מאמר שיטה

פסיבציה אור משופרת חומצה הידרופלואורית: טכניקה רגישה לגילוי פגמים הסיליקון גורף

DOI:

10.3791/53614

⸱

4 בינואר 2016

1Research School of Engineering, Australian National University

במאמר זה

סיכום

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

טכניקת פסיבציה פני נוזל RT לחקור את פעילות רקומבינציה של פגמי סיליקון תפזורת מתוארת. לטכניקה כדי להצליח, שלושה שלבים קריטיים נדרשים: ניקוי (i) כימי ותחריט של סיליקון, (ii) טבילה של סיליקון ב -15% חומצה הידרופלואורית (iii) תאורה 1 דקות.

תקציר

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

הליך למדידת החיים בתפזורת (> 100 μsec) של פרוסות סיליקון באופן זמני להשגת רמה גבוהה מאוד של פסיבציה פני השטח, כאשר טבילת הוופלים בחומצה הידרופלואורית (HF) מוצג. על ידי הליך זה שלושה שלבים קריטיים נדרשים כדי להשיג את החיים בתפזורת. ראשית, לפני טבילת פרוסות סיליקון לHF, הם כימיים ניקו וחקוקים לאחר מכן ב -25% הידרוקסיד tetramethylammonium. שנית, הוופלים טיפול כימי לאחר מכן להציב לתוך מיכל פלסטיק גדול הממולא בתערובת של HF וחומצה הידרוכלורית, ולאחר מכן במרכז על סליל אינדוקטיביים לphotoconductance מדידות (PC). שלישית, לעכב רקומבינציה פני השטח ולמדוד את החיים בתפזורת, הוופלים מוארים על 0.2 שמשות דקות 1 באמצעות מנורת הלוגן, התאורה כבויה, ומדידת מחשב נלקחת מייד. על ידי הליך זה, את המאפיינים של פגמי סיליקון בתפזורת ניתן לקבוע במדויק. פרווהthermore, שצפוי שטכניקת פסיבציה המשטח רגישה RT תהיה הכרחית לבחינת פגמי סיליקון בתפזורת כאשר הריכוז שלהם הוא נמוך (<10 12 סנטימטר -3).

מבוא

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

חיים גבוהים (msec> 1) סיליקון monocrystalline הופך חשוב יותר ויותר ליעילות גבוהה תאים סולריים. הבנת מאפייני רקומבינציה של זיהומים מוטבעים כבר, ונשאר נושא חשוב. אחת הטכניקות הנפוצות ביותר לבחון את פעילות רקומבינציה של פגמים מבוגרים בהוא על ידי שיטת photoconductance 1. על ידי טכניקה זו היא לעתים קרובות קשה למשטח נפרד לחלוטין מרקומבינציה בתפזורת, ובכך מקשים לבחון את מאפייני רקומבינציה של פגמים מבוגרים ב. למרבה המזל קיימים כמה סרטי דיאלקטרי שיכול להשיג מהירויות נמוכות מאוד יעילות רקומבינציה המשטח (EFF S) של <5 סנטימטר / sec, ובכך למעשה לעכב רקומבינציה פני השטח. אלה הם, סיליקון ניטריד (החטא x: H) 2, תחמוצת אלומיניום (Al 2 O 3) 3 וסיליקון אמורפי (-Si: H) 4. בתצהיר וnealing טמפרטורות (~ 400 מעלות צלזיוס) של סרטי דיאלקטרי אלה נחשבים לנמוכים מספיק כדי לא להשבית את פעילות רקומבינציה של מבוגרים בפגמים באופן קבוע. דוגמאות לכך הן חמצן הברזל-בורון 5 וורון 6 פגמים. עם זאת, לאחרונה נמצא כי ליקויים פנויים-הפנוי-חמצן וזרחן בCzochralski סיליקון -type n (CZ) יכולים להיות מנוטרלים לחלוטין בטמפרטורות של 250-350 מעלות צלזיוס 7,8. כמו כן פגם בלצוף אזור סיליקון -type p (FZ) נמצא לבטל ב ~ 250 ° C 9. לכן, טכניקות פסיבציה קונבנציונליות כגון תצהיר פלזמה משופרת אדים כימיים (PECVD) ותצהיר אטומי שכבה (ALD) עשויות שלא להיות מתאימות לעיכוב רקומבינציה משטח לבחון פגמים בתפזורת בוגרת ב. יתר על כן, SiN x: H ו- סי: סרטי H הוכחו לבטל פגמי סיליקון בתפזורת באמצעות הידרוגנציה 10,11. לכן לבחון את o פעילות רקומבינציה מבוגר בF פגמים, טכניקת פסיבציה משטח RT תהיה אידיאלית. פסיבציה משטח כימי הרטובה ממלאת את הדרישה הזאת.

