太陽(yáng)能單晶硅位錯(cuò)密度<3000個(gè)/cm2的檢測(cè)方法研究

張學(xué)強(qiáng)++方麗霞++郭云鵬

摘 要：該文在無(wú)位錯(cuò)單晶硅的檢驗(yàn)檢測(cè)方法GB/T1554-2009的基礎(chǔ)上，結(jié)合太陽(yáng)能單晶硅位錯(cuò)腐蝕坑的分布規(guī)律，通過(guò)實(shí)驗(yàn)總結(jié)分析，得出了針對(duì)太陽(yáng)能單晶硅位錯(cuò)密度<3000個(gè)/cm2比較合理的檢驗(yàn)檢測(cè)方法。

關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能單晶硅位錯(cuò)密度 擇優(yōu)腐蝕 位錯(cuò)遷移理論

中圖分類(lèi)號(hào)：K511 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）12（b）-0075-01

太陽(yáng)能單晶硅是光伏發(fā)電的主要材料，目前只有適用于集成電路的無(wú)位錯(cuò)單晶硅的檢測(cè)方法（國(guó)標(biāo)GB/T1554-2009），而針對(duì)太陽(yáng)能用單晶硅的位錯(cuò)密度<3000個(gè)/cm2的檢驗(yàn)檢測(cè)方法，在半導(dǎo)體領(lǐng)域仍是空白。工業(yè)生產(chǎn)上需要建立一個(gè)太陽(yáng)能單晶硅位錯(cuò)密度<3000個(gè)/cm2的合理的檢驗(yàn)檢測(cè)方法，用于指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)操作。

1 理論依據(jù)

（1）位錯(cuò)遷移理論：?jiǎn)尉Ч璋衾仆瓿珊螅捎跓釕?yīng)力作用，尾部會(huì)產(chǎn)生大量位錯(cuò)，沿著單晶向上延伸，延伸的長(zhǎng)度約等于單晶尾部的直徑。

（2）國(guó)標(biāo)GB/T1554-2009（九點(diǎn)計(jì)數(shù)法）選點(diǎn)位置：當(dāng)硅片缺陷呈不規(guī)則分布時(shí)，應(yīng)在包含缺陷密度最大的兩條垂直直徑上計(jì)數(shù)。選點(diǎn)位置：邊緣取4點(diǎn)，R/2處取四點(diǎn)，中心取一點(diǎn)。

2 檢測(cè)方法的建立過(guò)程

2.1 太陽(yáng)能單晶位錯(cuò)腐蝕坑的分布規(guī)律

（1）位錯(cuò)排主要分布在棱線上及兩棱線間。

（2）根據(jù)位錯(cuò)遷移理論，越靠近尾部位錯(cuò)密度越大。

（3）根據(jù)位錯(cuò)的生長(zhǎng)規(guī)律，（100）面上位錯(cuò)坑形態(tài)為井形結(jié)構(gòu)（中心一般無(wú)位錯(cuò)）。

2.2 選用國(guó)標(biāo)檢測(cè)方法的不足

情況一：連接四條棱線的垂直直徑，并在R/2處取四點(diǎn)，中心取一點(diǎn)。這樣，兩棱線間的位錯(cuò)排將漏掉，選點(diǎn)位置不能反映整片位錯(cuò)密度。

情況二：連接兩棱線間的垂直直徑，并在R/2處取四點(diǎn)，中心取一點(diǎn)。這樣，棱線上的位錯(cuò)排將漏掉，選點(diǎn)位置不能反映整片位錯(cuò)密度。

2.3 針對(duì)太陽(yáng)能單晶硅位錯(cuò)密度<3000個(gè)/cm2的檢測(cè)方法的建立

針對(duì)太陽(yáng)能單晶位錯(cuò)排的分布規(guī)律，并參照國(guó)標(biāo)，太陽(yáng)能級(jí)單晶位錯(cuò)密度九點(diǎn)計(jì)數(shù)法的選點(diǎn)位置：以方片為準(zhǔn)選點(diǎn)，四棱線邊緣9.8mm處選四點(diǎn)，對(duì)邊中點(diǎn)處距邊緣8.3mm處選四點(diǎn)，連接八點(diǎn)所形成的區(qū)域內(nèi)缺陷最密集處選一點(diǎn)，如圖1。

2.4 檢測(cè)方法的合理性分析

（1）邊緣八點(diǎn)選擇在位錯(cuò)排分布比較集中的地方。

（2）即使邊緣八點(diǎn)不能選中位錯(cuò)排較嚴(yán)重處，第九點(diǎn)作為補(bǔ)充。

（3）此標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)于國(guó)標(biāo)而言是加嚴(yán)的控制方法。

3 檢測(cè)方法在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用與驗(yàn)證

3.1 檢測(cè)方法的應(yīng)用

根據(jù)位錯(cuò)遷移理論分別將太陽(yáng)能單晶硅掉苞棒返切130 mm、120 mm，以新建立的太陽(yáng)能單晶位錯(cuò)密度<3000個(gè)/cm2計(jì)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，將單晶掉苞棒返切130 mm統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如下：晶體號(hào)分別為A1、A2……A10對(duì)應(yīng)的位錯(cuò)密度為0.42、0.52、0.5、0.57、0.48、0.39、0、0、1.25、3.9（×103個(gè)/cm2）。

將單晶掉苞棒返切120 mm統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如下：晶體號(hào)分別為B1、B2……B10對(duì)應(yīng)的位錯(cuò)密度為0.62、0.33、3.44、0、1.1、1.92、1.44、1.77、0.77、0.82（×103個(gè)/cm2）。

3.2 置信度分析

單晶掉苞棒返切130 mm數(shù)據(jù)：平均值為0.46×103個(gè)/cm2，分布在區(qū)間（0.16，0.76）的置信度為95%。

將單晶掉苞棒返切120 mm數(shù)據(jù)：平均值為0.97×103個(gè)/cm2，分布在區(qū)間（0.48，1.47）的置信度為95%。

由該置信度計(jì)算，說(shuō)明了新建立的單晶位錯(cuò)密度<3000個(gè)/cm2的科學(xué)合理性。

3.3 生產(chǎn)驗(yàn)證

利用該檢驗(yàn)方法所得的位錯(cuò)密度<3000個(gè)/cm2的硅片發(fā)往尚德、寶利特等光伏組件生產(chǎn)商，充分滿足客戶要求。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)太陽(yáng)能單晶硅位錯(cuò)密度<3000個(gè)/cm2檢驗(yàn)檢測(cè)方法做了深入的研究，選用九點(diǎn)計(jì)數(shù)法，選點(diǎn)位置：以方片為準(zhǔn)選點(diǎn)，四棱線邊緣9.8 mm處選四點(diǎn)，對(duì)邊中點(diǎn)處距邊緣8.3 mm處選四點(diǎn)，連接八點(diǎn)所形成的區(qū)域內(nèi)缺陷最密集處選一點(diǎn)。該檢測(cè)方法是針對(duì)太陽(yáng)能用單晶硅的位錯(cuò)密度<3000個(gè)/cm2的檢驗(yàn)檢測(cè)方法，充分滿足生產(chǎn)要求，較好的指導(dǎo)了工業(yè)生產(chǎn)操作。

參考文獻(xiàn)

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