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비접촉 AC 표면 광전압(SPV) 기술을 개선하여 입고 실리콘 PV 웨이퍼에서 소수 캐리어 확산 길이를 신뢰성 있게 측정할 수 있도록 하였습니다. 절단 손상이 있는 웨이퍼에서 매우 낮은 SPV 신호를 극복하기 위한 개선 사항은 세 가지 요소로 구성됩니다. 1- 저주입 조건의 장점을 유지하는 범위 내에서 광자 플럭스를 증가시킴; 2- 신호 대 잡음비를 향상시키기 위해 평균화를 증가시킨 고주파 광 변조 적용; 3- 공핍층 SPV 형성을 위한 표면 열 전처리입니다. 본 기술은 Cz 웨이퍼와 절단 손상이 있는 MC 웨이퍼, 그리고 절단 손상 제거 식각 이후의 웨이퍼에 대해 비교 측정을 통해 검증되었습니다. 확산 길이 L 및 철(Fe), 보론-산소 결함 농도에 대해 식각 전후에서 일관된 결과가 얻어졌습니다. 약 100 µm 수준의 L에 대해 반복성은 0.1%로 매우 우수한 것으로 나타났습니다. Fe 및 보론-산소 결함에 대한 반복성 데이터는 10⁹ atoms/cm³ 수준의 낮은 농도 범위에서도 결함 검출 한계를 평가할 수 있음을 보여줍니다. 절단 손상이 있는 웨이퍼에서 이러한 수준의 감도를 달성할 수 있는 다른 기술은 없는 것으로 판단됩니다. 1 접근 방법 개요 표면 광전압 기반 소수 캐리어 확산 길이 측정은 실리콘 IC 제조에서 중금속 오염 및 미세 결함 모니터링, 그리고 결정 성장, 공정 장비 및 핵심 공정 단계의 청정도 평가를 위해 널리 사용됩니다. 이 기술은 식각 후, 확산 후, 패시베이션 후, 그리고 최종 태양전지에 대한 측정으로 확장되어 왔습니다. 본 연구에서는 입고 실리콘 PV 웨이퍼에서 웨이퍼 수준의 소수 캐리어 확산 길이 모니터링을 가능하게 하는 SPV 방법을 제시합니다. 특히 절단 손상 제거 및 표면 패시베이션 없이도 as-cut 웨이퍼에서 확산 길이, 철 및 보론-산소 결함을 신뢰성 있게 측정하는 데 중점을 두었습니다. SPV는 as-cut 웨이퍼에 대해 다음과 같은 두 가지 장점을 갖습니다. 1- 다양한 광 침투 깊이와 신호 비를 활용하여 전면 표면 재결합 속도의 영향을 제거하고, 확산 길이가 웨이퍼 두께와 유사하거나 더 큰 경우 후면 재결합 속도를 보정하는 알고리즘을 사용합니다; 2- 다른 수명 측정 기술에서 나타나는 주입 의존성 및 비선형 효과에 따른 불확실성이 없습니다. 개선된 SPV 기술은 Ultimate SPV라 불리는 최신 버전을 기반으로 하며, 디지털 제어 조명 및 신호 검출을 사용합니다. 서로 다른 파장과 높은 변조 주파수를 갖는 광을 동시에 사용하여 신호 대 잡음 문제를 해결합니다. 또한 200°C 어닐링을 통한 표면 전처리를 도입하여 보론-산소 결함 및 Fe 결함 분리를 가능하게 합니다. 본 접근법은 동일 웨이퍼에 대해 절단 손상 제거 식각 전후로 수행된 일련의 측정을 통해 검증되었습니다. 2 결과 본 접근법은 매우 우수한 측정 안정성과 반복성을 보여줍니다. 예를 들어, 평균 확산 길이 96 µm의 Cz as-cut 웨이퍼에 대해 10회 반복 측정 시 1σ 표준편차 0.10 µm가 얻어졌습니다. 절단 손상이 있는 웨이퍼에서 이러한 수준의 0.1% 반복성은 기존 수명 측정 기술로는 달성하기 어려운 수준입니다. 높은 반복성은 Fe 농도 및 LID(광 유도 결함) 농도의 정밀한 평가로 이어집니다. 측정은 Semilab PV-2000 장비를 사용하여 수행되었으며, 자동 광학 Fe 활성화 및 가속 LID 공정, 로봇 웨이퍼 핸들링 기능이 포함된 시스템을 사용하였습니다. 제시된 결과에는 SPV 확산 길이, 벌크 수명, Fe 및 LID 농도가 포함되며, Cz 웨이퍼와 다결정 웨이퍼에 대해 절단 상태와 식각 후 상태 모두에서 측정되었습니다. 확산 길이 50–170 µm 범위에서 식각 전후 평균값 차이는 5% 미만, 개별 위치에서는 약 10% 수준으로 나타났습니다. Fe 측정에서는 1E10–1E12 cm⁻³ 범위에서 확산 길이에 비해 약 두 배 수준의 차이가 나타났으며, 이는 Fe 측정의 미분적 특성과 일치합니다. LID 결과도 유사한 경향을 보였습니다. 3 결론 본 연구 결과는 개선된 SPV 확산 길이 측정 방법이 입고 as-cut 실리콘 PV 웨이퍼의 오염 측정에 신뢰성 있는 방법임을 입증합니다. 기존 연구에서도 확산, 패시베이션 이후 및 최종 태양전지에 대한 SPV 적용이 효과적임이 보고되었습니다. 본 연구에서 제시한 as-cut 및 식각 웨이퍼 측정 기능은 웨이퍼 전 공정에 걸친 모니터링 가능성을 확장합니다.