表面复合对少子寿命测量影响的定量分析

1、表面复合对少子寿命测量影响的定量分析我们测量硅单晶、铸造多晶以及单晶硅片、多晶硅片的少子寿命，都希望得到与真实体寿命相接近的测量值（表观寿命），而不是一个受表面影响很大的表面复合寿命。因为在寿命测量中只有才能真正反映半导体材料的内在质量，而表面复合寿命只能反映样品的表面状态，是随表面状态变化而变化的变数。通过仪器测量出的寿命值我们一般称为表观寿命，它与样品体寿命及表面复合寿命有如下关系，公式（1）由SEMI MF28-0707给出的计算公式t0 =（t0或表示体寿命）推演出来： （1）即仪器测量值，它实际上是少子体寿命和表面复合寿命的并联值。光注入到硅片表面的光生少子向体内扩散，一方面被体内的

2、复合中心（如铁原子）复合，另一方面扩散到非光照面，被该表面的复合中心复合。光生少子在体内平均存在的时间由体复合中心的多少而决定，这个时间就称为体寿命。如果表面很完美，则表面复合寿命趋于无穷大，那么表观寿命即等于体寿命。但实际上的表面复合寿命与样品的厚度及表面复合速度有关。由MF1535-0707中给出 （2）可知，其中：=少子从光照区扩散到表面所需的时间=少子扩散到表面后，被表面（复合中心、缺陷能级）复合所需要的时间样品厚度 D少子扩散系数，电子扩散系数Dn=33.5cm2/s，空穴扩散系数Dp=12.4 cm2/sS表面复合速度，单位cm/s硅晶体的表面复合速度随着表面状况在很大范围内变化。

3、如表1所示：表1表面状态HF酸中剥离氧化层后的表面仔细制备的热氧化硅表面良好抛光面线切割面(?)研磨面，复合速度饱和表面复合速度01110 102103104105106107据文献记载，硅抛光面在HF酸中剥离氧化层后复合速度可低至0.25cm/s，仔细制备的干氧热氧化表面复合速度可低至1.5-2.5cm/s，但是要达到这样的表面状态往往不容易，也不稳定，除非表面被钝化液或氧化膜保护。一般良好的抛光面表面复合速度都会达到 104 cm/s，最容易得到而且比较稳定的是研磨面，因为它的表面复合速度已达到饱和，就像饱和浓度的盐水那样，再加多少盐进去浓度依然不变。现在很多光伏企业为了方便用切割片直接测

4、量寿命，即切割后的硅片不经清洗、抛光、钝化等减少和稳定表面复合的工艺处理，直接放进寿命测试仪中测量，俗称裸测，这种测量简单、方便、易操作。为了定量分析表面复合对测量值的影响，我们以最常用厚度为180m的P型硅片为例进行定量分析。因为切割面实质上也是一种研磨面，是金属丝带动浆料研磨的结果，一般切割、研磨面的表面复合速度为S=107cm/s，但线切割的磨料较细，我们将其表面复合的影响估计的最轻，也应该是S105cm/s。因为良好的抛光面S104cm/s,我们按照2007版的国际标准MF1535-0707、MF28-0707提供的公式：=，其中Rs是表面复合速率，表面复合寿命，由以上公式即可推演出常

5、用公式： 表面复合寿命我们以以下的计算结果来说明，当切割面的表面复合速度为S=105cm/s时，=180m厚的硅片当它的体寿命由0.1S上升到50S（或更低、更高）时，我们测出的表观寿命受表面影响的程度，以及真实体寿命与实测值相差多大，其计算值如表2所示：由=可得=0.09S，=可得=0.98S，则=0.98+0.09=1.07（S）,由（1）式可得=。表2（S）（S）（S）（S）0.10.09170.930.50.3480.9410.5290.95620.70100.9730.79201.0240.84301.0350.88401.0460.91501.05从计算结果可以看出，体寿命在5S以

6、下的硅片实测值可以发现相对寿命的明显变化，而在体寿命5S后，测量值的变化较小，则进入偏离真实体寿命值很大，相对变化又很小的检测“盲区”。以上情况是硅片裸测时必须非常注意的。我们测量少子寿命时往往会感到材料参数的测量值偏差会较大，因此我们一下子不能马上测得一个体寿命的绝对准确数，但也应该尽量争取做到相对准确，在裸测硅片少子寿命时准确度很差，而且硅片数量多，容易损坏，因此在切片之前尽量用单晶硅块、锭、棒来测量寿命，既准确又省工。这里还要提到按国际标准和国家标准的分工，测硅块不宜采用微波反射法，这是因为微波法光波长短，贯穿深度浅（30S），反射时受表面损伤的影响很大，因此得到的往往是偏低很多的寿命值

7、，容易误判单晶或多晶的质量，建议使用直流光电导和高频光电导法测量。实验已经证明测量块状晶体少子寿命时，随着波长的减小，寿命测量也在减小，测量寿命对比表如表3：表3寿命测量结果对比单位：s单位：s仪器型号WT-1000LT-1C备注光源波长0.904m0.905m0.940m1.07mN型 43cm 片厚1.08mm68.8475西安测P型 1.8cm 片厚 3mm23.6223N型 63cm 片厚10mm69.3267.26075120 180N型 42cm 片厚10mm108.09112 106130 180250 300样片（带锯切割片）厚3mmA2.112.494.6 5.4上海测B3.14 3.918.8 10.812C1.45 1.664.0 4.8研磨片 56.47cm39.2360广州昆德测研磨片 57cm85.6450研磨片 145.6cm28.890研磨片 50.28cm40.2320研磨片 19cm 厚1.5mm0.272.18320因为在块