Die gemessene oder effektive Lebensdauer setzt sich aus der Volumenlebensdauer und der Oberflächenlebensdauer zusammen, gemäß:
\(\cfrac{1}{\tau_{eff}} = \cfrac{1}{\tau_{bulk}} + \cfrac{1}{\tau_{surface}}\)
Deshalb haben die Oberflächeneigenschaften, insbesondere die Oberflächenrekombinationsgeschwindigkeit S, einen enormen Einfluss auf die gemessene Lebensdauer. Dies kann genutzt werden, um die Oberflächeneigenschaften einer Probe zu untersuchen. Thermisches Siliziumoxid oder SiNx werden häufig zur Passivierung der Oberfläche von Cz-, Fz- oder mc-Si verwendet, was bedeutet, dass die Oberflächenrekombinationsgeschwindigkeit stark minimiert wird. Die Homogenität dieser Passivierungsschicht kann durch Lebensdauermessungen untersucht werden. Ziel ist es, die Homogenität einer Passivierungsschicht mit hoher Auflösung zu messen.
Mit MDPmap, MDPingot oder MDPinline ist es möglich, die Homogenität einer Passivierungsschicht mit sehr hoher Auflösung (nur begrenzt durch die Diffusionslänge der Ladungsträger) zu untersuchen, was in Abbildung 1 beispielhaft dargestellt ist. Insbesondere bei hochwertigem Material mit einer hohen Volumenslebensdauer ist die Oberflächenrekombination sehr dominant, sodass jede Abweichung in einer Lebensdauerkarte ihren Ursprung in der Inhomogenität der Passivierung hat.
Durch eine Messung mit unterschiedlicher Wellenlänge oder unterschiedlicher Probendicke lässt sich sogar eine gute Schätzung der Oberflächenrekombinationsgeschwindigkeit vornehmen. Ist die Probenqualität sehr hoch, wie bei FZ-Si, kann die Oberflächenrekombinationsgeschwindigkeit aus der gemessenen Lebensdauer bestimmt werden, indem angenommen wird, dass die Volumenlebensdauer nur von der Auger-Rekombination abhängt.
MDPmap, MDPingot oder MDPinline ermöglichen es, die Homogenität einer Passivierungsschicht mit sehr hoher Auflösung sogar inline zu messen. Damit ist eine Optimierung des Passivierungsprozesses möglich.
Um die Volumenlebensdauer aus der gemessenen Lebensdauer an unpassivierten Bricks zu approximieren, wird die folgende Gleichung verwendet:
\(\tau_{eff, \lambda} = \cfrac{\tau_{bulk}}{1-\alpha ^2L^2} \Biggl \lfloor 1-\alpha L\cfrac{\alpha L + \frac{SL}{D} coth \frac{\alpha d}{2}}{1 L + \frac{SL}{D} coth \frac{d}{2 L}} \Biggr]\)
mit d – Probendicke
α – 1/Eindringtiefe
α = a/s (s – Hauttiefe der Mikrowelle; a – empirischer Faktor, der durch Vergleich mit passivierten Wafern aus denselben Blöcken bestimmt wurde)
L – Diffusionslänge
D – Diffusionskoeffizient
S – Oberflächenrekombinationsgeschwindigkeit für die Schnittfläche (S = 2,0e+5)
Weitere Informationen finden Sie unter:
[1] J. Schmidt, Dissertation, Universität Hannover, 1998
Fig. 1: Example of an oxide passivated Cz-Si wafer with a gradient in the oxide thickness
Verknüpfte Branchen und Applikationen: Forschung und Entwicklung, Epitaxieschichten und dünne Filme, Fotovoltaik
