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1、1表面复合对少子寿命测量影响的定量分析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b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sb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0 =（0或表示体寿命）推演出来： SFR11 b（1）SbF111即仪器测量值，它实际上是少子体寿命和表
2、面复合寿命的并联值。Fbs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：sl Dlspdiffs222 =少子从光照区扩散到表面所需的时间diffDl22=少子扩散到表面后，被表面（复合中心、缺陷能级）复合所需sp2l s要的时间样品厚度 lD少子扩散系数，电子扩散系
3、数 Dn=33.5cm2/s，空穴扩散系数 Dp=12.4 2cm2/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。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
4、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 180mF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
5、 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bSFR11复合寿命，由以上公式即可推演出常用公式： SsR1SbF111表面复合寿命sl Dlspdiffs222 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，3=180m 厚的硅片当它的体寿命由 0.1S 上升到 50S（或更低、更高）时，l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bF多大，其计算值如表 2 所示：由=可得=0.09S，=可得=0.98S，
6、则sp2l sspdiffDl22diff=0.98+0.09=1.07（S）,由（1）式可得=。sF1.07 1.07bb 表 2（S）b（S）F （S）b （S）F 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b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
7、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，容易误判单晶或多晶的质量，建议使用直流光电4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
8、器型号WT-1000LT-1C光源波长0.904m0.905m0.940m1.07m备注N 型 43cm 片厚 1.08mm68.8475P 型 1.8cm 片厚 3mm23.6223N 型 63cm 片厚 10mm69.3267.26075120 180N 型 42cm 片厚 10mm108.09112 106130 180250 300西安测A2.112.494.6 5.4B3.14 3.918.8 10.812样片（带锯切割片）厚3mm C1.45 1.664.0 4.8上海测研磨片 56.47cm39.2360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广州昆德测因为在块状单晶的寿命测量标准 MF28 中明确规定可用光源波长要1.0m，而微波反射光源波长为 0.904m，因此明显地不适合用在块状晶体的寿命测量，为了测量出与真实值接近的寿命值，选用正确的测量方法非常重要。广州市昆德科技有限公司王世进 田蕾
