表面复合对少子寿命测量影响的定量分析
我们测量硅单晶、铸造多晶以及单晶硅片、多晶硅片的少子寿命，都希望得到与真实体寿命b τ相接近的测量值（表观寿命），而不是一个受表面影响很大的表面复合寿命s τ。
因为在寿命测量中只有b τ才能真正反映半导体材料的内在质量，而表面复合寿命只能反映样品的表面状态，是随表面状态变化而变化的变数。
通过仪器测量出的寿命值我们一般称为表观寿命，它与样品体寿命及表面复合寿命有如下关系，公式（1）由SEMI MF28-0707给出的计算公式τ0 =S
F R τ--11（τ0或b τ表示体寿命）推演出来：
S
b F τττ111+= （1）
即仪器测量值F τ，它实际上是少子体寿命b τ和表面复合寿命s τ的并联值。
光注入到硅片表面的光生少子向体内扩散，一方面被体内的复合中心（如铁原子）复合，另一方面扩散到非光照面，被该表面的复合中心复合。
光生少子在体内平均存在的时间由体复合中心的多少而决定，这个时间就称为体寿命。
如果表面很完美，则表面复合寿命趋于无穷大，那么表观寿命即等于体寿命。
但实际上的表面复合寿命与样品的厚度及表面复合速度有关。
由MF1535-0707中给出s
l
D l sp
diff s 222+=+=πτττ （2）可知，其中： diff τ=D
l 22
π——少子从光照区扩散到表面所需的时间
sp τ=
2l
s
——少子扩散到表面后，被表面（复合中心、缺陷能级）复合所需要的时间
l ——样品厚度
D ——少子扩散系数，电子扩散系数Dn=33.5cm 2/s ，空穴扩散系数Dp=12.4 cm 2/s
S ——表面复合速度，单位cm/s
硅晶体的表面复合速度随着表面状况在很大范围内变化。
如表1所示：
表1
据文献记载，硅抛光面在HF 酸中剥离氧化层后复合速度可低至0.25cm/s ，仔细制备的干氧热氧化表面复合速度可低至1.5-2.5cm/s ，但是要达到这样的表面状态往往不容易，也不稳定，除非表面被钝化液或氧化膜保护。
一般良好的抛光面表面复合速度都会达到 104 cm/s ，最容易得到而且比较稳定的是研磨面，因为它的表面复合速度已达到饱和，就像饱和浓度的盐水那样，再加多少盐进去浓度依然不变。
现在很多光伏企业为了方便用切割片直接测量寿命，即切割后的硅片不经清洗、抛光、钝化等减少和稳定表面复合的工艺处理，直接放进寿命测试仪中测量，俗称裸测，这种测量简单、方便、易操作。
为了定量分析表面复合对测量值F τ的影响，我们以最常用厚度为180μm 的P 型硅片为例进行定量分析。
因为切割面实质上也是一种研磨面，是金属丝带动浆料研磨的结果，一般切割、研磨面的表面复合速度为S=107cm/s ，但线切割的磨料较细，我们将其表面复合的影响估计的最轻，也应该是S ≥105cm/s 。
因为良好的抛光面S ≈104cm/s,我们按照2007版的国际标准MF1535-0707、MF28-0707提供的公式：b τ=
S
F R τ--1
1
，其中Rs 是表面复合速率，表面复合寿命S s R 1=τ，
由以上公式即可推演出常用公式：S
b F
τττ111+=
表面复合寿命s
l
D l sp
diff s 222+=+=πτττ 我们以以下的计算结果来说明，当切割面的表面复合速度为S=105cm/s 时，
l =180μm 厚的硅片当它的体寿命由0.1μS 上升到50μS （或更低、更高）时，
我们测出的表观寿命受表面影响的程度，以及真实体寿命b τ与实测值F τ相差多
大，其计算值如表2所示：
由sp
τ=2l s 可得sp τ=0.09μS ，diff τ=D
l 22π可得d i f f
τ=0.98μS ，则s τ=0.98+0.09=1.07（μS ）,由（1）式可得F τ=
1.071.07b
b
ττ+。
表2
从计算结果可以看出，体寿命在5μS 以下的硅片实测值可以发现相对寿命的明显变化，而在体寿命b τ＞5μS 后，测量值的变化较小，则进入偏离真实体寿命值很大，相对变化又很小的检测“盲区”。
以上情况是硅片裸测时必须非常注意的。
我们测量少子寿命时往往会感到材料参数的测量值偏差会较大，因此我们一下子不能马上测得一个体寿命的绝对准确数，但也应该尽量争取做到相对准确，在裸测硅片少子寿命时准确度很差，而且硅片数量多，容易损坏，因此在切片之前尽量用单晶硅块、锭、棒来测量寿命，既准确又省工。
这里还要提到按国际标准和国家标准的分工，测硅块不宜采用微波反射法，这是因为微波法光波长短，贯穿深度浅（≈30μS ），反射时受表面损伤的影响很大，因此得到的往往是偏低很多的寿命值，容易误判单晶或多晶的质量，建议使用直流光电导和高频光电导法测量。
实验已经证明测量块状晶体少子寿命时，随着波长的减小，寿命测量也在减小，测量寿命对比表如表3：
表3
因为在块状单晶的寿命测量标准MF28中明确规定可用光源波长要≥1.0μm，而微波反射光源波长为0.904μm，因此明显地不适合用在块状晶体的寿命测量，为了测量出与真实值接近的寿命值，选用正确的测量方法非常重要。
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王世进田蕾。