ライト強化フッ酸不動態化：バルクシリコン欠陥を検出するための高感度テクニック

この手順の全体的な目標は、表面の再結合を阻害するために室温の表面パッシベーション法を使用し、バルクシリコン欠陥を正確に特性評価できるようにすることです。この方法は、非常に高効率の太陽電池に必要な高純度シリコンウェーハの寿命を制限する欠陥を理解するのに役立ちます。この手法の主な利点は、室温で実施できるため、測定中にバルクシリコン欠陥の再結合活性が変化しないことです。

この手法の意味するところは、他の手法では測定が非常に困難な低濃度で存在するバルクシリコン欠陥の再結合活性の測定にまで及びます。一般に、この方法に不慣れな人は、高純度のDI水と化学洗浄手順の要件が最初に理解されていないため、手順を段階的に実行することが不可欠であるため、苦労します。フッ化水素酸の調製に関するバイタルノートを含む溶液調製、および一般的なセットアップと機器のキャリブレーション手順はすべてテキストプロトコールに記載されています。

これらの目的を達成したら、化学処理を使用してシリコンウェーハの洗浄を進めます。まず、サンプルをクォーツクレードルにロードします。次に、クレードルを一般的な使用を目的としたフッ化水素酸浴に移します。

約10秒後、サンプルは疎水性になります。それらを浴槽から取り出し、3つの脱イオン水浴に通して洗い流します。次に、ドラフトで、摂氏75度に保たれたSC1溶液にクレードルをゆっくりと浸します。

治療を10分間行かせます。その間、化学的に洗浄された3つの2リットルのビーカーに脱イオン水を入れます。SC1処理後、サンプルを3つのウォーターバスに通して洗い流します。

次に、サンプルを専用のフッ化水素酸浴に約10秒間浸します。次に、3つの新鮮な脱イオン水浴を使用してサンプルを洗い流します。次に、サンプルをSC2溶液を調製したドラフトに移し、摂氏75度に安定して加熱します。

サンプルをSC2溶液に10分間浸します。SC2処理後、3つの脱イオン水浴を使用してサンプルを洗い流します。必要に応じて、サンプルを最後のウォーターバスに一晩置いておきます。

すすぎ後、サンプルを別の専用のフッ化水素酸浴に10秒間浸します。再度、サンプルを3つの新鮮な脱イオン水浴に通してすすぎます。次に、サンプルをヒュームフードに運び、TMAH溶液を摂氏約85度に安定して加熱し、サンプルをTMAH溶液にゆっくりと浸してウェーハをエッチングします。

それらを5分間反応させて、約5ミクロンのシリコンを取り除きます。次に、少なくとも3つの脱イオン水浴を使用して、粘着性のあるTMAH溶液を洗い流します。同じリンスビーカーをここで再利用できます。

すすぎたら、2時間以内に測定を進めてください。このプロセスはヒュームフードの下で行われます。準備として、2つの2リットルのプラスチックビーカーに脱イオン水を入れます。

また、サンプルを処理するために、フードにプラスチック製のピンセットを準備します。コンピュータで、フッ化水素酸測定セットアップの正しい校正係数を含むライフタイムテスターファイルを開きます。モードオプションからトランジェントを選択し、ウェーハの変数の説明を入力します。

次に、フッ化水素酸容器の蓋を慎重に固定し、誘導コイルの位置を表す青い円の中央にあるライフタイムテスターステージに移動します。溶液が約1分間落ち着くのを待ってから、先に進みます。次に、コンピューターで「Zero Instrument」ボタンをクリックして、溶液の電圧を測定します。

測定後、フッ化水素酸容器を慎重にドラフトベンチに戻します。そこで、蓋を取り外し、ヒュームフードの水道栓からのDI水で蓋の結露を洗い流します。次に、ピンセットを使用して、1枚のウェーハをフッ化水素酸浴に移します。

ウェーハをバスの底まで軽く押し下げます。次に、蓋を元に戻し、容器を慎重にライフタイムテスターに戻しますtage。ウェーハを誘導コイルの中央に配置します。

測定を行う前に、ドラフトライトがオフになっていることを確認してください。次に、ハロゲンランプのスイッチを入れてシリコンウェーハを照らし、約1分間点灯し続けます。照明期間中、ソフトウェアで[測定]ボタンをクリックします。

その後、ソフトウェアはデータの取得を開始します。プロンプトにファイル名を入力し、[サンプル平均化]オプションを10に設定します。約1分間点灯したら、ランプを消灯し、すぐにデータ取得ウィンドウのアベレージボタンをクリックします。

ソフトウェアは10回の測定を実行します。次に、[OK] をクリックします。次に、容器を慎重にドラフトベンチに戻し、蓋を慎重に取り外し、ウェーハを慎重に取り外します。テストしたウェーハを専用のリンスビーカーで洗い流し、ヒュームフードのDIウォータータップを使用して最終すすぎを行います。

次に、テストしたウェーハを保管し、測定するシリコンウェーハごとにこのプロセスを繰り返します。実験後、テキストプロトコルに記載されているクリーンアップの指示に従ってください。記載されたプロトコルに従って、シリコンウェーハを処理し、エッチングし、フッ化水素酸に浸漬し、光伝導性ツールを使用して測定すると、青色の三角形で見られるように、表面再結合結果によって制限される寿命曲線

フッ化水素酸浴に浸漬したシリコンウェーハをハロゲンランプで1分間照射し、照射直後に光伝導度測定を行うと、赤丸で見るように寿命が大幅に延びます。この寿命の延長は、表面の再結合の減少によるものです。表面の不動態化は、ハロゲンランプを消してから数秒以内に劣化し始めました。

青い円は、照明後1分間待った結果を示しています。このビデオを見れば、フッ化水素酸浴を使用してシリコンウェーハのバルク寿命を測定する方法、特に測定前にウェーハを処理する方法、光源を使用して表面パッシベーションを活性化する方法、および照明直後の寿命を測定する方法について十分に理解できるはずです。一度習得すると、この手法はウェーハあたり2〜3分で実行できます。

ただし、測定用のウェーハの準備には1時間かかるため、ウェーハのバッチを測定するのは時間効率が良いです。この手順を試行する際には、非常に良好な表面パッシベーションを一貫して達成し、バルク欠陥を検出して特性評価できるようにするためには、シリコンウェーハを清潔に保つ必要があることを覚えておくことが重要です。フッ化水素酸の取り扱いは非常に危険である可能性があり、この技術を実行する際には、個人用保護具の着用や手順のステップバイステップに従うなどの予防措置を常に講じる必要があることを忘れないでください。