[发明专利]一种晶态硅片金属杂质含量检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种晶态硅片金属杂质含量检测方法。

背景技术

硅是地壳上最丰富的元素半导体,性质优越而工艺技术比较成熟,已成为固态电子器件的主要原料，它的产量和用量标志着一个国家的电子工业水平，硅可分为半导体硅和金属硅，半导体硅用于制作半导体器件，金属硅用于制作多晶硅、单晶硅以及硅类合金等。其中用于光伏太阳能技术和电子半导体技术中的晶态硅均需要很高的纯度，其纯度要求达到99.9999％。其中晶态硅片中金属杂质尤其是间隙铁、复合铁及沉淀铁在电池制备中容易在多晶晶界及缺陷处进行沉积，并形成少子深能级复合中心，这样促进载流子的复合，降低硅片寿命，造成电池性能显著下降，影响器件的性能和可靠性。因此，准确的表征以及减少硅片中金属杂质铁含量，对减少电池性能的负面影响尤为重要。

现有的硅片中金属杂质铁主要来自于铸锭过程中的坩埚、氮化硅涂层以及循环使用的硅料中，现有技术测量硅片中的金属杂质铁的浓度通常采用电感耦合等离子体质谱测量法(ICP-MS)、表面光电压谱测量法(SPV)以及红外少子寿命测量法(ILM)等。其中ICP-MS是以电感耦合等离子体作为离子源产生离子，以质谱进行检测分析，从而完成元素定性和定量的测定方法；SPV为通过低注入浓度测量少子扩散距离以及高注入浓度测量少子寿命的差异，计算出铁浓度；ILM为通过对硅片的红外少子图谱测试以及高注入浓度测量少子寿命，计算出铁浓度。

现有的ICP-MS测试可以对硅片中金属杂质铁的浓度进行准确的测试，但测试的费用相对较高，且设备操作及样本处理相对较复杂；SPV测试要求高，其需要点对点之间的测试，需要时测试间较长大概需5-8小时；ILM测试要求高，其需要点对点之间的测试，且测试准确性差。

发明内容

基于此，本发明实施例提出一种晶态硅片金属杂质含量检测方法，解决现有ILM测试精度差以及ICP-MS测试费用较高的问题。

本发明实施例提供一种晶态硅片金属杂质含量检测方法，具体技术方案如下：

一种晶态硅片金属杂质含量检测方法，所述方法包括：

去除原生硅片的表面损伤层，并对所述原生硅片进行钝化处理；

将所述原生硅片经避光保存第一预设时间后，进行光致发光测试，以得到第一少子寿命值；

将所述原生硅片经强光照射第二预设时间后，再次进行所述光致发光测试，以得到第二少子寿命值；

根据所述第一少子寿命值和所述第二少子寿命值确定所述原生硅片的金属杂质含量。

本发明实施例通过对原生硅片进行表面损伤层去除以及钝化处理，使得去除了其表面杂质，此时通过第一预设时间的避光保存后进行光致发光测试得出Fe-B对趋于稳定时的第一少子寿命值，通过强光照射第二预设时间后进行光致发光测试得出Fe-B对分解为间隙态的Fe时的第二少子寿命值，通过第一少子寿命值和第二少子寿命值确定出该原生硅片中的金属杂质铁的含量，其中，由于避光保存和强光照射处理，使得其原生硅片内部的铁由稳定的Fe-B对全部分解为间隙态的Fe，使得Fe的含量测试准确，且光致发光测试的测试要求低，费用低，解决了现有ILM测试精度差以及ICP-MS测试费用较高的问题。

进一步地，所述进行光致发光测试的步骤包括：

获取所述原生硅片的参数，所述参数包括电阻率、厚度、反射率以及PN型类型；

在高注入浓度条件下进行光致发光测试，所述高注入浓度为光照强度为1sun；

在低注入浓度条件下进行光致发光测试，所述高注入浓度为光照强度为0.03sun。

进一步地，所述去除原生硅片的表面损伤层的步骤包括：

将所述原生硅片放入去离子水中进行清洗；

将所述原生硅片放入第一酸槽中进行清洗，以去除所述表面损伤层；

将所述原生硅片放入碱槽中进行清洗；

将所述原生硅片放入第二酸槽中进行清洗；

将所述原生硅片进行烘干。

进一步地，所述并对所述原生硅片进行钝化处理的步骤包括：

对所述原生硅片进行Al₂O₃镀膜处理，其中Al₂O₃膜的厚度为8-10nm；

对所述原生硅片进行Si₃N₄镀膜处理，其中Si₃N₄膜的厚度为90-100nm；