בשנת 1990 Horanyi et al. הוכיח כי טבילה של פרוסות סיליקון ביוד-אתנול פתרונות (IE) מספק אמצעי לpassivate פרוסות סיליקון, השגת EFF S <10 סנטימטר / 12 שניות. בשנת 2007 מאייר הראה et al., כי פתרונות יוד-מתנול (IM) יכולים להפחית את רקומבינציה המשטח עד 7 סנטימטר / sec 13, ואילו בשינה 2009 Chhabra הפגין et al. שEFF S של 5 סנטימטר / sec ניתן להשיג על ידי טבילת פרוסות סיליקון בquinhydrone-מתנול (QM) פתרונות 14,15. למרות פסיבציה המשטח המצוין שהושגה על ידי IE, IM ופתרונות ניהול איכות, הם לא מספקים פסיבציה משטח המתאימה (S EFF <5 סנטימטר / sec) כדי למדוד את החיים בתפזורת של פרוסות סיליקון טוהר גבוה.

NT "> אמצעי נוסף להשגת רמה גבוהה של פסיבציה פני שטח על ידי טבילת פרוסות סיליקון בחומצה HF. הרעיון של שימוש בHF לpassivate פרוסות סיליקון הוצג לראשונה על ידי et al Yablonavitch. בשנת 1986, שהפגין EFF S הנמוך שיא של 0.25 ± 0.5 סנטימטר / sec 16. למרות פסיבציה משטח מצוינת הושגה על פרוסות התנגדות גבוהות, שמצאנו את הטכניקה להיות בלתי הדיר, וכך מוסיף אי ודאות גדולה למדידה לכל החיים. לכן להגביל את חוסר הוודאות על ידי השגת באופן עקבי מאוד EFF S הנמוך (~ 1 סנטימטר / sec), פיתחנו טכניקה חדשה פסיבציה HF שמשלבת שלושה שלבים קריטיים, (i) כימי ניקוי ותחריט של פרוסות סיליקון, (ii) טבילה בתמיסת HF 15% וכן (iii) תאורת 1 דקות 17,18. הליך זה הוא פשוט ויעיל זמן בהשוואה לPECVD המסורתי וטכניקות בתצהיר אלד מפורט לעיל.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

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

1. התקנה ניסיונית

  1. אתר מנדף מתאים לטכניקת המדידה, ולהסיר כל ציוד רלוונטי כדי לאפשר זרימת אוויר טובה יותר ולהפחית להעמיס. אין להשתמש בכימיקלים אחרים מאשר חומצה הידרופלואורית (HF) במנדף.
  2. בחן את איכות המים ללא יונים (DI) מהברז במנדף באמצעות מד מוליכות. ודא שיש לו את המים DI מוליכות של לכל היותר 0.055 מייקרו-שני / סנטימטר בטמפרטורה של 20 מעלות צלזיוס.
  3. הנח בוחן חיים מוביל מיעוט למנדף. חבר את הכבלים למחשב, הנמצא על שולחן מחוץ למנדף.
  4. הפעל את המחשב ובודק לכל החיים. פתח את קובץ בוחן חיים במחשב ולחץ על הכפתור 'המידה' על מנת להבטיח תקשורת נכונה בין המחשב ובודק לכל החיים. מקור האור על בוחן החיים צריך להבהב אם המחשב ובודק כבר מחוברים בצורה נכונה.
  5. מניחים מנורת הלוגן בתוך מנדף. מקם את המנורה באופן שיכול להאיר את שלב בוחן חיים שבו המדגם יהיה ממוקם.
  6. חבר את מנורת ההלוגן למקור חשמל שאמור להיות ממוקם מחוץ למנדף. כאשר מנורת ההלוגן מופעלת, עוצמתה צריכה להיות לפחות 0.02 W / 2 סנטימטר על הבמה בוחן לכל החיים.

