少子寿命测试的讨论02概要.docx
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少子寿命测试的讨论02概要
施美乐博公司上海代表处
上海浦东新区商城路738号胜康廖氏大厦906A（邮编:
200120Rm.906A,SuncomeLiauw'sPlaza,No.738,ShangchengRoad,
Pudong,Shanghai200120,China
Tel:
+86-21-58362889Fax:
+86-21-58362887
To:
Semilab产品用户
FROM:
黄黎/SemilabShanghaiOfficePages:
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Refer:
1、Semilab公司上海办事处联系方法
2、关于少子寿命测试若干问题的讨论
尊敬的Semilab产品用户:
感谢您和贵公司一直以来对我们的支持!
为了更好地服务于中国客户,Semilab公司现已在上海成立办事处。
具体的联系方法为:
施美乐博公司上海办事处
上海浦东新区商城路738号胜康廖氏大厦906A（邮编:
200120
Tel:
+86-21-58362889Fax:
+86-21-58362887
联系人:
黄黎先生
手机:
+86-138********（Shanghai+86-135********（BeijingE-mail:
leon.huang@Website:
Http:
//
现提供关于少子寿命测试若干问题的讨论,供您参考,并烦请填写客户意见反馈表,传真给我们,以便我们改进工作,谢谢!
如您还有任何问题或需要,请随时与我们联系。
此致
敬礼!
施美乐博公司上海办事处2006年4月7日
施美乐博公司上海代表处
上海浦东新区商城路738号胜康廖氏大厦906A（邮编:
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+86-21-58362887
关于少子寿命测试若干问题的讨论
鉴于目前Semilab少子寿命测试已在中国拥有众多的用户,并得到广大用户的一致认可。
现就少子寿命测试中,用户反映的一些问题做出如下说明,供您在工作中参考:
1、Semilabμ-PCD微波光电导少子寿命的原理
微波光电导衰退法（Microwavephotoconductivitydecay测试少子寿命,主要包括激光注入产生电子-空穴对和微波探测信号的变化这两个过程。
904nm的激光注入（对于硅,注入深度大约为30um产生电子-空穴对,导致样品电导率的增加,当撤去外界光注入时,电导率随时间指数衰减,这一趋势间接反映少数载流子的衰减趋势,从而通过微波探测电导率随时间变化的趋势就可以得到少数载流子的寿命。
少子寿命主要反映的是材料重金属沾污及缺陷的情况。
Semilabμ-PCD符合ASTM国际标准F1535–00
2、少子寿命测试的几种方法
通常少数载流子寿命是用实验方法测量的,各种测量方法都包括非平衡载流子的注入和检测两个基本方面。
最常用的注入方法是光注入和电注入,而检测非平衡载流子的方法很多,如探测电导率的变化,探测微波反射或透射信号的变化等,这样组合就形成了许多寿命测试方法。
近30年来发展了数十种测量寿命的方法,主要有:
直流光电导衰退法;高频光电导衰退法;表面光电压法;少子脉冲漂移法;微波光电导衰减法等。
对于不同的测试方法,测试结果可能会有出入,因为不同的注入方法,表面状况的不同,探测和算法等也各不相同。
因此,少子寿命测试没有绝对的精度概念,也没有国际认定的标准样片的标准,只有重复性,分辨率的概念。
对于同一样品,不同测试方法之间需要作比对试验。
但对于同是Semilab的设备,不论是WT-2000还是WT-1000,测试结果是一致的。
μ-PCD法相对于其他方法,有如下特点:
-无接触、无损伤、快速测试-能够测试较低寿命
-能够测试低电阻率的样品（最低可以测0.1ohmcm的样品-既可以测试硅锭、硅棒,也可以测试硅片、电池-样品没有经过钝化处理就可以直接测试-即可测P型片,也可测N型片
