表面光電圧（SPV）少数キャリア拡散長法による流入シリコンPVウェーハのモニタリング

非接触AC表面光電圧法は、入射シリコンPVウェーハの少数拡散長を確実に測定できるように変更されています。のこぎりによる損傷を受けたウェーハ内の非常に低いSPV信号を克服するための変更には、3つの要素が含まれます。1つは注入レベルが低いという利点を維持する範囲での光束の増加、2つは信号対雑音比を高める平均化の増加による高周波光変調、3つは空乏層SPVを生成するための表面の熱前処理です。この手法は、のこぎりによる損傷のあるCzウェーハとMCウェーハの比較測定と、のこぎりによる損傷除去エッチング後の比較測定を使用してテストされます。拡散長L、鉄およびホウ素酸素欠陥濃度について、エッチング前とエッチング後に一貫して同様の結果が得られました。その結果、Lが約100µmの場合、0.1％という優れた再現性が実証されました。鉄とホウ素酸素の再現性データにより、e9原子/cm 3の低い範囲での欠陥検出限界を評価できます。私たちの知る限り、切ったばかりのこぎりで損傷したウェーハに対してこのような感度に匹敵する技術は他にありません。1 アプローチの概要表面光電位を利用したマイノリティキャリアの拡散長の測定は、結晶成長の清浄度を評価するための重金属汚染や微小欠陥の監視、IC処理ツール、および主要な集積回路処理ステップの評価に広く使用されています。この技術をシリコンPVウェーハに拡張することで、エッチング後、拡散後、パッシベーション後のウェーハの測定、および最終的な太陽電池の測定にも成功しました。この論文では、入荷するシリコンPVウェーハの少数キャリア拡散長を同様のウェーハレベルでモニタリングするために開発されたSPVのバージョンを紹介します。ノコギリによる損傷を除去したり、表面パッシベーションを行ったりせずに、切断後のウェーハの拡散長、鉄およびホウ素酸素欠陥を確実に測定することに重点が置かれています。AS-Cutウェーハ用のSPVには、キャリア寿命技術の中で特に魅力的な2つの利点が認められています。1-SPVは異なる光透過率と信号比を使用するため、前面再結合速度の影響が排除されます。また、拡散長がウェーハの厚さに匹敵するかそれより大きい場合、背面再結合速度の影響を補正するLの計算アルゴリズムも使用します。2-SPV測定は対象ではありません注入レベルの依存性と非線形効果によって生じるあいまいさ他のキャリア寿命技術では、測定されたパラメータの真の意味に関する基本的な疑問が生じます。改良型SPV技術は、アルティメットSPVと呼ばれるこの技術の最も高度なバージョンをベースにしています。デジタル制御の照明と信号検出を使用します。異なる波長、異なるが変調周波数は高い光ビームによって生成されたSPV信号を同時に測定することで、信号対雑音比の問題を克服するのに役立ちます。さらに、このアプローチでは、200℃アニーリングで達成された最もよく知られた表面前処理が導入されています。これは、ホウ素-酸素欠陥と鉄の分離に使用される欠陥モニタリングと互換性があります。このアプローチは、ソーダメージ除去エッチングの前後に同じウェーハに対して行われた一連の測定で確認されています。2 結果この方法では、非常に優れた測定安定性と再現性が実証されています。たとえば、平均拡散長96µmのCzアズカットウェーハでは、10回の繰り返しで0.10µmの1標準偏差が得られます。私たちの知る限り、このような 0.1% の再現性は、ノコギリで損傷したウェーハでは他の寿命技術では達成できませんでした。再現性が高いと、欠陥の活性化と非活性化後の拡散長の違いから、鉄の濃度とLID（光誘起欠陥）の濃度を正確に決定できます。測定は、自動光Fe活性化とロボットによるウェーハハンドリングを備えた加速LIDステーションを備えたSemilab PV-2000ツールを使用して、改造された装置と特別なSPV手順で行いました。提示された結果には、太陽電池シリコンCzウェーハおよび多結晶ウェーハのSPV拡散長、バルク寿命、FeおよびLID濃度が含まれます。また、のこぎりによる損傷で切断し、Czウェーハの通常のアルカリエッチングとMCウェーハの酸エッチング後に測定しました。エッチング前とエッチング後の測定値は非常に良好に一致しています。たとえば、拡散長が50µmから170µmの場合、エッチング前後の値の差は、ウェーハ平均では5％未満、個々のサイトでは約10％しか変わりません。一般的な範囲の1E10cm-3から1E12 cm-3までのFe測定では、相対差は拡散長の約2倍でした。これはFe測定の差異特性と一致しています。LIDの結果は、Fe3の結果と同様でした。結論今回の結果は、修正されたSPV拡散長法が、切断されたシリコンPVウェーハの汚染測定において信頼性の高い手段となることを証明しています。SPV法は、拡散、パッシベーション後のウェーハ、および最終太陽電池の測定に非常に効果的に適用できることが以前の研究ですでに示されています [1]。これは、切断後のウェーハやエッチングされたウェーハを測定する新しい機能と相まって、第26回欧州太陽光発電会議および展示会979への道を開くことになります。

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