[发明专利]用于晶片成像及处理的方法和设备

说明书

本申请是申请日为2009年3月31日、申请号为200980115002.2、发明名称为“用于晶片成像及处理的方法和设备”的专利申请的分案申请，其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明涉及对直接或间接从诸如硅晶片之类的带隙半导体材料获得的发光图像进行处理的领域。具体地说，本发明涉及一种用于分析晶片的发光图像以获取与晶片材料中的缺陷相关的信息的方法和设备。所述信息可被用来对晶片进行分类或者用来预测由该晶片制造而成的器件的操作特性。

背景技术

说明书通篇对于现有技术的任何讨论都不被认为是承认该现有技术是公知的或者形成了本领域公知常识的一部分。

现今的大部分商业光伏电池(尤其是太阳能电池)都是由一般为10×10cm²至21×21cm²的多晶(mc)硅晶片制造而成，其中该硅晶片是从铸造而成的多晶硅块切下的。在被最为广泛地采用的丝网印刷太阳能电池工艺中，为了形成太阳能电池，切下硅晶片之后的主要步骤有：1)表面破坏刻蚀、2)纹理形成、3)扩散、4)SiN沉积、5)金属接触物的丝网印刷、6)烧制、7)边缘隔离、以及8)电性能测定及筛选。更多精密的太阳能电池设计使用所谓的选择发射极结构，其中在金属接触物下方形成了局部高掺杂区域。其它先进的电池设计使用后部的点接触来改进背面复合。通常，仅仅在生产工艺接近结束或结束时才测量电池的电性能。

通常，通过将较大的铸造而成的多晶硅块(也被称为铸锭，其尺寸通常高达1×1×0.7m³)锯成方(10×10cm²至21×21cm²)形体(也被称为砖状物)，随后将其线锯成单独的晶片(每个晶片通常为150-300μm厚)，来生产初始晶片。当前，一些晶片制造商使用沿方块或砖状物的边缘的诸如准稳态光电导测量或光电导衰减测量之类的少数载流子寿命测量，来获取与局部材料质量有关的信息。也可以在各个晶片的晶片区域内使用一个或多个线扫描来评估晶片质量。通常，只能获得与每个晶片中的材料质量的横向变化有关的有限的二维信息。其原因就是，大容量太阳能电池生产线通常每一到三秒处理一个晶片，这就限制了测定所能用的时间。

一些单独的太阳能电池制造工艺(例如丝网印刷、以及电接触物的烧制)实际上可作为流水线处理(in-line process)来执行，其中部分处理过的晶片在工艺过程中逐个地传递(一般在传输带上传递)。其它诸如扩散和SiN沉积之类的工艺通常作为批处理执行，在批处理中同时处理几十个或者几百个晶片。

典型的硅太阳能电池生产线的平均产量是每一到三秒钟一个太阳能电池，这就限制了每个样品的流水线测定可用的时间。现有的空间分解测量总是太慢，从而无法在这么短的时帧中获得与电子晶片质量有关的高分辨率的二维信息。另一方面，公知较小的缺陷会对器件性能产生较大影响。因此，为了可靠测定，需要高空间分辨率(<每像素1mm)。因此，允许制造商以足够高的横向空间分辨率来测定生产工艺下的每个晶片或大部分晶片的电子特性的手段是受限的。

能够发光的特定材料的电子态密度中存在间隙，即所谓的带隙。这些材料被称为带隙材料。包括硅在内的直接带隙半导体和间接带隙半导体均包含在这一定义中。位错是诸如硅之类的半导体中的常见结构缺陷，位错的存在极大地影响了材料的电特性，由此极大地影响了由这些材料制成的诸如太阳能电池之类的器件的性能。

发明内容

本发明的一个目的是克服或者改善现有技术的至少一个缺点，或者提供一种有用的替换方案。

根据第一方面，本发明提供了一种对带隙材料进行分析的方法，所述方法包括步骤：

(a)捕获所述带隙材料的发光图像；

(b)处理所述图像以获取与所述带隙材料中的缺陷有关的信息；以及

(c)利用所述信息来对所述带隙材料进行分类。

在第二方面中，本发明提供了一种对带隙材料进行分析的方法，所述方法包括步骤：

(a)获取与所述带隙材料中的位错缺陷有关的信息；以及

(b)利用所述信息来对所述带隙材料进行分类。

根据第三方面，本发明提供了一种预测由带隙材料制成的器件的一个或多个操作特性的方法，所述方法包括步骤：

(a)获取带隙材料的至少一个样品；

(b)捕获所述至少一个样品的发光图像；

(c)处理所述图像以获取与所述至少一个样品中的缺陷有关的信息；

(d)分析由所述样品制成的器件的一个或多个操作特性；以及