgesetzt, die Chemikalie ist ein analytisches Reagenz (AR).
Wasserstoffperoxid (30%)Merck Millipore, http://www.merckmillipore.com/AU/en/product/Hydrogen-peroxide-30%25,MDA_CHEM-1072091072092500Gesundheitsschädlich und giftig. Jeder Lieferant kann verwendet werden, vorausgesetzt, die Chemikalie ist ein analytisches Reagenz (AR).
Tetramethylammoniumhydroxid (25% in H2O)J.T Baker, https://us.vwr.com/store/catalog/product.jsp?product_id=45629925879-03Gesundheitsschädlich und giftig. Jeder Lieferant kann verwendet werden, vorausgesetzt, die Chemikalie ist ein analytisches Reagenz (AR).
640 ml runder KunststoffbehälterSistema, http://sistemaplastics.com/products/klip-it-round/640ml-roundDies ist ein guter Behälter für die Aufbewahrung der 15%igen HF-Lösung.
WCT-120 LebensdauertesterSinton Instruments, http://www.sintoninstruments.com/Sinton-Instruments-WCT-120.html
Dell Workstation mit Microsoft Office Pro, Datenerfassungskarte und Software einschließlich Sinton Software unter vorhandener Lizenz.Sinton Instruments, http://www.sintoninstruments.com
Halogenlampe, ELH 300 W, 120 VOSRAM Sylvania, http://www.sylvania.com/en-us/products/halogen/Pages/default.aspx54776Es kann jede gleichwertige Lampe verwendet werden.
Spannung StromquelleHausgemachtes NetzteilNetzteil kann verwendet werden, sofern es bis zu 90 Volt und 1-5 Ampere erzeugen kann.
LeitfähigkeitsmessgerätWTW, http://www.wtw.de/uploads/media/US_L_07_Cond_038_049_I_02.pdfLF330
Jedes

Referenzen

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

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Nachdrucke und Genehmigungen

Genehmigung beantragen, um den Text oder die Abbildungen dieses JoVE-Artikels zu verwenden

Genehmigung beantragen

Schlagwörter

Fotoleitf higkeitsmessungenReinigung von Silizium WafernTMAH tzenPassivierung bei RaumtemperaturHalogenlampenbestrahlungAufbau des LebensdauertestersHemmung der Oberfl chenrekombinationMessung der Bulk Lebensdauer

Verwandte Artikel