2. הכנת 15% פתרון HF

הערה: HF הוא חומר כימי מסוכן ויש להתייחס אליהם בזהירות. זה גורם איטי, מתמשך, ונזק עמוק לגוף לאחר חשיפה. HF לא בקלות לצרוב את העור כמו חומצות אחרות - ולא שהוא סופג במהירות לתוך העור וגורם לשלפוחיות עמוקות ונזק לעצמות. משמעות הדבר היא כי העצמות להיות שבירות ושלפוחיות כפלואור מגיב עם סידן. HF גם נקשר עם סידן חופשי המשמש בויסות עצבים ואיזון האוסמוטי של תאים, כך מחייב של סידן חופשי בגוף יכול להיות קטלני. זה הוא בעל חשיבות עליונה שהמשתמש הבא פרוטוקולי בטיחות מעבדה בעת שימוש HF, ומבטיח שהם יודעים את המיקום של ערכת העזרה הראשונה וHF hexafluorine (או ג'ל גלוקונאט סידן).

  1. הנח מיכל ניקה כימי פלסטיק עגול (H: 55 מ"מ, D: 170 מ"מ) למנדף (כמו בסעיף 1). המכל חייב להיות מכסה פלסטיק שקוף. ראה סעיף 6 על איך לנקות את המכל לפני השימוש כימי.
  2. נקה את האזור סביב מיכל פלסטיק האזור במנדף כך פתרון HF יכול להיות מוכן ללא כל מכשולים בקרבת מקום.
  3. ליישם את כל הציוד האישי ההגנה (PPE).
  4. זהירות: להוסיף 50 מיליליטר של HF 100 מיליליטר המים DI (H 2 O) במכל.
  5. זהירות: להוסיף 20 מיליליטר של חומצה הידרוכלורית (HCl) למכל ולערבב H 2 O: HF: פתרון HCl באמצעות פינצטה פלסטיק. יש לשטוף ביסודיות לאחר מכן פינצטה.
  6. זהירות: מניחים את המכסה על מיכל הפלסטיק ולאפשר solutiעל להסתפק בשעה 1. במהלך תקופה זו, אדי HF יהיו לדחוס על המכסה.
  7. כראוי לתייג את המכל, ולהבהיר שהוא מכיל HF.
    הערה: פתרון HF יימשך 1-2 חודשים עם שימוש כבד. לכן, אין צורך להחליף את הפתרון בכל פעם מדידה היא שיש לבצע.

