用于晶片成像及处理的方法和设备技术

本发明专利技术涉及用于晶片成像及处理的方法和设备。一种对带隙材料进行分析的方法，所述方法包括步骤：(a)获取与所述带隙材料中的位错缺陷有关的信息；以及(b)利用所述信息来对所述带隙材料进行分类。

【技术实现步骤摘要】
用于晶片成像及处理的方法和设备本申请是申请日为2009年3月31日、申请号为200980115002.2、专利技术名称为“用于晶片成像及处理的方法和设备”的专利申请的分案申请，其全部内容结合于此作为参考。
本专利技术涉及对直接或间接从诸如硅晶片之类的带隙半导体材料获得的发光图像进行处理的领域。具体地说，本专利技术涉及一种用于分析晶片的发光图像以获取与晶片材料中的缺陷相关的信息的方法和设备。所述信息可被用来对晶片进行分类或者用来预测由该晶片制造而成的器件的操作特性。
技术介绍
说明书通篇对于现有技术的任何讨论都不被认为是承认该现有技术是公知的或者形成了本领域公知常识的一部分。现今的大部分商业光伏电池(尤其是太阳能电池)都是由一般为10×10cm2至21×21cm2的多晶(mc)硅晶片制造而成，其中该硅晶片是从铸造而成的多晶硅块切下的。在被最为广泛地采用的丝网印刷太阳能电池工艺中，为了形成太阳能电池，切下硅晶片之后的主要步骤有：1)表面破坏刻蚀、2)纹理形成、3)扩散、4)SiN沉积、5)金属接触物的丝网印刷、6)烧制、7)边缘隔离、以及8)电性能测定及筛选。更多精密的太阳能电池设计使用所谓的选择发射极结构，其中在金属接触物下方形成了局部高掺杂区域。其它先进的电池设计使用后部的点接触来改进背面复合。通常，仅仅在生产工艺接近结束或结束时才测量电池的电性能。通常，通过将较大的铸造而成的多晶硅块(也被称为铸锭，其尺寸通常高达1×1×0.7m3)锯成方(10×10cm2至21×21cm2)形体(也被称为砖状物)，随后将其线锯成单独的晶片(每个晶片通常为150-300μm厚)，来生产初始晶片。当前，一些晶片制造商使用沿方块或砖状物的边缘的诸如准稳态光电导测量或光电导衰减测量之类的少数载流子寿命测量，来获取与局部材料质量有关的信息。也可以在各个晶片的晶片区域内使用一个或多个线扫描来评估晶片质量。通常，只能获得与每个晶片中的材料质量的横向变化有关的有限的二维信息。其原因就是，大容量太阳能电池生产线通常每一到三秒处理一个晶片，这就限制了测定所能用的时间。一些单独的太阳能电池制造工艺(例如丝网印刷、以及电接触物的烧制)实际上可作为流水线处理(in-lineprocess)来执行，其中部分处理过的晶片在工艺过程中逐个地传递(一般在传输带上传递)。其它诸如扩散和SiN沉积之类的工艺通常作为批处理执行，在批处理中同时处理几十个或者几百个晶片。典型的硅太阳能电池生产线的平均产量是每一到三秒钟一个太阳能电池，这就限制了每个样品的流水线测定可用的时间。现有的空间分解测量总是太慢，从而无法在这么短的时帧中获得与电子晶片质量有关的高分辨率的二维信息。另一方面，公知较小的缺陷会对器件性能产生较大影响。因此，为了可靠测定，需要高空间分辨率(<每像素1mm)。因此，允许制造商以足够高的横向空间分辨率来测定生产工艺下的每个晶片或大部分晶片的电子特性的手段是受限的。能够发光的特定材料的电子态密度中存在间隙，即所谓的带隙。这些材料被称为带隙材料。包括硅在内的直接带隙半导体和间接带隙半导体均包含在这一定义中。位错是诸如硅之类的半导体中的常见结构缺陷，位错的存在极大地影响了材料的电特性，由此极大地影响了由这些材料制成的诸如太阳能电池之类的器件的性能。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是克服或者改善现有技术的至少一个缺点，或者提供一种有用的替换方案。根据第一方面，本专利技术提供了一种对带隙材料进行分析的方法，所述方法包括步骤：(a)捕获所述带隙材料的发光图像；(b)处理所述图像以获取与所述带隙材料中的缺陷有关的信息；以及(c)利用所述信息来对所述带隙材料进行分类。在第二方面中，本专利技术提供了一种对带隙材料进行分析的方法，所述方法包括步骤：(a)获取与所述带隙材料中的位错缺陷有关的信息；以及(b)利用所述信息来对所述带隙材料进行分类。根据第三方面，本专利技术提供了一种预测由带隙材料制成的器件的一个或多个操作特性的方法，所述方法包括步骤：(a)获取带隙材料的至少一个样品；(b)捕获所述至少一个样品的发光图像；(c)处理所述图像以获取与所述至少一个样品中的缺陷有关的信息；(d)分析由所述样品制成的器件的一个或多个操作特性；以及(e)将所述操作特性与所述信息关联起来，其中(i)针对所述带隙材料的其它样品重复步骤(b)和(c)，以获取与所述其它样品中的缺陷有关的其它信息；以及(ii)利用所述其它信息来预测由所述其它样品制成的器件的操作特性。优选地，图像处理包括通过本领域已知的任何适当的技术来改善图像。所获取的信息优选地包括与衬底材料的位错缺陷有关的信息。更优选地，所述信息包括材料中的位错缺陷密度的测量值。图像处理可包括确定位错密度的绝对或相对区域平均、或者与位错密度相关的一个度量值。所述处理还可以包括基于位错相对于例如太阳能电池的金属接触物的位置的加权函数。所述处理还可以包括缺陷对于例如有效少数载流子寿命的影响的严重性的加权函数。带隙衬底材料可包括硅。在一个实施例中，带隙衬底材料可包括多晶硅晶片，并且步骤(c)优选地包括确定采用该硅晶片材料作为衬底的半导体器件的可能的操作特性。在另一实施例中，带隙衬底材料可包括铸造的单晶硅晶片。硅晶片可以是原切割的未处理晶片或者经部分处理的硅晶片。半导体器件可包括光伏电池。图像处理可包括对照背景掺杂浓度来归一化所述图像的步骤。特定缺陷(尤其是位错)通常在来自同一砖状物的相邻区域的晶片中呈现出类似的空间分布，换言之，空间分布在几个相邻晶片之间变化很小。实施例还可包括在从所述邻接的或邻近的多片硅块或硅砖状物切下的一个或多个晶片上执行所述方法，并且对结果进行内插或外插，以确定由其它邻接的或邻近的晶片制成的器件的可能操作特性。这允许根据仅仅样品的一个子组的测量值来对更大样品组进行性能预测。所述方法可能还包括步骤：对沿所述带隙材料边缘的边缘缺陷或杂质造成的低材料质量区域，进行定位。所述方法可能还包括步骤：(d)利用分析步骤的结果来改变与太阳能电池形成中的一系列处理步骤相关联的参数，从而改进所述太阳能电池的质量。所述参数可包括用于将金属图案烧制到带隙材料中的条件。所述参数还可包括用于将材料扩散至晶片材料中的扩散条件。在特定实施例中，所述参数包括用于将材料扩散至带隙材料中的扩散条件，或者用于在所述材料中产生掺杂区域的任何其它处理的参数。在可选实施例中，所述方法还可包括对照晶片的背景掺杂来归一化光致发光图像的步骤。归一化步骤包括：用每个像素中的发光强度除以背景掺杂浓度。在另一实施例中，所述处理可包括：针对所述位错相对于光伏电池的网格线或其它金属接触物的位置，和/或根据位错缺陷的严重性，对位错密度的区域总和或者区域平均、或者位错密度的相对分布进行加权。可通过利用光致发光测量、微波光电导衰减测量、光透射测量、或光反射测量来获取所述信息。在采用光透射测量或光反射测量的情况下，在1400nm-1700nm的光谱范围内执行所述光透射测量或光反射测量。如上所述，上述方法适合于带隙材料和器件的范围，但是上述方法优选地被设计用来预测光伏电池的包括开路电压、短路电流密度、填充系数、或效率在内的操作特性。根据本专利技术的第四方面，提供了一种预测由带隙材料制成的器件的一个或多个操作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对带隙材料进行分析的方法，所述方法包括步骤：(a)获取与所述带隙材料中的位错缺陷有关的信息；以及(b)利用所述信息来对所述带隙材料进行分类。