3、表面处理和钝化的原因
μ-PCD测试的是少子有效寿命,它受两个因素影响:
体寿命和表面寿命。
测试的少子寿命可由下式表示
1
1
1meas
bulk
diff
surf
ττττ=
+
+（3-01
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其中2
2
diff
np
dDτπ=
2surfdSτ=
τdiff为少子从样品体内扩散到表面所需时间。
τsurf为由于样品表面复合产生的表面寿命,τmeas为样品的测试寿命,d为样品厚度,Dn,Dp分别为电子和空穴的扩散系数;S为表面复合速度。
由式（3-01可知,表面寿命对测试寿命有很大影响,使其偏离体寿命,图3-02是体寿命与测试寿命的关系。
在样品厚度一定的情况下,即扩散寿命一定,如果表面复合速率很大,则在测试高体寿命样品时,测试寿命值与体寿命值就会偏差很大;而对于低体寿命的样品,不会使少子寿命降低很多。
因此我们需对样品表面进行钝化,降低样品的表面复合速率。
从图3-02我们可以看到,对于表面复合速率S为1cm/s,或10cm/s的样品,即使在1000μs数量级的体寿命,测试寿命还是与体寿命偏差很小。
即当样品的表面复合速率为10cm/s或更小的情况下,对于1000μs数量级高体寿命的样品,测试寿命也能用来表示体寿命。
总结:
-为了使测试的有效寿命趋向于体寿命,我们要尽量减少表面寿命的影响,为此我们推荐使用表面钝
化的方法,通常的钝化方法有热处理,化学钝化及硅片表面电荷沉积等方法。
-对于太阳能领域,因材料表面不做抛光处理,所以我们推荐使用化学钝化的方法。
-在体寿命较高,而表面寿命较低的情况下,化学钝化后测试寿命有较大提高,测试寿命更加趋向于
体寿命。
-在体寿命较低的情况下,比如<2μs,化学钝化前后寿命值不会明显变化,可以认为此时测试寿命
即为体寿命。
4、表面处理和钝化的方法
为了有效减少表面复合,我们推荐下面的处理和钝化方法,供用户参考:
使用化学钝化前,对于不同的样品,需要不同的处理方法,主要是为了减少表面损伤层的影响:
-对于抛光过或表面特别均匀的腐蚀过,而且是表面没有氧化层的样片,无需预先处理
-对于抛光过或表面特别均匀的腐蚀过,表面有氧化层的样片,在化学钝化前需要HF处理。
图3-02不同的表面复合速率下,体寿命和测试寿命的关系
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方法如下:
在5%HF中浸泡一段时间,时间的长短取决于氧化层的厚度,如20A的氧化层,需要30S;500-2000A的氧化层需要5-10分钟。
-
对于表面有损伤,或粗糙表面的样片（太阳能级样品大都属此列,需要预先处理:
在HF+HNO3（95%HNO3+5%HF中浸泡1分钟
在经过预先处理之后,就可以使用碘酒的钝化处理方法,具体方法在设备安装时均已介绍,这里不再详述。
碘酒浓度:
0.2-5%,推荐1升乙醇配10克碘。
请注意:
不要将碘酒滴在样片表面直接测试,因碘酒易挥发到探头上,从而影响探头的信号。
为了防止碘酒漏出,装样品的塑料袋可以用加厚的塑料袋,对测试结果没有明显影响。
5、问与答
5.1问:
为什么要测试少子寿命?
答:
少子寿命主要用于表征材料的重金属沾污及体缺陷,主要作用有:
-硅锭、硅棒、硅片的进（出厂检验
-单（多晶生长,硅片生产,电池片生产的工艺过程监控-生产加工设备的沾污控制
-在太阳能领域,硅片的少子寿命和电池的转化效率成线性对应关系,如下图
-少子寿命测试的主要应用:
A.原材料,电池厂家:
硅片进厂,出厂检测
B.多晶浇铸厂商:
硅块去头尾位置的确定
C.电池厂家:
因IQE只有在做了栅线后才能测试,而每道工序后都可以检测少子寿命,
因此可以通过对扩散,镀膜等工艺后少子寿命的检测,形成自己的工艺标准或规范,从而达到控制IQE的目的。
5.2问:
我们的客户要求少子寿命大于10us,而我们测的数据常常达不到,请问如何解释?
