太陽能單晶硅位錯密度<3000個/cm2的檢測方法研究

張學強++方麗霞++郭云鵬

摘 要：該文在無位錯單晶硅的檢驗檢測方法GB/T1554-2009的基礎上，結合太陽能單晶硅位錯腐蝕坑的分布規(guī)律，通過實驗總結分析，得出了針對太陽能單晶硅位錯密度<3000個/cm2比較合理的檢驗檢測方法。

關鍵詞：太陽能單晶硅位錯密度 擇優(yōu)腐蝕 位錯遷移理論

中圖分類號：K511 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）12（b）-0075-01

太陽能單晶硅是光伏發(fā)電的主要材料，目前只有適用于集成電路的無位錯單晶硅的檢測方法（國標GB/T1554-2009），而針對太陽能用單晶硅的位錯密度<3000個/cm2的檢驗檢測方法，在半導體領域仍是空白。工業(yè)生產上需要建立一個太陽能單晶硅位錯密度<3000個/cm2的合理的檢驗檢測方法，用于指導實際生產操作。

1 理論依據(jù)

（1）位錯遷移理論：單晶硅棒拉制完成后，由于熱應力作用，尾部會產生大量位錯，沿著單晶向上延伸，延伸的長度約等于單晶尾部的直徑。

（2）國標GB/T1554-2009（九點計數(shù)法）選點位置：當硅片缺陷呈不規(guī)則分布時，應在包含缺陷密度最大的兩條垂直直徑上計數(shù)。選點位置：邊緣取4點，R/2處取四點，中心取一點。

2 檢測方法的建立過程

2.1 太陽能單晶位錯腐蝕坑的分布規(guī)律

（1）位錯排主要分布在棱線上及兩棱線間。

（2）根據(jù)位錯遷移理論，越靠近尾部位錯密度越大。

（3）根據(jù)位錯的生長規(guī)律，（100）面上位錯坑形態(tài)為井形結構（中心一般無位錯）。

2.2 選用國標檢測方法的不足

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

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

2.3 針對太陽能單晶硅位錯密度<3000個/cm2的檢測方法的建立

針對太陽能單晶位錯排的分布規(guī)律，并參照國標，太陽能級單晶位錯密度九點計數(shù)法的選點位置：以方片為準選點，四棱線邊緣9.8mm處選四點，對邊中點處距邊緣8.3mm處選四點，連接八點所形成的區(qū)域內缺陷最密集處選一點，如圖1。

2.4 檢測方法的合理性分析

（1）邊緣八點選擇在位錯排分布比較集中的地方。

（2）即使邊緣八點不能選中位錯排較嚴重處，第九點作為補充。

（3）此標準相對于國標而言是加嚴的控制方法。

3 檢測方法在實際生產中的應用與驗證

3.1 檢測方法的應用

根據(jù)位錯遷移理論分別將太陽能單晶硅掉苞棒返切130 mm、120 mm，以新建立的太陽能單晶位錯密度<3000個/cm2計數(shù)標準，將單晶掉苞棒返切130 mm統(tǒng)計數(shù)據(jù)如下：晶體號分別為A1、A2……A10對應的位錯密度為0.42、0.52、0.5、0.57、0.48、0.39、0、0、1.25、3.9（×103個/cm2）。

將單晶掉苞棒返切120 mm統(tǒng)計數(shù)據(jù)如下：晶體號分別為B1、B2……B10對應的位錯密度為0.62、0.33、3.44、0、1.1、1.92、1.44、1.77、0.77、0.82（×103個/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/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/cm2，分布在區(qū)間（0.48，1.47）的置信度為95%。

由該置信度計算，說明了新建立的單晶位錯密度<3000個/cm2的科學合理性。

3.3 生產驗證

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

4 結語

通過實驗對太陽能單晶硅位錯密度<3000個/cm2檢驗檢測方法做了深入的研究，選用九點計數(shù)法，選點位置：以方片為準選點，四棱線邊緣9.8 mm處選四點，對邊中點處距邊緣8.3 mm處選四點，連接八點所形成的區(qū)域內缺陷最密集處選一點。該檢測方法是針對太陽能用單晶硅的位錯密度<3000個/cm2的檢驗檢測方法，充分滿足生產要求，較好的指導了工業(yè)生產操作。

參考文獻

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