향상된 광 불산 패시베이션 : 벌크 실리콘 결함을 검출하기위한 민감한 기술
Summary
벌크 실리콘 결함 재조합 활성을 조사하기 위해 RT 액면 패시베이션 기술을 설명한다. 1 분 동안 15 % 불화 수소산 및 (iii) 조명 (I)에서 화학 세정 및 실리콘 에칭, 실리콘 (II) 침수 : 기술이 성공하기 위해서는 세 가지 중요한 단계가 필요합니다.
Abstract
절차가 제시된다 불산 (HF)에 웨이퍼를 침지 시켰을 때의 임시 표면 패시베이션 매우 높은 수준을 달성하여 실리콘 웨이퍼의 벌크 수명 (> 100 마이크로 초)을 측정한다. 이 절차에 의해 세 가지 중요한 단계는 벌크 수명을 달성하기 위해 요구된다. 우선, HF로 실리콘 웨이퍼를 침지하기 전에, 그들은 화학적으로 세정하고이어서 25 %의 테트라 메틸 암모늄 하이드 록 사이드 에칭. 둘째, 화학적으로 처리 된 웨이퍼는 HF와 염산의 혼합물로 채워진 커다란 플라스틱 용기 내에 배치하고 photoconductance (PC) 측정을위한 유도 코일을 통해 중심. 셋째, 표면 재결합을 억제하고 벌크 수명을 측정하기 위하여, 웨이퍼를 1 분 할로겐 램프를 사용하여 0.2 태양 조명되는, 조명은 스위치 오프되고, PC 측정 즉시 수행된다. 이 절차에 의해, 벌크 실리콘 결함의 특성을 정확하게 측정 할 수있다. 모피thermore, 그들의 농도 (<10 12cm -3) 낮을 때 민감한 RT 표면 패시베이션 기술은 벌크 실리콘의 결함을 조사하기위한 필수적 일 것으로 예상된다.
Introduction
높은 수명 (> 1 밀리 초) 단결정 실리콘 고효율 태양 전지 점점 더 중요 해지고있다. 매립 불순물의 재결합 특성을 이해하고, 그리고 중요한 주제로 남아있다. 그로운 – 인 결함의 재조합 활성을 조사하기위한 가장 널리 사용되는 방법 중 하나는 photoconductance 방법 1이다. 이 기술에 의해, 따라서 그것은 어려운 성장의 결함 재결합 특성을 조사하기 위하여, 벌크 재결합 완전히 분리면에 종종 어렵다. 다행히도 <5cm / sec로 매우 낮은 유효 표면 재결합 속도 (S의 EFF)를 달성하고, 따라서 표면 재결합을 효과적으로 억제 할 수있는 여러 유전 필름이 존재한다. (2), 산화 알루미늄 (Al2O3) (3)과 비정질 실리콘 (-Si : H) 4 : 이것들은 실리콘 질화물 (SiN으로 H는 X)이다. 증착 및이들 유전체 박막의 온도 (~ 400 °의 C)을 충분히 nealing 것은 영구적 Grown-in 결함의 재조합 활성을 해제하지 않도록 낮은 것으로 간주된다. 이것의 예로는 6 결함 철 – 붕소, 붕소와 산소 5이다. 그러나, 최근은 n 개의 타입 초크 랄 스키 (CZ) 실리콘 공공 산소와 공공 인 결함이 완전히 250-350 ° C 7,8의 온도에서 비활성화 할 수 있습니다 것으로 나타났습니다. 마찬가지로 부동 존 (FZ) P의 형 실리콘의 결함은 ~ 250 ° C (9)에서 비활성화 밝혀졌다. 따라서, 플라즈마 강화 화학 기상 증착 (PECVD) 및 원자 층 증착 (ALD)과 같은 종래의 패시베이션 기술은 벌크 성장 결함을 검사하는 표면 재결합을 억제하기에 적합하지 않을 수있다. 또한, 죄가 X : H 및-시를 : H 필름은 수소 10, 11을 통해 벌크 실리콘 결함을 비활성화하는 것으로 나타났다. 따라서 재조합 O 활동을 조사 F는 어른의 결함, RT 표면 보호 기술은 이상적 일 것이다. 습식 표면 패시베이션은 이러한 요구 사항을 충족.
1990 Horanyi 등 알. S의 EFF <10cm / 초 12을 달성 요오드 에탄올에 실리콘 웨이퍼가 침지 (IE) 용액은 실리콘 웨이퍼 패시베이션하는 방법을 제공하는 것이 보였다. 2007 년 마이어 등. 2009 CHHABRA가 외. 5cm의 S의 EFF / 초는 실리콘 웨이퍼를 침지함으로써 달성 될 수 있음을 증명하면서 요오드 메탄올 (IM) 솔루션, 7cm / 초 (13)의 표면 재결합을 감소시킬 수 있음을 보여 주었다 quinhydrone – 메탄올 (QM) 솔루션 14, 15에서. IE, IM 및 QM 해결책에 의해 달성이 우수한 표면 보호에도 불구하고, 그것들은 고순도 실리콘 웨이퍼의 벌크 수명을 측정하기위한 적절한 표면 패시베이션 (S EFF <5cm / 초)을 제공하지 않는다.