【技术特征摘要】
2008.03.31 AU 20089015521.一种预测由带隙材料制成的器件的一个或多个操作特性的方法，所述方法包括步骤：(a)获取带隙材料的至少一个样品；(b)获取与所述至少一个样品中的位错缺陷有关的信息；(c)利用所述信息来对所述带隙材料进行分类；(d)分析由所述至少一个样品制成的器件的一个或多个操作特性；以及(e)将所述操作特性与所述分类关联起来，其中(i)针对所述带隙材料的其它样品重复步骤(b)和(c)，以获取针对所述其它样品中的每一个的其它分类；以及(ii)利用所述其它分类来预测由所述其它样品制成的器件的操作特性。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述信息包括所述带隙材料中的位错密度的区域总和或者区域平均、或者位错的相对分布。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述带隙材料包括硅。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述带隙材料包括原切割或经部分处理的多晶硅或单晶硅晶片。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述利用步骤包括预测由所述多晶硅或单晶硅晶片制成的半导体器件的操作特性。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述半导体器件包括光伏电池。7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述操作特性包括开路电压、短路电流密度、填充系数或效率。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述带隙材料包括被锯成晶片之前的硅的块体、铸锭或砖状物。9.根据权利要求1所述的方法，还包括步骤：在从所述带隙材料的邻接的或邻近的多片铸锭、砖状物或块体切下的一个或多个晶片上执行所述方法，并且对结果进行内插或外插，以...

【专利技术属性】
技术研发人员：托尔斯滕·特鲁普克，罗伯特·A·巴尔多什，
申请(专利权)人：BT成像股份有限公司，
类型：发明
国别省市：澳大利亚;AU