答:
首先我们要说明的是,单纯要求少子寿命大于10us,是不完全的提法,应该说明采用什么方
法测试,或采用哪家公司的测试仪来测试的,因为不同的测试方法,不同厂家的设备之间数据需要做比对。
其次,对于要使测试的有效寿命更加接近体寿命,请做表面的处理和化学钝化。
目前情况,少子寿命比较低的主要原因是硅片的厚度和原材料料的质量。
样品越薄,测试少子寿命越低。
我们建议:
IQEvs.lifetime
measuredonthesamewafer
IQE
51.0%63.5%μ-PCD
2.6μs
4.3μs
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对于单晶厂商:
可在棒头、中、尾各取1000um厚的样品来测试。
对于电池厂家:
180um厚度的单晶硅片,不做钝化处理,测试寿命控制在>1.8us即可180um厚度的多晶硅片,不做钝化处理,测试寿命控制在>1.5us即可
5.2问:
既然不同厂家,不同设备的测试需要做比对,那以什么结果为准呢?
答:
目前国际上只有测试方法的标准,而μ-PCD的方法被认为是最经典,最被接受的测试方
法。
至于以哪个结果为准,目前只能以谁的市场占有率高或测试结果的任何程度为准,而Semilab在少子寿命测试方面,无论是在国际上,还是在国内市场占有率或接受程度都比其他厂家要好。
如果供需双方都是Semilab的设备,不存在比对,因为Semilab机器之间的误差<2%
5.3问:
为什么有的样品多次Autoseting重复性好,而有的样品重复性不好?
答:
Semilab的少子寿命测试仪的重复性是非常好的,σ<1%。
有的样品测试重复性不好,是因为该样品的表面状况不好,要取得好的重复性,需要做表面
处理后再测试。
对于碘酒法钝化处理的条件下测试,重复性会变差些,主要是因为样品的表面复合状况在碘酒中不是很稳定。
5.4问:
请问样品的厚度与少子寿命的关系,还有探头离样品的高度对测试的影响?
答:
从理论上讲,少子寿命于样品厚度有直接关系（如公式3-01,样品越厚,测试寿命越大越
接近体寿命。
样品越薄,测试寿命越低。
不同探头的高度对测试结果的影响是极小的,可以忽略探头高度的影响。
5.5问:
如果我们对测试结果表示怀疑,怎么确认测试设备是否准确呢?
答:
Semilab在上海成立了办事处,而且会有台少子寿命测试仪的样机,欢迎到我们办事处作测试
结果的对比。
5.6问:
在中国还有哪些客户使用Semilab少子寿命测试仪呢?
答:
包括少数尚未到货的厂家,截至2007年2月份,在中国有如下用户使用我们的产品,
我们也希望用户之间能更多地相互交流。
宁波太阳能;绍兴向日葵;无锡海润;江阴浚鑫;浙江大学;天津18所;常州天合光能;无锡华日源;上海太阳能;北京11所;昆明物理所;宁波晶元;无锡尚德;南京中电;四川大学;方城迅天宇;绍兴精功;涿鹿宇宙能;锦州新日硅;上海申和热磁;嘉兴嘉晶;上海九晶;北京有研硅股;浙江昱辉阳光;仪征天保光伏;新疆新能源;上海卡姆丹克;宁波尤利卡;无锡尚品;海安欧贝黎;上海交大泰阳;开化万向硅峰;江西LDK;镇江环太;无锡冠德;常州灵尔惠;西安华晶;内蒙古晟纳吉;上海索朗;廊坊松工;西安矽美;上海技物所;苏州阿特斯;常州美晶;中科院电工所;浙江太阳谷;海南天聚;常州顺大;北京京运通;河北工大;保定英利等
5.7问:
除了WT-1000、WT-2000少子寿命测试仪,Semilab公司在光伏领域还有那些其他产品?
答:
除了WT-1000、WT-2000少子寿命测试仪,Semilab公司在光伏领域主要还有:
-RT-100无接触体电阻率测试仪,用于回炉料、锭或棒的电阻率分选-RT-110无接触硅片厚度、电阻率、型号测试仪,用于硅片分选
施美乐博公司上海代表处-PN-100无接触P/N型号测试笔-SHR-100无接触方块电阻测试仪-LBIC/Reflectance/IQE光诱导电流、反射率、内量子效率扫描测试-WLL1/5少子寿命、厚度、电阻率、方块电阻的皮带传动在线设备如需了解更多资料，请与我们联系。
最后，再次感谢您对我们公司的信任！
我们将一如既往为您提供优质服务！
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