[發明專利]提供裂紋檢測用預測模型的方法和檢測半導體結構上的裂紋的方法

有效

• 申請號: 201280038885.3
• 申請日: 2012-06-15
• 公開（公告）號: CN103733322B
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 馬西亞斯·德瑪;S·瑞恩;喬納斯·克里施
• 申請（專利權）人: 弗勞恩霍弗實用研究促進協會;弗賴堡阿爾伯特-路德維格大學
• 主分類號: H01L21/66
• 分類號: H01L21/66;G01N21/95;G01N21/64;G01N21/93;G06T7/00
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理有限公司11270
• 代理人: 武晨燕,徐川

技術領域

本發明涉及提供半導體結構上的裂紋檢測用預測模型的方法和檢測半導體結構上的裂紋的方法，該半導體結構是光伏太陽能電池、制造過程中的光伏太陽能電池的前級物或者尤其用于制造這樣的光伏太陽能電池的半導體材料。

背景技術

由半導體材料構成的光伏太陽能電池早已被用于將電磁輻射轉化為電能。在典型的光伏太陽能電池中，半導體材料占據了太陽能電池制造總成本的相當份額。因而使用成本十分有利的材料例如多晶硅，另外，太陽能電池研究的一個目的在于減小光伏太陽能電池制造所用的半導體晶片的厚度，由此降低材料成本。

但由此出現以下危險，即，裂紋不利地影響了半導體材料穩定性。這樣的裂紋例如可能因硅晶塊中的材料缺陷而形成，因在晶片原材料制造中的載荷而出現，因缺陷和晶片鋸切時的機械應力而出現，以及因運輸和搬運操作時的機械應力而出現。另外，半導體材料在制造過程中承受力學負荷和熱負荷。

一旦半導體材料在加工過程中破碎，就、出現高昂成本，因為尤其必須停止制造。盡管有裂紋但還經歷整個制造過程的這種半導體材料還有可能在隨后的應用中造成在光伏太陽能電池使用時的顯著功率損失。

因此緣故，人們迫切需要用于檢測半導體結構中的裂紋的方法，該半導體結構是上述半導體原材料如用于制造太陽能電池的半導體晶片、制造過程中的太陽能電池前級物或成品太陽能電池。因為裂紋一般具有微米級延伸尺寸，故其也被稱為微裂紋。

已知利用所謂的IR透光拍攝來檢測裂紋。為此，半導體結構借助紅外范圍內的輻射接受透光檢測并借助成像法如CCD攝像機被測量。因為在IR范圍內的不同吸收特性，故使用者能在如此獲得的圖像中肉眼發現裂紋。同樣知道了利用光致發光的裂紋檢測：為此，在半導體結構中產生光致發光并借助成像法如CCD攝像機進行空間分辨測量。光致發光測量的使用原則上是已知的并且例如在第22屆歐洲光伏太陽能會議的會刊(2007，米蘭，意大利)中的Trupke,T的“用于硅晶片和太陽能電池的表征的發光成像進展”中有描述。但此時通常無法將裂紋與其它作用例如重組有效干擾點區分開。

另外，利用共振超聲振動(RUV)的裂紋檢測是已知的并且例如在Monastyrskyi,A.等人的“用于硅晶片和太陽能電池的在線裂紋檢測的共振超聲振動”(第33屆PVSC的會刊，2008)中有描述。

發明內容

本發明的任務在于，提供一種可靠的、尤其可工業應用的半導體結構裂紋檢測方法，該半導體結構是光伏太陽能電池、制造過程中的光伏太陽能電池前級物或用于制造光伏太陽能電池的原材料。

該任務通過提供半導體結構上裂紋檢測用的預測模型的方法以及檢測半導體結構上的裂紋的方法來解決。本發明還通過用于檢測半導體結構上的裂紋的裝置來完成。

本發明基于申請人的以下認識，即，學習算法適用于建立半導體結構上裂紋檢測用的預測模型，因而結合預測模型進行裂紋檢測。因此，本發明的方法和本發明的裝置原則上不同于在光伏領域迄今所用的裂紋檢測方法，這是因為第一次將借助學習算法的機器學習用于裂紋檢測。

如上所述，本發明的裂紋檢測方法和本發明的裂紋檢測裝置涉及光伏領域。相應地在此和下文中使用術語“半導體結構”來稱呼用于制造太陽能電池的原材料如硅晶片、尤其是多晶硅晶片，也用以稱呼在制造過程中的任一工序處的光伏太陽能電池前級物以及成品太陽能電池。

根據本發明的、提供用于半導體結構上的裂紋檢測的預測模型的方法包括以下方法步驟：

在方法步驟A中提供參照半導體結構，該參照半導體結構具有至少一個裂紋。

在方法步驟B中，提供關于至少一個裂紋的裂紋數據，該裂紋數據包含與裂紋在該參照半導體結構上的位置有關的幾何位置數據。

該半導體結構一般是面狀元件，從而一般可以關于半導體結構的正面或背面的姿態來描述裂紋，就是說，一般借助二維幾何數據。此時在本發明范圍內的是，裂紋數據包括描述裂紋延伸的多個點和/或線，和/或裂紋數據包括星形裂紋的至少兩條線在此相交的裂紋中心。

也在本發明范圍內的是，參照半導體結構是具有裂紋的半導體結構，該裂紋利用另一測量法關于幾何位置被測量。作為替代或補充也可行的是，通過刻劃或類似方法在規定的幾何位置上給參照半導體結構添加裂紋。