利用發(fā)光成像測(cè)試間接帶隙半導(dǎo)體器件的方法和設(shè)備的制造方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】利用發(fā)光成像測(cè)試間接帶隙半導(dǎo)體器件的方法和設(shè)備
[0001 ] 本申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?01310054248.1、申請(qǐng)日為2007年5月4日、發(fā)明名稱(chēng)為“利用發(fā)光成像測(cè)試間接帶隙半導(dǎo)體器件的方法和系統(tǒng)”的分案申請(qǐng)的再次分案申請(qǐng)，而申請(qǐng)?zhí)枮?01310054248.1 的分案申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?00780025426.0 (國(guó)際申請(qǐng)?zhí)朠CT/AU2007/00595)、申請(qǐng)日為2007年5月4日、發(fā)明名稱(chēng)為“利用發(fā)光成像測(cè)試間接帶隙半導(dǎo)體器件的方法和系統(tǒng)”的申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
[0002]相關(guān)申請(qǐng)
[0003]本申請(qǐng)要求2006年5月5日提交的澳大利亞臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)N0.2006902366的權(quán)益并且并入其全部?jī)?nèi)容作為參考。
技術(shù)領(lǐng)域
[0004]本發(fā)明主要涉及利用發(fā)光成像的半導(dǎo)體測(cè)試，并且更具體地說(shuō)涉及間接帶隙半導(dǎo)體器件例如硅太陽(yáng)能電池的測(cè)試。
【背景技術(shù)】
[0005]太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)從裸露的半導(dǎo)體晶片例如硅晶片開(kāi)始。在生產(chǎn)期間，通常通過(guò)絲網(wǎng)印刷或掩埋接觸工藝將金屬圖案或柵格施加到晶片。所述金屬圖案或柵格的目的是收集響應(yīng)于通過(guò)外部照明源對(duì)太陽(yáng)能電池的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的激發(fā)而產(chǎn)生的電流。所述金屬柵格通常包括電連接到一條或多條母線的多個(gè)指狀物。
[0006]因?yàn)樾试?，一方面，期望使太?yáng)能電池的光收集面積最大。這規(guī)定了所述指狀物應(yīng)當(dāng)薄、窄并且間隔寬以減小光收集面積的陰影。也因?yàn)樾试颍硪环矫?，期望金屬指狀物在最小電損耗的情況下傳輸電流。這規(guī)定了金屬指狀物應(yīng)當(dāng)厚、寬并且間隔緊密以使電阻損耗最小。因此太陽(yáng)能電池設(shè)計(jì)的主要部分是實(shí)現(xiàn)這些對(duì)立要求之間的合適折衷。
[0007]光電太陽(yáng)能電池制造通常由未能滿(mǎn)足所需效率規(guī)格的設(shè)備的顯著廢品率來(lái)表征，并且常規(guī)測(cè)試方法通常不能確定太陽(yáng)能電池顯示出低效率的原因。
[0008]優(yōu)良的光電設(shè)備的區(qū)域通過(guò)低的串聯(lián)電阻橫向并聯(lián)連接。光電設(shè)備失效的一個(gè)特有模式是光電設(shè)備中的一些區(qū)域變得與所述光電設(shè)備中的其它區(qū)域電隔離或連接不良。例如，金屬指狀物在太陽(yáng)能電池的制造期間，尤其是在由非常薄的指狀物來(lái)表征的最佳設(shè)計(jì)的絲網(wǎng)印刷期間斷裂。在該情形下，在鄰近斷裂的指狀物附近產(chǎn)生的電流不能被有效收集，其導(dǎo)致了太陽(yáng)能電池的效率損失。另一個(gè)失效模式由具有增強(qiáng)的接觸電阻的太陽(yáng)能電池內(nèi)的高接觸電阻或特定區(qū)域引起。從半導(dǎo)體的本體到金屬接觸的電流引起電壓降，所述電壓降由接觸電阻確定。局部增強(qiáng)的接觸電阻降低了太陽(yáng)能電池的效率。在工業(yè)制造的太陽(yáng)能電池中存在各種這種局部增強(qiáng)的接觸電阻的電勢(shì)源。
