[发明专利]一种基于激光氧化法的P型硅太阳能电池PN结结深测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于激光氧化法的PN结结深测量方法，属于太阳能电池性能参数测量方法。 

背景技术

PN结是微电子和太阳能行业器件的基本构成部件，PN结质量的好坏直接影响电子元件性能。因此，对于PN结结构的测试变得非常重要。其中，PN结的结深作为PN结的重要结构参数是测试重点之一。目前，主要的PN结结深测量方法有: 染色法、阳极氧化法、电化学电容电压测试法等。染色法主要是利用硫酸铜染色液与硅之间的置换反应，通过适当掌握置换反应的时间将电势更高的N型硅染成铜红色来表征N型区。这个方法的测试成本低，但对于染色的工艺要求高，染色时间控制难度大，工艺复杂程度高，重复性差。阳极氧化法是以硅片为阳极、铂丝为阴极，置于纯水中进行电氧化。该方法需要对样品进行磨角以形成倾斜的PN结光滑斜面，通过电解水在斜面上生成二氧化硅氧化层。由于氧化时不同的杂质含量与氧化层的厚度存在一定的关系，通常杂质浓度高的地方氧化层厚些，杂质浓度低的地方氧化层薄些，而结区的杂质补偿作用使得该处形成的氧化层最薄，通过对于氧化层颜色的比较就可以清晰的分辨PN结的结深。但是该方法需要对硅片进行磨角，工艺要求高，氧化时要使得磨角面恰好接触水面，测试程序复杂，工艺难度高。 

针对阳极氧化法的缺点，人们开发出了基于四探针测试的阳极氧化法测量结深的测试方法。如论文《四探针测半导体材料杂质分布》——佳木斯大学学报( 自然科学版)第19卷第1期和中国发明专利CN 101692062A，，提出的在硅片上使用电化学法（阳极氧化法）生长氧化层，然后用氢氟酸腐蚀掉氧化层，清洁干燥后用四探针法测量薄层电阻。该方法与染色法比具有操作相对简单，测试结果较为精确。 

但上述两种方法因需要多次对硅片进行在液体中的电化学生长，因此对阳极氧化法工艺要求高，难以保留不同深度的测试点，样品测试的可重复性较差，样品制备难度大，样品制备时间长。 

发明内容

本发明的目的在于：克服上述现有技术的缺陷，提出一种基于激光氧化法的P型硅太阳能电池PN结结深测量方法，能够简单易行的实现PN结结深测量。 

为了达到上述目的，本发明提出的基于激光氧化法的P型硅太阳能电池PN结结深测量方法，包括如下步骤： 

第1步、去除N-P型硅片表面的氧化层；

第2步、将所述硅片置于激光处理腔体中，并通入纯氧，腔体内纯氧的最佳气压为1.05个大气压；

第3步、利用脉冲型激光对硅片正面进行加热处理，使硅片的上表面层被氧化，每次执行本步骤时，采用的激光波长为980nm或1064nm，激光的脉冲频率为25-35Hz，每平方厘米激光作用的时间为15-25s；

第4步、取出硅片，利用氢氟酸溶液去除硅片表面的氧化层；

第5步、清洁干燥后，测量硅片最薄处的减薄深度，并利用四探针测量该处硅片表面电阻值，并记录数据；

第6步、重复第2步-第5步直到硅片表面电阻值与衬底的电阻相同，转至第7步；

第7步、将样品电阻值最大的区域划分为4块，并分别在纯氧环境下利用波长为980nm或1064nm，脉冲频率为25-35Hz的激光，进行每平方厘米硅片上5秒、10秒、15秒和20秒的加热处理，然后去除表面氧化层并依次利用四探针测试硅片这4块区域的表面电阻值，硅片表面电阻值突然变小处所对应的硅片减薄深度为PN结结深；

第1次执行第3步时，激光加热硅片的面积为N*A；第2次执行第三步时，激光加热硅片的面积为（N-1）*A，以此类推，第N次执行第三步时，激光加热硅片的面积为A，第i次激光加热区域在第i-1次激光加热区域的范围内，其中，i=2,3，…， N，N的取值范围为10-25。

本发明基于激光氧化法的P型硅太阳能电池PN结结深测量方法的进一步改进在于： 

1、每次执行第3步时，A=10mm×10mm；

2、第5步和第7步中，利用台阶仪测量硅片最薄处的减薄深度。

此外，本发明还提供了一种基于激光氧化法的N-P型太阳能电池磷杂质分布测量方法, 包括如下步骤： 

第1步、去除N-P型硅片表面的氧化层；

第2步、将所述硅片置于激光处理腔体中，并通入纯氧，腔体内纯氧的最佳气压为1.05个大气压；

第3步、利用脉冲型激光对硅片正面进行加热处理，使硅片的上表面层被氧化；

第4步、取出硅片，利用氢氟酸溶液去除硅片表面的氧化层；