[发明专利]用于确定半导体样本的热施主浓度的方法

说明书

本发明涉及一种用于确定由半导体材料制成的测试样本的热施主浓度([TD]_test)的方法。该方法包括以下步骤：‑提供(S11)由相同半导体材料制成且具有已知热施主浓度([TD]_ref)的基准样本；‑针对包含在0.65eV和0.8eV之间的至少一个光子能，用光致发光工具测量(S12)所述基准样本的光致发光信号，所述基准样本的光致发光信号在0.65eV至0.8eV的光子能范围之间具有强度峰值；‑根据所述基准样本的光致发光信号，确定(S13)在热施主浓度和表示强度峰值的参数之间的实验关系；‑针对包含在0.65eV和0.8eV之间的至少一个光子能，用光致发光工具测量(S14)所述测试样本的光致发光信号；‑根据所述测试样本的光致发光信号确定(S15)所述参数的特定值；以及‑通过使用所述实验关系，根据所述参数的特定值确定(S15)测试样本的热施主浓度([TD]_test)。

技术领域

本发明涉及一种用于确定半导体样本(例如，用于制造光伏电池的提拉法(Czochralski)硅晶片)的热施主浓度的方法，以及涉及一种用于分选半导体晶片的方法。

背景技术

据评估，10％至20％的商用提拉法(Czochralski)单晶硅(Cz-Si)晶片与高效光伏装置的制造不兼容。特别地，对于硅异质结(SHJ)和硅同质结(SHMJ)太阳能电池，从Cz-Si晶锭顶部采样的晶片含有限制载流子寿命并且导致效率降低高达4％绝对值的缺陷。这些缺陷主要是热施主和氧化物沉淀。

热施主是在350℃和500℃之间，在晶锭冷却过程中形成的小氧簇。在晶体生长结束时晶锭的热施主浓度(以下简称“[TD]”)由间隙氧浓度以及晶锭的冷却速度所决定。

通常，通过在高于600℃的温度下退火来破坏热施主。SHJ太阳能电池的制造工艺是一种低温(低于250℃)工艺，热施主在SHJ太阳能电池的制造过程中并未被消除，并且因此限制了这些电池的性能，特别是效率。对于SHMJ太阳能电池并非如此，因为其制造工艺包括破坏热施主的高温步骤(高于600℃)。然而，由于这些高温步骤，存在于富含热施主的晶片(从晶锭顶部切片)中的氧化物沉淀核可能以氧化硅沉淀的形式生长。这些氧化物沉淀限制了SHMJ太阳能电池的效率，就像热施主在SHJ电池中所做的那样。

在“原切割(as-cut)”(或“原样(as-received)”)状态下具有高热施主浓度的硅晶片将很可能具有高氧化物沉淀密度。因此，非常有必要知晓原切割晶片的热施主浓度，以便在晶片进入高效太阳能电池的制造工艺之前评估晶片的质量。

专利FR 3009380公开了一种通过两次电阻率测量，确定CZ-Si晶片的热施主浓度[TD]的方法，一次在快速热退火(优选地高于600℃)之前，另一次在退火之后。这种方法在生产能力方面符合行业要求。然而，退火步骤很昂贵，并且必须特别注意保存晶片的质量(例如中性气氛)。

国际申请WO2018/046855公开了一种基于被确定用于每个晶片的体载流子寿命值来分选处于原切割状态的CZ硅晶片的方法。该方法依赖于使用光致发光间接地评估晶片中心处的热施主浓度[TD]。在照射晶片中心后测量的光致发光强度与多数自由载流子浓度(在n型硅中标记“n”，在p型硅中标记“p”)成正比，这受热施主存在的影响。因此，该方法包括使用光致发光测量多数自由载流子浓度n/p的步骤，以及根据该多数自由载流子浓度n/p确定热施主浓度[TD]的步骤。