Luz reforçada Passivation ácido fluorídrico: uma técnica sensível para a detecção de defeitos de silício em massa
Summary
A RT técnica passivation superfície do líquido para investigar a atividade de recombinação de defeitos de silício em massa é descrito. Para que a técnica seja bem sucedido, três passos críticos são necessários: (i) a limpeza química e corrosão de silício, (ii) a imersão de silício em 15% de ácido fluorídrico e (iii) iluminação durante 1 min.
Abstract
Um procedimento para medir o tempo de vida maior (> 100 ms) de pastilhas de silício por atingir temporariamente um nível muito elevado de passivação da superfície, quando as bolachas de imersão em ácido fluorídrico (HF) é apresentada. Por este procedimento três passos críticos são necessários para atingir o tempo de vida maior. Em primeiro lugar, antes da imersão de placas de silício em HF, eles estão quimicamente limpas e subsequentemente gravado em 25% de hidróxido de tetrametilamónio. Em segundo lugar, as pastilhas tratadas quimicamente são então colocadas num recipiente de plástico grande preenchido com uma mistura de HF e ácido clorídrico, e, em seguida, centrada sobre uma bobina indutiva para medições photoconductance (PC). Em terceiro lugar, para inibir a recombinação de superfície e medir o tempo de vida em massa, as bolachas são iluminados em 0.2 sóis para 1 min usando uma lâmpada de halogéneo, a iluminação é desligada, e uma medição PC é imediatamente retirado. Por este procedimento, as características de defeitos de silício em massa pode ser determinado com precisão. PeleThermore, antecipa-se que uma técnica de RT sensível passivação de superfície será imperativo pela análise de defeitos de silício em massa quando a sua concentração é baixa (<10 12 cm -3).
Introduction
Alta vida (> 1 ms) silício monocristalino está se tornando cada vez mais importante para as células solares de alta eficiência. Compreender as características de recombinação de impurezas embarcados tem sido, e continua a ser um tema importante. Uma das técnicas mais largamente usadas para examinar a actividade de recombinação de defeitos em adultos é através de um método photoconductance 1. Por meio desta técnica é muitas vezes difícil de superfície completamente separada da recombinação grandes quantidades, tornando-se assim difícil de examinar as características de recombinação de defeitos em adultos. Felizmente existem várias películas dieléctricas que pode atingir velocidades muito baixas de recombinação eficaz da superfície (s) de eff <5 cm / seg, e, assim, inibem eficazmente a recombinação superfície. Estes são, de nitreto de silício (sen x: H) 2, óxido de alumínio (Al 2 O 3) 3 e de silício amorfo (a-Si: H) 4. A deposição e umnealing temperaturas (~ 400 ° C) destes filmes dieléctricos são considerados para ser suficientemente baixa para não desactivar permanentemente a actividade de recombinação do adulto em defeitos. Exemplos disso são o ferro-boro 5 e 6 de boro oxigênio defeitos. No entanto, recentemente, verificou-se que os defeitos de vacância de oxigênio e vaga-fósforo no n -tipo Czochralski (Cz) de silício pode ser completamente desativado em temperaturas de 250-350 ° C 7,8. Da mesma forma um defeito no flutuador-zone (FZ) de silício do tipo p foi encontrado para desativar a ~ 250 ° C 9. Portanto, as técnicas de passivação convencionais, tais como deposição de vapor químico de plasma melhorado (PECVD) e deposição de camada atómica (ALD) podem não ser adequados para a inibição da recombinação da superfície a analisar defeitos granel em adultos. Além disso, sen x: H e a-Si: H filmes foram mostrados para desactivar defeitos de silício em massa por meio de hidrogenação 10,11. Portanto, para examinar a actividade de recombinação S F-cultivadas em defeitos, uma técnica de passivação de superfície RT seria ideal. Wet passivation químicos de superfície cumpre este requisito.
Na década de 1990 Horányi et ai. Demonstraram que a imersão das bolachas de silício em soluções de iodo-etanol (IE) proporciona um meio para passivar bolachas de silício, conseguindo S ef <10 cm / seg 12. Em 2007 Meier et ai. Mostraram que o iodo-metanol soluções (IM) podem reduzir a recombinação superfície a 7 cm / seg de 13, enquanto em 2009 Chhabra et ai. Demonstraram que S ef de 5 cm / seg pode ser alcançado por imersão bolachas de silício em soluções 14,15 quinhydrone-metanol (QM). Apesar do excelente passivation superfície alcançado pelo IE, IM e soluções QM, eles não fornecem adequada passivation superfície (S ef <5 cm / s) para medir o tempo de vida maior parte dos wafers de silício de alta pureza.
nt "> Outro meio para atingir um alto nível de passivação de superfície é por imersão wafers de silício em ácido HF. A noção de usar HF para passivar wafers de silício foi introduzido pela primeira vez por Yablonavitch et al., em 1986, que demonstraram um recorde de baixa S ef de 0,25 ± 0.5 cm / s 16. Embora excelente passivation superfície foi atingido em wafers de alta resistividade, temos encontrado a técnica a ser não-repetível, acrescentando assim uma grande incerteza para a medição da vida. Portanto, para limitar a incerteza de forma consistente alcançar uma muito baixo S FEP (~ 1 cm / seg), desenvolvemos uma nova técnica de passivação HF que incorpora três passos críticos, (i) quimicamente a limpeza e decapagem de bolachas de silício, (ii) a imersão numa solução de HF a 15% e (iii) iluminação durante 1 min 17,18. Este procedimento é simples e eficiente do tempo em comparação com o tradicional PECVD e técnicas de deposição de ALD listados acima.Protocol
Representative Results
Discussion
A implementação bem-sucedida da técnica de medição de vida de silício em massa descrito acima é baseada em três passos críticos, (i) quimicamente limpeza e decapagem os wafers de silício, (ii) imersão em solução de HF a 15% e (iii) a iluminação para 1 min 17, 18,19. Sem estes passos, o tempo de vida em massa não pode ser mensurado com segurança.
À medida que a técnica de medição é conduzida a temperatura ambiente, a qualidade de passivação de superfície é…
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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