3. כיול של בוחן לכל החיים

  1. אתר לפחות 6 פרוסות סיליקון של התנגדות ומוליכות ידועות. באופן אידיאלי טווח ההתנגדות צריך להקיף .1-100 Ω סנטימטר.
  2. במחשב, פתח את קובץ כיול בוחן לכל החיים. הזן את ההתנגדות של כל רקיק בטבלה ולאחר מכן לחץ על '# עדכון של הוופלים ".
  3. לחץ על הכפתור "קבל נתונים" בקובץ הכיול והזן את הפרטים של הבוחן לכל החיים.
  4. ליישם את כל PPE ההכרחי.
  5. זהירות: מניחים את מיכל הפלסטיק מלא בפתרון HF על הבמה בוחן החיים ומיקומו על הסליל אינדוקטיביים (Bluאזור המעגל האלקטרוני).
  6. כאשר יתבקש למדוד את "המתח באוויר" במחשב, למדוד את המתח של פתרון HF על ידי לחיצה על הכפתור 'אישור'. במקרה זה, האוויר הוחלף על ידי המוליכות של פתרון HF.
  7. זהירות: הסר בזהירות את המכל מלא בHF מהבמה ולמקם אותו על ספסל מנדף. מוציא בזהירות את המכסה.
  8. זהירות: כאשר המכסה הוסר מיכל, לטבול את פרוסות סיליקון הראשונות לפתרון HF באמצעות פינצטה פלסטיק. מניחים את המכסה בחזרה על המכל.
  9. זהירות: מניחים את מיכל הפלסטיק בחזרה לבמה בוחן החיים ומיקומו על הסליל אינדוקטיביים. ודא פרוסות סיליקון היא מרוכזות מעל הסליל (אזור העיגול הכחול).
  10. כאשר יתבקש למדוד את "מתח המדגם 'במחשב, לחץ על הכפתור' אישור 'שוב. הסר את המכל מהבמה ולמקם אותו על ספסל מנדף.
  11. זהירות: זהירות r emove פרוסות סיליקון מפתרון HF באמצעות פינצטה פלסטיק ולשטוף את הרקיק בכוסות השטיפה ייעודיות. האם שטיפה סופית תחת הברז במנדף.
  12. זהירות: מניחים את המכסה חזרה למכל, ומקם את המכל בחזרה לבמה בוחן לכל החיים.
  13. חזור על שלבים 3.6-3.12 עד שכל הדגימות שנמדדו.
  14. ברגע שכל הדגימות שנמדדו, לחץ על הכפתור "נתוני Fit" בקובץ הכיול. זה יתאים עקומה פרבולית לנתונים שנמדדו ולספק מקדמי כיול, B ו- C שהם ספציפיים להתקנה זו.
  15. במחשב, פתח את קובץ בוחן חיים ולחץ על הכרטיסייה 'ההגדרות'. הזן במקדמי הכיול החדשים, B ו- C להתקנת HF. שמור את הקובץ תחת שם חדש.
    הערה: התקנת HF דורשת כיול רק כל 6 חודשים. לכן, אין צורך לכייל את ההתקנה בכל פעם מדידה היא שיש לבצע.
jove_title "> 4. רטוב טיפול הכימי של הסיליקון ופלים לפני המדידה