NT "> 또 다른 수단은 HF 산에 실리콘 웨이퍼를 침지시켜 표면 패시베이션 높은 수준된다 달성했다. 실리콘 웨이퍼 패시베이션하는 HF를 사용하는 개념은 제 Yablonavitch 등에 의해 소개되었다. 기록 낮은 S eff를 입증 1986 년 0.25 ± 0.5 cm / 초 16. 우수한 표면 보호 높은 저항 웨이퍼에 도달했지만, 우리는 따라서 지속적으로 달성함으로써 불확실성을 제한 할 수 있습니다. 따라서 수명 측정에 큰 불확실성을 추가, 비 반복 될 수있는 방법을 발견했다 매우 낮은 S의 EFF는 (~ 1cm / 초), 우리는 세 가지 중요한 단계를 포함 새로운 HF 패시베이션 기술 (I) 화학적 세정 및 실리콘 웨이퍼의 에칭을, 15 %의 HF 용액에서 (ⅱ) 침지 및 (iii)을 개발했다 조명이 1 분 (17, 18)에 대한.이 절차는 위에서 설명한 기존 PECVD 및 ALD 증착 기술에 비해 간단하고 효율적인 시간 양이다.Protocol
Representative Results
Discussion
상기 벌크 실리콘 수명 측정 기술의 성공적인 구현은 세 개의 주요 단계, (I)와 화학적으로 1 분 17 15 % HF 용액 및 (iii) 조도 (ⅱ)의 침지, 세척 및 실리콘 웨이퍼를 에칭에 기반 (18, 19). 이러한 단계없이 벌크 수명은 어느 확실히 측정 할 수 없다.
측정 기술은 RT에서 수행되는 바와 같이, 표면 패시베이션 품질 표면 오염 (금속, 유기 막)에 매우 민감하다. (: NH 4…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This program has been supported by the Australian Government through the Australian Renewable Energy Agency (ARENA). Responsibility for the views, information or advice expressed herein is not accepted by the Australian Government.
Materials
| Hydrofluoric acid (48%) | Merck Millipore, http://www.merckmillipore.com/AU/en/product/Hydrofluoric-acid-48%25,MDA_CHEM-100334 | 1003340500 | Harmful and toxic. Any supplier could be used provided the chemical is Analytical Reagent (AR) grade. |
| Hydrochloric acid 32%, AR | ACI Labscan, http://www.rcilabscan.com/modules/productview.php?product_id=1985 | 107209 | Harmful and toxic. Any supplier could be used provided the chemical is Analytical Reagent (AR) grade. |
| Ammonia (30%) Solution AR | Chem-supply, https://www.chemsupply.com.au/aa005-500m | AA005 | Harmful and toxic. Any supplier could be used provided the chemical is Analytical Reagent (AR) grade. |
| Hydrogen Peroxide (30%) | Merck Millipore, http://www.merckmillipore.com/AU/en/product/Hydrogen-peroxide-30%25,MDA_CHEM-107209 | 1072092500 | Harmful and toxic. Any supplier could be used provided the chemical is Analytical Reagent (AR) grade. |
| Tetramethylammonium hydroxide (25% in H2O) | J.T Baker, https://us.vwr.com/store/catalog/product.jsp?product_id=4562992 | 5879-03 | Harmful and toxic. Any supplier could be used provided the chemical is Analytical Reagent (AR) grade. |
| 640 mL round plastic container | Sistema, http://sistemaplastics.com/products/klip-it-round/640ml-round | N/A | This is a good container for storing the 15% HF solution in. |
| WCT-120 lifetime tester | Sinton Instruments, http://www.sintoninstruments.com/Sinton-Instruments-WCT-120.html | N/A | |
| Dell workstation with Microsoft Office Pro, Data acquisition card and software including Sinton Software under existing license. | Sinton Instruments, http://www.sintoninstruments.com | N/A | |
| Halogen optical lamp, ELH 300W, 120V | OSRAM Sylvania, http://www.sylvania.com/en-us/products/halogen/Pages/default.aspx | 54776 | Any equivalent lamp could be used. |
| Voltage power source | Home made power supply | N/A | Any power supply could be used provided it can produce up to 90 Volts and 1-5 Amps. |
| Conductivity meter | WTW, http://www.wtw.de/uploads/media/US_L_07_Cond_038_049_I_02.pdf | LF330 |
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