太阳能级单晶硅少子寿命测量的探讨

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1、单晶硅非平衡少数载流子寿命测试文集浙江金贝太阳能科技有限公司编译2014年6月16日前言硅载流子复合寿命的测量一直是国内外半导体行业十分重视的课题，我们列出ASTM、SEMI标准中三个涉及寿命测量的方法：1、SEM1MF28-02（2003年11月出版）TestMethodsforMinority-CarrierLifetimeinBulkGermaniumandSiliconbyMeasurementofPhotoconductivityDecay光电导衰退测量锗和硅体少数载流子寿命的测量方法。2

2、、SEMIMI535-1104（2004年11月出版）StandandTestMethodforCarrierRecombinationLifetimeinSiliconwafersbyNoncontactMeasurementofPhotoconductivityDecaybyMicrowaveReflectance微波反射无接光电导衰退测量硅片载流子复合寿命测试方法。3、ASTMDesignation:F391-96StandardTestMethodsforMinorityCarrierDif

3、fusionLengthinExtrinsicSemiconductorsbyMeasurementofSteady-stateSurfacePhotovoltage用稳态表面光电压测量半导体中少数载流子扩散长度的标准方法。第1个标准（MF28）是美国材料试验协会最早发佈的寿命测试标准，它针对体形规则表面经研磨的单晶计算出最大可测体寿命，这个标准阐述了测量锗、硅单晶体寿命的经典方法，并在近年来又做了一些重要补充和修订，但我国现有版本的译文是1987年根据ASTM1981年重新审批的28-75文本翻译

4、的，距今已有二十多年了。第2个标准（M1535-1104），侧重阐述了表面复合速度对硅片寿命测量的影响，并给出减少表面复合影响的处理方法，是测准硅片寿命的重要文献，但至今尚未见到中译本。1、2两个标准都是我国很多从事寿命测量的技术人员和领导深入了解寿命测量时很需要参考的重要资料，也是我们公司在研制寿命仪的过程中必须比较透彻了解的两个标准，因此，公司请王世进总工及单晶硅测试方面的老专家江瑞生老师对上述标准进行了翻译，现将译文及有关本公司寿命测量的资料汇编在一起，希望能对半导体行业的同仁们有所助益，也作

5、为对中国有色金属工业标准计量质量研究所在银川组织召开，由西安隆基硅材料有限公司承办的《太阳能级单晶硅》国标讨论会的一个献礼。浙江金贝太阳能科技有限公司目录1.太阳能级单晶硅少子寿命测量的探讨………………………………………………………………12.SEMIMF28-02光电导衰退测量锗和硅体少数载流子寿命的测量方法…………………………33.SEMIMF1535-1104微波反射无接触光电导衰退测量硅片载流子复合寿命测试方法…………16相关资料1—注入水平探讨……………………………………………………………

6、…………25相关资料2—载流子复合寿命的温度关系………………………………………………………28相关资料3—少数载流子复合寿命…………………………………………………………………314.SPV法检测硅材料性能的新进展……………………………………………………………………35太阳能级单晶硅少子寿命测量的探讨我国半导体单晶硅、锗的少子寿命测量，从研究测试方法及设备到生产寿命测试仪器，已有近50年的历史。80年代初我国开始生产硅单晶少子寿命测试仪，其中上海电动工具研究所、浙江大学、广州半导体材料研究所都小批量生

7、产过高频光电导衰退寿命测试仪，解决了我国区熔单晶、集成电路级硅单晶的少子寿命测试问题。在中国有色金属工业标准所的组织下，高频光电导衰退法的寿命测量精度通过国内十多个单位所做的巡回检测中得到了肯定，并定为国家标准测试方法，但这些国产仪器一直被认为只能测量电阻率大于1~3Ω·cm的硅单晶少子寿命，因此未进入电阻率范围在0.5~6Ω·cm的太阳能硅单晶领域。近年来随着仪器设备的改进以及对单晶硅表面处理工艺的研究，我国高频光电导衰硅单晶少子寿命测试仪的测试下限（如LT-1D）已远低于0.1Ω·cm，甚至达到

8、0.01Ω·cm。因此太阳能硅单晶生产企业可以尝试使用国产的寿命仪检测硅单晶少子寿命。目前太阳能硅电池生产企业普遍采用了国外的微波反射光电导衰退法测量硅片寿命，这种方法简称为“μPCD”法，与我国使用了几十年的高频光电导衰退寿命测量方法（简称“HFPCD”），同属光电导衰退法（PCD法），两者之间有共同之处亦有差异，下面列表加以说明。高频光电导衰退（HFPCD）与微波光电导衰退（μPCD）方法及设备的对照表（以浙江金贝太阳能科技有限公司的LT-1型与匈牙利SemiLa