[0009]因此需要能夠識(shí)別間接帶隙半導(dǎo)體器件中的不良連接或電隔離區(qū)域的方法和系統(tǒng)。也需要能夠識(shí)別太陽(yáng)能電池中斷裂的金屬指狀物、母線以及指狀物和母線之間的連接的方法和系統(tǒng)，其是工業(yè)太陽(yáng)能電池中出現(xiàn)的共同問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的各個(gè)方面涉及用來(lái)識(shí)別或確定間接帶隙半導(dǎo)體器件的空間分辨特性(spatially resolved property)的方法和系統(tǒng)。
[0011]本發(fā)明的第一方面提供用來(lái)確定間接帶隙半導(dǎo)體器件的空間分辨特性的方法。所述方法包括的步驟為:從外部激發(fā)間接帶隙半導(dǎo)體器件以使所述間接帶隙半導(dǎo)體器件發(fā)光、捕獲響應(yīng)于外部激發(fā)從間接帶隙半導(dǎo)體器件發(fā)出的光的圖像、以及根據(jù)對(duì)兩個(gè)或更多個(gè)發(fā)光圖像中的區(qū)域的相對(duì)強(qiáng)度的比較來(lái)確定間接帶隙半導(dǎo)體器件的空間分辨特性。
[0012]確定空間分辨特性的步驟可以包括空間分辨間接帶隙半導(dǎo)體器件中的電隔離或不良連接區(qū)域。
[0013]確定空間分辨特性的步驟可以包括比較一個(gè)發(fā)光圖像中的不同區(qū)域之間的強(qiáng)度比與至少一個(gè)另外的發(fā)光圖像中的相應(yīng)區(qū)域之間的強(qiáng)度比。
[0014]確定空間分辨特性的步驟可以包括比較至少兩個(gè)發(fā)光圖像中的區(qū)域的相對(duì)強(qiáng)度，所述至少兩個(gè)發(fā)光圖像可以從發(fā)光圖像組中選擇，所述發(fā)光圖像組包括:通過(guò)利用電信號(hào)激發(fā)間接帶隙半導(dǎo)體器件所產(chǎn)生的電致發(fā)光圖像;當(dāng)間接帶隙半導(dǎo)體器件的接觸端保持開(kāi)路狀態(tài)時(shí)通過(guò)利用適于引起光致發(fā)光的入射光激發(fā)間接帶隙半導(dǎo)體器件所產(chǎn)生的光致發(fā)光圖像；以及通過(guò)利用適于引起光致發(fā)光的入射光激發(fā)間接帶隙半導(dǎo)體器件并且同時(shí)相對(duì)于開(kāi)路值改變間接帶隙半導(dǎo)體器件的接觸端兩端的電壓電平所產(chǎn)生的光致發(fā)光圖像。
[0015]在一個(gè)實(shí)施例中，外部激發(fā)間接帶隙半導(dǎo)體器件的步驟可以包括下列步驟中的至少一個(gè):利用適于在間接帶隙半導(dǎo)體器件中引起光致發(fā)光的光照射間接帶隙半導(dǎo)體器件；以及施加電信號(hào)到間接帶隙半導(dǎo)體器件的接觸端以在間接帶隙半導(dǎo)體器件中引起電致發(fā)光?？梢酝ㄟ^(guò)比較光致發(fā)光圖像和電致發(fā)光圖像中的區(qū)域的相對(duì)強(qiáng)度來(lái)確定空間分辨特性。在沒(méi)有相對(duì)于光致發(fā)光圖像中的其它區(qū)域改變了強(qiáng)度的相應(yīng)區(qū)域的情況下，電隔離或不良連接區(qū)域可以與相對(duì)于電致發(fā)光圖像中的其它區(qū)域有較低強(qiáng)度的區(qū)域?qū)?yīng)。
[0016]在一個(gè)實(shí)施例中，外部激發(fā)間接帶隙半導(dǎo)體器件的步驟可以包括利用適于在間接帶隙半導(dǎo)體器件中引起光致發(fā)光的光照射間接帶隙半導(dǎo)體器件并且所述方法可以包括同時(shí)相對(duì)于開(kāi)路值改變間接帶隙半導(dǎo)體器件的接觸端兩端的電壓的另一個(gè)步驟。可以通過(guò)比較在沒(méi)有相對(duì)于開(kāi)路值改變間接帶隙半導(dǎo)體器件的接觸端兩端的電壓的情況下的至少一個(gè)光致發(fā)光圖像和在相對(duì)于開(kāi)路值改變所述間接帶隙半導(dǎo)體器件的接觸端兩端的電壓的情況下的至少一個(gè)光致發(fā)光圖像中的對(duì)應(yīng)區(qū)域的強(qiáng)度來(lái)確定空間分辨特性。