  1. הכן הסטנדרטי 1 נקי (SC 1).
    1. זהירות: במנדף בסיסי שהוקצה, להוסיף 185 מיליליטר של אמוניום הידרוקסיד (OH 4 NH) ל1,295 מיליליטר של מים די בכוס זכוכית 2 ליטר.
    2. זהירות: מקום הכוס על צלחת חמה ולחמם את H 2 O: פתרון OH NH 4 לטמפרטורה של ~ 50 ° C. השתמש בזכוכית שעון כדי לכסות את הכוס.
    3. זהירות: לאחר 2 O H: הגיע NH 4 OH פתרון טמפרטורה של ~ 50 ° C, להוסיף 185 מיליליטר של מי חמצן (H 2 O 2) וממשיך לחמם עד שהטמפרטורה מגיעה ~ 75 מעלות צלזיוס. H 2 O זה: NH 4 OH: H 2 O 2 פתרון ידוע כ1 SC.
      הערה: SC 1 יש לשנות יומית לפרוסות סיליקון ביעילות נקיות.
  2. הכן הסטנדרטי 2 נקיים (SC 2).
    1. זהירות: בחומצה הוקצה מנדף,להוסיף 185 מיליליטר של HCl ל1,295 מיליליטר של מים די בכוס זכוכית 2 ליטר.
    2. זהירות: מקום הכוס על צלחת חמה ולחמם את H 2 O: פתרון HCl לטמפרטורה של ~ 50 ° C. השתמש בזכוכית שעון כדי לכסות את הכוס.
    3. זהירות: ברגע שH 2 O: הגיעה פתרון HCl טמפרטורה של ~ 50 ° C, להוסיף 185 מיליליטר של H 2 O 2 וממשיך לחמם עד שהטמפרטורה מגיעה ~ 75 מעלות צלזיוס. H 2 O זה: HCl: H 2 O 2 פתרון ידוע כSC 2.
      הערה: שינוי SC 2 יומי לפרוסות סיליקון ביעילות נקיות.
  3. הכן את פתרון תחריט סיליקון.
    1. במנדף בסיסי שהוקצה, להוסיף 1,600 מיליליטר של הידרוקסיד tetramethylammonium (TMAH) לכוס זכוכית 2 ליטר כימי נקייה. אנא ראה סעיף 6 על איך לנקות את הכוס לפני השימוש כימי.
    2. מניחים את הכוס על צלחת חמה ולחמם את פתרון TMAH לטמפרטורה של 85 ~6; ג. השתמש בזכוכית שעון כדי לכסות את הכוס.
      הערה: פתרון TMAH לא צריך שינוי עד שהוא מתחיל להתגבש, כלומר, לאחר 1 חודש.
  4. לבצע את הטיפול הכימי הרטוב.
    1. דגימות טען לעריסת קוורץ ומניח אותם בפתרון HF קהילתי במעבדה. הריכוז הוא לא קריטי.
    2. לאחר ~ 10 שניות או פעם אחת דוגמאות להיות הידרופובי (למשוך יבש), להסיר את העריסה מפתרון HF ולשטוף באמצעות 3 כוסות מלאות במי DI.
    3. להעביר את העריסה של הוופלים למנדף בי 1 SC הוכן. כאשר 1 SC התייצב ב ~ 75 מעלות צלזיוס, לטבול לאט ערש הוופלים ל1 SC.
    4. נקה את הוופלים בSC 1 במשך 10 דקות.
    5. לאחר 10 דקות חלפו, להסיר את העריסה של הוופלים מיום 1 בSC ולשטוף אותם תוך שימוש בשלוש כוסות זכוכית 2 ליטר מלאים במי DI. כימי נקי כוסות זכוכית אלה לפני מילוי אותם עם מים די. אנא ראה סעיף 6 באיך לנקות כימי הכוסות.
    6. לאחר השטיפה, למקם את הדגימות לפתרון HF אשר מוקדש רק לעיבוד SC 1 הודעה. הריכוז הוא לא קריטי.
    7. לאחר ~ 10 שניות או פעם אחת דוגמאות להיות הידרופובי (למשוך יבש), להסיר את העריסה מפתרון HF ולשטוף באמצעות 3 כוסות מלאות במי DI. השתמש באותו כוסות כמו בשלב 4.4.5.
    8. להעביר את העריסה של הוופלים למנדף בי SC 2 הוכן. כאשר SC 2 התייצב ב ~ 75 מעלות צלזיוס, לטבול לאט ערש הוופלים לSC 2.
    9. נקה את הוופלים בSC 2 במשך 10 דקות.
    10. לאחר 10 דקות חלפו, להסיר את העריסה של הוופלים מSC 2 ולשטוף אותם באמצעות 3 כוסות מלאות במי DI. השתמש באותו כוסות כמו בשלב 4.4.5.
      הערה: ערש הוופלים יכול להיות מאוחסן באחת מכוסות השטיפה מלאות במים DI עד ליום הבא.
    11. לאחר השטיפה, למקם את הדגימות לפתרון HF אשר מוקדשת רק להודעהעיבוד SC 2. הריכוז הוא לא קריטי.
    12. לאחר ~ 10 שניות או פעם אחת דוגמאות להיות הידרופובי (למשוך יבש), להסיר את העריסה מפתרון HF ולשטוף באמצעות 3 כוסות מלאות במי DI. השתמש באותו כוסות כמו בשלב 4.4.5.
    13. להעביר את העריסה של הוופלים למנדף בי פתרון TMAH הוכן. כאשר פתרון TMAH התייצב ב ~ 85 מעלות צלזיוס, לטבול לאט ערש הוופלים לפתרון TMAH.
    14. לחרוט הוופלים בTMAH במשך 5 דקות. זו תסיר ~ 5 מיקרומטר של סיליקון.
    15. לאחר 5 דקות חלפו, להסיר את העריסה של הוופלים מפתרון TMAH ולשטוף אותם באמצעות 3 כוסות מלאות במי DI. השתמש באותו כוסות כמו בשלב 4.4.5. יותר מ -3 שטיפות ייתכן שתידרש כTMAH היא די 'דביקות'.
    16. להעביר את העריסה של הוופלים במי DI למנדף בי הניסוי כבר התקנה. ראה סעיף 1.1.
    17. מדוד את פרוסות סיליקון מוכנות בתוך 2 שעות לאחר STEעמ '4.4.16.

