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VirtusWafer的缺陷特性李娟、翟蕊、石郧熙2011.07.06VirtusWafer的缺陷特性一、引言二、缺陷的显示方法及取样三、VirtusWafer在硅锭中的晶粒大小与缺陷分布四、VirtusWafer与普通多晶硅片缺陷分布的比较五、结论一、引言昱辉VirtusWafer低成本硅片类型生产方法优点缺点多晶浇铸法装料量可高于400Kg/炉以上，成本低较多的晶界和位错严重影响晶体品质【1】转换效率较低~16.5%单晶直拉法装料量~100Kg/炉，成本高晶向单一、缺陷低、少子寿命高转换效率较高~18.0%1、太阳能行业背景：追求低成本、高质量晶体硅是行业的发展趋势高品质采用铸锭设备批量生产单一晶粒面积可达90%及以上【1】A.Fedotovet.,PhysStatSol(a)119(1990),p.523.2、VirtusWafer简介VirtusWafer照片多晶硅片单晶硅片利用VirtusWafer在普通丝网印刷电池线上制备的电池片，平均转换效率达到17.5%及以上，光致衰减只有单晶电池片光致衰减的一半【2】。【2】二、缺陷的显示方法及取样1、晶体的原生缺陷显示坩埚面ACB2、取样情况介绍取样大体位置：按与坩埚接触情况分A区、B区、C区，各取一个硅块作为样本在硅块大致底、中、顶位置取样取样厚度：~2mm厚样片或~200µm厚的成品片硅片经过化学抛光或除损伤层后，采用Secco腐蚀液腐蚀2-5分钟使缺陷显示1、晶粒大小分布情况•晶体大小在硅锭中的横向分布靠近坩埚面的区域为多晶，其它区域根据长晶体情况，若长晶情况较好则基本为单晶，如图C。硅锭各个区域硅片照片（以下为某个硅锭底部各个区域的硅片照片）三、VirtusWafer在硅锭中的晶粒大小与缺陷分布ABC坩埚面沿着长晶方向，大颗粒的单晶区域面积降低•硅块晶粒大小纵向分布长晶方向硅块照片注：“长晶情况展示”由硅块底部至顶部隔一定距离取的一系列硅片的照片组成长晶情况展示横向生长多晶区域硅锭位错各区域分布情况2、位错分布情况A中样B中样C中样说明：如左图所示，图中黑色的暗点是由于大量位错蚀坑导致的，蚀坑越多说明位错密度越大。•位错在硅锭中的横向分布：A区的位错密度明显高于B、C区×500纵向位错分布：由底部到顶部位错密度逐渐增加•硅块位错纵向分布底部中部顶部底部：局部区域有大量位错/晶界，其它位置位错密度较低（上述硅片95%的区域几近无位错区域）中部：边缘处有“带状”分布的高位错密度区域（如粉红框标志区域，除此区域，位错密度基本低于3000个/cm2)顶部：“带状”分布的高位错密度区域增加，整张硅片位错密度增加四、VirtusWafer与普通多晶硅片缺陷分布比较•位错密度较普通多晶硅低的多，晶界更少•尤其是硅锭底部硅片，其边缘存在“带状”分布的高密度位错区域•较多亚晶界与普通多晶硅比较，VirtusWafer缺陷分布具有下述特点：1、位错、晶界密度VirtusWafer缺陷显示普通多晶硅片缺陷显示VirtusWafer较普通多晶硅低的多，晶界更少•普通多晶硅【3】：少见大面积无位错区域（如右图）位错密度通常在104~107个/cm2晶粒大小：通常直径小于几个厘米•VirtusWafer：边缘存在的高密度的“带状”分布区域导致硅片整体位错分布不均匀，除该区域外，硅片中间大面积区域位错密度较低，几乎为无位错（如右图）晶粒大小：单个晶粒的面积可达整张硅片90%及以上【3】N.Chenetal.MaterialsScienceinSemiconductorProcessing，Volume13,Issue4,December2010,Pages276-280该高位错密度区域通常在硅片的边缘位置，呈现明显“带状”分布同一个晶粒中，其处于“带状”高位错区的区域位错密度较高（如A处），而另一侧（如B处）位错密度较低，几乎为无位错。A处显微镜照片B处显微镜照片AB原始硅片缺陷显示后的硅片2、VirtusWafer“带状”分布的高位错区域×500×500原始硅片碱制绒后明显可见亚晶界VirtusWafer中存在一些硅片，其表面看似一个大晶粒，实际为多个晶粒组成，如下图所示：3、VirtusWafer中的亚晶界部分VirtusWafer中有大量的亚晶界，其主要集中于硅块的中上部推测：其主要是由于长晶过程引入的微小夹杂物导致的【4】【4】BeiWuet.,JournalofCrystalGrowth,Volume318,Issue1,1March2011,Pages200-207碱制绒后硅片亚晶粒对硅片少子寿命的影响5.0e121.0e1305.0e121.0e130图4Fe含量分布（PV2000）图2少子寿命扫描图（WT2000)图3位错显示照片ABAB如图1所示，A、B两区域均存在大量亚晶粒，但A区少子寿命远高于B区（图2）。对比两区域的位错密度（图3）与Fe杂质的分布（图4），A区域高的金属杂质（如Fe）聚集是造成其少子寿命低的主要原因。亚晶粒对硅片质量的影响，在于其内部存在的位错、金属杂质等的共同作用图1碱制绒后硅片照片•通过化学腐蚀金相法对VirtusWafer缺陷检测调研的主要结果如下：明确了该产品的产品优势在于其低的位错密度和晶界-普通多晶硅片位错密度通常在104~107个/cm2，晶粒通常直径小于几个厘米-VirtusWafer单个晶粒的面积可达整张硅片90%及以上-VirtusWafer位错密度较低，部分硅片约95%及以上的区域几近于无位错与普通多晶硅相比，还具有其新的缺陷分布特点-边缘存在“带状”分布的高位错区域-部分硅片中的亚晶现象五、结论Thanksforyourattention!