同時(shí)相對(duì)于開(kāi)路值改變間接帶隙半導(dǎo)體器件的接觸端兩端的電壓的步驟可以包括從以下步驟選擇的步驟:在間接帶隙半導(dǎo)體器件的接觸端兩端施加外部偏置;在間接帶隙半導(dǎo)體器件的接觸端兩端施加負(fù)載;在所述間接帶隙半導(dǎo)體器件的接觸端兩端應(yīng)用短路;在間接帶隙半導(dǎo)體器件的接觸端兩端施加電壓;將電流注入到間接帶隙半導(dǎo)體器件的接觸端中；以及從間接帶隙半導(dǎo)體器件的接觸端抽取電流。同時(shí)相對(duì)于開(kāi)路值改變間接帶隙半導(dǎo)體器件的接觸端兩端的電壓的步驟可以包括相對(duì)于開(kāi)路值減小接觸端兩端的電壓。在沒(méi)有相對(duì)于在接觸端兩端具有開(kāi)路電壓值的光致發(fā)光圖像中的其它區(qū)域改變了強(qiáng)度的相應(yīng)區(qū)域的情況下，電隔離或不良連接區(qū)域可以與相對(duì)于在接觸端兩端具有降低電壓的光致發(fā)光圖像中的其它區(qū)域有較高強(qiáng)度的區(qū)域?qū)?yīng)。
[0017]在一個(gè)實(shí)施例中，外部激發(fā)間接帶隙半導(dǎo)體器件的步驟可以包括通過(guò)施加至少一個(gè)電激發(fā)信號(hào)到間接帶隙半導(dǎo)體器件的接觸端來(lái)電激發(fā)間接帶隙半導(dǎo)體器件以電致發(fā)光。確定空間分辨特性的步驟可以包括比較至少兩個(gè)電致發(fā)光圖像中的對(duì)應(yīng)區(qū)域的強(qiáng)度，電致發(fā)光圖像中的每一個(gè)對(duì)應(yīng)于電激發(fā)信號(hào)的不同電平。電隔離或不良連接區(qū)域可以對(duì)應(yīng)于相對(duì)于利用第一電平的電激發(fā)信號(hào)產(chǎn)生的第一電致發(fā)光圖像中的其它區(qū)域有較低強(qiáng)度的區(qū)域而不對(duì)應(yīng)于相對(duì)于利用第二電平的電激發(fā)信號(hào)產(chǎn)生的第二電致發(fā)光圖像中的其它區(qū)域有較低強(qiáng)度的區(qū)域，其中所述第一電平電激發(fā)信號(hào)高于所述第二電平電激發(fā)信號(hào)。
[0018]在一個(gè)實(shí)施例中，外部激發(fā)間接帶隙半導(dǎo)體器件的步驟可以包括下列步驟:施加電信號(hào)到間接帶隙半導(dǎo)體器件的接觸端以在間接帶隙半導(dǎo)體器件中引起電致發(fā)光；以及利用適于在間接帶隙半導(dǎo)體器件中引起光致發(fā)光的光照射間接帶隙半導(dǎo)體器件并且同時(shí)相對(duì)于開(kāi)路值改變間接帶隙半導(dǎo)體器件的接觸端兩端的電壓電平。確定空間分辨特性的步驟可以包括在相對(duì)于開(kāi)路值改變間接帶隙半導(dǎo)體器件的接觸端兩端的電壓的情況下比較至少一個(gè)電致發(fā)光圖像和至少一個(gè)光致發(fā)光圖像中的相應(yīng)區(qū)域的強(qiáng)度。同時(shí)相對(duì)于開(kāi)路值改變間接帶隙半導(dǎo)體器件的接觸端兩端的電壓的步驟可以包括從步驟組選擇的步驟，所述步驟組包括:在間接帶隙半導(dǎo)體器件的接觸端兩端施加外部偏置;在間接帶隙半導(dǎo)體器件的接觸端兩端施加負(fù)載;在所述間接帶隙半導(dǎo)體器件的接觸端兩端應(yīng)用短路;在間接帶隙半導(dǎo)體器件的接觸端兩端施加電壓;將電流注入到間接帶隙半導(dǎo)體器件的接觸端中；以及從間接帶隙半導(dǎo)體器件的接觸端抽取電流。同時(shí)相對(duì)于開(kāi)路值改變間接帶隙半導(dǎo)體器件的接觸端兩端的電壓的步驟可以包括相對(duì)于開(kāi)路值減小接觸端兩端的電壓。電隔離或不良連接區(qū)域可以與相對(duì)于電致發(fā)光圖像中的其它區(qū)域有較低強(qiáng)度的區(qū)域以及相對(duì)于在接觸端兩端具有降低的電壓的光致發(fā)光圖像中的其它區(qū)域有較高強(qiáng)度的區(qū)域?qū)?yīng)。
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