5. מדידת נוהל

  1. ליישם את כל PPE ההכרחי.
  2. מלא שתי כוסות פלסטיק 2 ליטר עם מים די ולמקם אותם במנדף. אלה ישמשו לשטיפה לאחר מדידת דגימות סיליקון.
  3. הנח פינצטה פלסטיק לתוך כוס ריקה 500 מיליליטר פלסטיק ומקום בתוך מנדף ליד כוסות השטיפה. פינצטה אלה תשמש לטיפול בדגימות סיליקון.
  4. במחשב, פתח את קובץ בוחן לכל החיים. ודא שהקובץ מכיל מקדמי הכיול הנכונים להתקנת מדידת HF. ראה סעיף 3.
  5. בקובץ בוחן החיים, לבחור את המצב "חלוף". הזן את הפרטים של פרוסות סיליקון להימדד, למשל, עובי, התנגדות וסוג dopant.
  6. זהירות: מקום המכל (מיכסה על) מלאה בHF על הבמה של בוחן החיים ולמרכז אותו על הסליל אינדוקטיביים (אזור העיגול הכחול). בואו להתיישב הפתרון ל1 דקות.
  7. במחשב, לחץ על הכפתור "אפס המכשיר" בקובץ בוחן לכל החיים. זה יהיה למדוד את המתח של הפתרון.
    הערה: עם זמן, מתח הפתרון יקטן בגלל ההרכב של הפתרון משתנה עם זמן. בלי קשר לזה, פתרון HF לא מראה כל השפלה באיכות passivating, וזו הסיבה שהפתרון יכול לשמש במשך 1-2 חודשים מבלי שהשתנה.
  8. זהירות: הסר בזהירות את המכל מהשלב בוחן חיים ולמקם אותו על ספסל מנדף.
  9. זהירות: הסר בזהירות את המכסה מיכל מלא בפתרון HF. אם יש איזה עיבוי על המכסה, לשטוף בזהירות את המכסה במי DI באמצעות ברז במנדף.
  10. זהירות: לטבול את פרוסות סיליקון הראשונות לפתרון HF בזהירות. באמצעות פינצטה הפלסטיק, לחץ קל כלפי מטה על פרוסות סיליקון כדי לוודא שהוא יושב על החלק התחתון של המכל.
  11. יש לשטוף את פינצטהים ולהציב אותם בחזרה לתוך כוס פלסטיק 500 מיליליטר הריקה.
  12. זהירות: בזהירות להניח את המכסה בחזרה את המכל ולאחר מכן למקם את המכל על הבמה בוחן לכל החיים. ודא פרוסות סיליקון ממוקמת מעל הסליל אינדוקטיביים (אזור העיגול הכחול).
  13. יש לשטוף ולייבש את הכפפות שלך. הסר אותם לפני הפעלת המחשב.
  14. אם אור הניאון במנדף הוא על, זה חייב להיות כבוי לפני מדידה היא להתנהל. אור המינימום נדרש בעת המדידה.
  15. לעבור מנורת ההלוגן ב, ולוודא שהוא מאיר את פרוסות סיליקון באמצעות המכסה של מיכל הפלסטיק. זמן דקות 1 (הזמן המדויק אינו קריטי).
  16. במהלך תקופת ההארה, לחץ על הכפתור 'מדוד' בקובץ החיים במחשב. חלון קטן "נתונים לוקחים 'שכותרתו יופיע.
  17. ב'לוקח נתונים "חלון, הקלד שם עבור הקובץ. של "מיצוע מדגם 'תחתהנבחר 10.
  18. כאשר פרוסות סיליקון כבר מוארות דקות 1, לעבור את מנורת ההלוגן ולחץ מייד על הכפתור 'הממוצע' בחלון 'הנתונים לוקחים ". בוחן החיים יהבהב 10 פעמים בממוצע והמדידות לכל החיים.
    הערה: לאחר מנורת ההלוגן כבויה, פסיבציה של פרוסות סיליקון תתחיל לבזות, ולכן חשוב למדוד מייד לאחר תאורה כדי להשיג את התוצאות הטובות ביותר.
  19. כאשר המיצוע הוא מלא, לחץ על הכפתור 'אישור' בחלון 'הנתונים לוקחים ".
  20. אם נדרש מדידה נוספת, חזור על שלבים 5.15-5.18.
  21. זהירות: ברגע המדידה היא מלאה, להסיר את המכל מהשלב בוחן חיים ולמקם אותו על ספסל מנדף.
  22. זהירות: הסר בזהירות את המכסה מיכל מלא בפתרון HF. אם יש איזה עיבוי על המכסה, לשטוף את המכסה בזהירות במי DI באמצעות ברזבמנדף.
  23. זהירות: הסר בזהירות את פרוסות סיליקון מפתרון HF באמצעות פינצטה פלסטיק ולשטוף את הרקיק בכוסות השטיפה ייעודיות. האם שטיפה סופית תחת הברז במנדף.
  24. אם יותר דגימות ימדדו, חזור על שלבים 5.10-5.23.
  25. ברגע שכל הדגימות שנמדדו, להבטיח את המכסה ממוקמת על המכל ולאחסן את פתרון HF במנדף. ודא את המכל מסומן כראוי.
  26. יש לשטוף את כל הכוסות ופינצטה ולאחסן אותם במקומות שהוקצו להם במעבדה.
  27. לאפשר בוחן החיים להישאר במנדף עבור שעה 1 לאחר שימוש ולאחר מכן להסיר אותו ממכסת מנוע קטר.

