[发明专利]一种适用于高频光电导衰减法测量半导体级单晶硅少子寿命的预处理方法

说明书

本发明公开了一种适用于高频光电导衰减法测量半导体级单晶硅少子寿命的预处理方法，包括以下步骤：(1)将单晶硅棒加工成圆柱形；(2)将步骤(1)得到的单晶硅棒进行化学抛光；(3)冲洗完成化学抛光的单晶硅棒，干燥。本发明提供的预处理方法可以有效消除因硅棒的边界效应和表面复合效应引起的少子寿命的测量误差，使测量结果更能真实反映单晶硅棒晶体结构和深能级金属含量的实际情况。

技术领域

本发明涉及一种单晶硅棒的预处理方法，特别涉及一种适用于高频光电导衰减法测量半导体级单晶硅少子寿命的预处理方法。

背景技术

非平衡少数载流子的平均生存时间称为少数载流子寿命，简称少子寿命。半导体的少子寿命是衡量其晶体结构完整性和深能级金属含量的重要物理参数。光伏行业和半导体行业通常采取的检测方法为：多晶硅料拉制成区熔单晶硅棒，采用高频光电导衰减法测量单晶硅棒的少子寿命，以此来评价多晶硅料的品质。但是该方法的测量值受到很多因素的干扰，对于半导体级行业，少子寿命是下游厂家关注的一个重要指标，如何准确测量少子寿命使其精准反映硅料的真实质量是一个非常棘手的问题。

发明内容

发明目的：为了排除外来因素对测量结果的影响，确保测量值可以准确反映单晶硅棒的晶体结构和深能级金属含量，本发明提供了一种适用于高频光电导衰减法测量半导体级单晶硅少子寿命的预处理方法，该方法可以有效消除单晶硅硅棒的结构缺陷和表面复合效应的影响。

技术方案：本发明所述的适用于高频光电导衰减法测量半导体级单晶硅少子寿命的预处理方法，包括以下步骤：

(1)将单晶硅棒加工成圆柱形；

(2)将步骤(1)得到的单晶硅棒进行化学抛光；

(3)冲洗完成化学抛光的单晶硅棒，干燥。

步骤(1)中，利用研磨机将单晶硅棒加工成圆柱形。所述的研磨机优选为表面研磨机。

步骤(1)中，所述的单晶硅棒是完成区熔处理的单晶硅棒。区熔处理具体的处理过程为：多晶硅棒通过区熔法加工成单晶硅棒，完成区熔处理以后的单晶硅棒大致为圆柱形，但是会存在一些棱角，所以为了精确测量，采用机加工的方式处理为最优形状，圆柱形。

步骤(2)中，所述的化学抛光是利用HF/HNO₃混合体系进行化学抛光。

优选地，所述的HF/HNO₃混合体系中，HF和HNO₃体积比为1∶(2-4)。

优选地，化学抛光的时间为5-8min。

步骤(3)中，利用超高纯水冲洗完成化学抛光的单晶硅棒。

步骤(3)中，所述的干燥为将硅棒表面的水分吹干。

步骤(3)中，利用高纯氮气将硅棒表面的水分吹干。

工作原理：

①单晶硅棒的几何结构

通过高频光电导衰减法检测少子寿命时，将检测样品放在检测台上，高频电源提供的电流通过检测样品，可以得到样品的电导率。当红外光源照射到检测样品表面时，检测样品会被激发出光生电子-空穴对，激发出的非平衡载流子会使检测样品产生附加光电导。当光照消失后，附加光电导会逐渐降低直至消失，通过测试附加光电导的消失时间可以得到非平衡少数载流子的平均生存时间，即少子寿命。