6. ניקוי כימי של כוסות ומיכלים

  1. במנדף בסיסי שהוקצה, להכין פתרון 1 SC כפי שמתואר בסעיפים 4.1.1-4.1.4.
  2. , לכוסות ומכולות כימיים נקיות לשפוך את פתרון SC 1 לכוסות / המכולות. כוסות can לנקות רק אחד בכל פעם.
  3. תן הפתרון לנקות את הכוס / המכל במשך 10 דקות. אם הכוס / המכל פלסטיק, זה לא יכול להיות ממוקם על צלחת חמה, ולכן הפתרון SC 1 יהיה מגניב בנקי. זה לא ישפיע על תהליך הניקוי.
  4. , לאחר 10 דק 'לשפוך את הפתרון SC 1 לעוד כוס / מיכל גם אם הם דורשים ניקוי. אחרת לתת הפתרון SC 1 מגניב בכוס גדולה. ברגע שהתקרר, יכול להיות שפכו 1 SC בכיור עם מים זורמים.
  5. יש לשטוף SC 1 ניקה כוס / מיכל במי DI.
  6. במנדף חומצה הוקצתה, להכין פתרון SC 2 כפי שתואר בסעיפים 4.2.1-4.2.4.
  7. יוצקים את פתרון 2 SC לתוך כוס / מיכל מצעד 6.5. אפשר הפתרון לנקות את הכוס / המכל במשך 10 דקות.
  8. , לאחר 10 דק 'לשפוך את פתרון SC 2 לעוד כוס / מיכל גם אם הם דורשים ניקוי. אחרת לתת פתרון SC 2 מגניב בכוס גדולה. ברגע שהתקררו, SC 2 ניתן ניתך לאהוא הכיור עם מים זורמים.
  9. יש לשטוף SC 2 כוס / מיכל ניקה במי DI. הכוס / המכל עכשיו ניקה כימי.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

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

איור 1 א מציג סכמטי ואיור 1b מציג תצלום של ההתקנה הניסיונית. כאשר פרוסות סיליקון היא שקועים לתוך תמיסת HF, ממוקם בהמשך לבמה בוחן חיים ומדידה מתבצעת (לפני ההארה), עקומת חיים שהוא מוגבל על ידי רקומבינציה משטח יגרמו, כפי שמוצגים על ידי המשולשים הכחולים באיור 2. עם זאת, כאשר המדגם הוא מואר דקות 1 (בעודי שקוע בHF), כפי שמוצג באיור 1, ומדידה מתבצעת מייד לאחר הארה, עלייה בחיים תתרחש, כפי שמוצג על ידי העיגולים האדומים

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

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

היישום המוצלח של טכניקת מדידת החיים סיליקון בתפזורת שתוארה לעיל מבוסס על שלושה שלבים קריטיים, (i) כימי ניקוי ותחריט פרוסות סיליקון, (ii) טבילה בתמיסת 15% HF וכן (iii) תאורה 1 דקות 17, 18,19. ללא צעדים אלה, החיים בתפזורת שלא ניתן למדוד בודאות.

כטכניקת המדידה מתבצעת על RT, איכות פסיבציה המשטח היא רגישה מאוד לזיהום פני השטח (מתכות, סרטים אורגניים). כך כדי להסיר ביעילות מזהמי משטח, פתרון SC 1 משמש (2<...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

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

למחברים אין מה לחשוף.

תודות

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

תוכנית זו נתמכה על ידי ממשלת אוסטרליה באמצעות הסוכנות האוסטרלית לאנרגיה מתחדשת (ARENA). האחריות לדעות, למידע או לעצות המובעות כאן אינה מקובלת על ממשלת אוסטרליה.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
חומצה הידרופלואורית (48%)Merck Millipore,    http://www.merckmillipore.com/AU/en/product/Hydrofluoric-acid-48%25,MDA_CHEM-1003341003340500מזיק ורעיל. ניתן להשתמש בכל ספק בתנאי שהכימיקל הוא בדרגת ריאגנט אנליטי (AR).
חומצה הידרוכלורית 32%, ARACI Labscan, http://www.rcilabscan.com/modules/productview.php?product_id=1985107209מזיק ורעיל. ניתן להשתמש בכל ספק בתנאי שהכימיקל הוא בדרגת ריאגנט אנליטי (AR).
אמוניה (30%) תמיסה ARChem-supply, https://www.chemsupply.com.au/aa005-500mAA005מזיקה ורעילה. ניתן להשתמש בכל ספק בתנאי שהכימיקל הוא בדרגת ריאגנט אנליטי (AR).
מי חמצן (30%)Merck Millipore, http://www.merckmillipore.com/AU/en/product/Hydrogen-peroxide-30%25,MDA_CHEM-1072091072092500מזיק ורעיל. ניתן להשתמש בכל ספק בתנאי שהכימיקל הוא בדרגת ריאגנט אנליטי (AR).
טטרמתילאמוניום הידרוקסיד (25% ב-H2O)J.T Baker, https://us.vwr.com/store/catalog/product.jsp?product_id=45629925879-03מזיק ורעיל. ניתן להשתמש בכל ספק בתנאי שהכימיקל הוא בדרגת ריאגנט אנליטי (AR).
מיכל פלסטיק עגול 640 מ"לSistema, http://sistemaplastics.com/products/klip-it-round/640ml-roundזהו מיכל טוב לאחסון תמיסת 15% HF בו.
בודק WCT-120 לכל החייםSinton Instruments, http://www.sintoninstruments.com/Sinton-Instruments-WCT-120.html
תחנת עבודה של Dell עם Microsoft Office Pro, כרטיס רכישת נתונים ותוכנה כולל תוכנת Sinton תחת רישיון קיים.Sinton Instruments, http://www.sintoninstruments.com
מנורה אופטית הלוגן, ELH 300 W, 120 VOSRAM Sylvania, http://www.sylvania.com/en-us/products/halogen/Pages/default.aspx54776ניתן להשתמש בכל מנורה מקבילה.
מקור מתחכוח תוצרת ביתניתן להשתמש בכל ספק כוח בתנאי שהוא יכול לייצר עד 90 וולט ו-1-5 אמפר.
מד מוליכותWTW, http://www.wtw.de/uploads/media/US_L_07_Cond_038_049_I_02.pdfLF330
ספק

מקורות

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

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה

בקש הרשאה

תגיות

TMAHBulk Lifetime

מאמרים קשורים