WO2010022922A1 - Verfahren zur bestimmung der überschussladungsträgerlebensdauer in einer halbleiterschicht - Google Patents

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WO2010022922A1
WO2010022922A1 PCT/EP2009/006166 EP2009006166W WO2010022922A1 WO 2010022922 A1 WO2010022922 A1 WO 2010022922A1 EP 2009006166 W EP2009006166 W EP 2009006166W WO 2010022922 A1 WO2010022922 A1 WO 2010022922A1
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WO
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semiconductor layer
charge carrier
excess charge
layer
luminescence
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Application number
PCT/EP2009/006166
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Philipp Rosenits
Thomas Roth
Stefan Glunz
Original Assignee
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
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Publication date
Application filed by Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., Albert-Ludwigs-Universität Freiburg filed Critical Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/26—Testing of individual semiconductor devices
    • G01R31/265—Contactless testing
    • G01R31/2656—Contactless testing using non-ionising electromagnetic radiation, e.g. optical radiation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/26—Testing of individual semiconductor devices
    • G01R31/2648—Characterising semiconductor materials

Definitions

  • the invention relates to a method for determining the
  • the charge carrier lifetime always plays a central role. This is particularly the case in the field of photovoltaics, in the analysis and characterization of solar cells or of precursor components in the manufacturing process of a solar cell. In this case, the largest possible excess charge carrier lifetime in the material volume is a necessary condition for a good efficiency of the solar cell.
  • excess carrier lifetime refers to the average, characteristic time duration between generation and recombination of the excess charge carriers in the low injection region, ie for the case where the concentration of the (generated) excess charge carriers is less than the equilibrium charge carrier concentration predetermined by the doping concentration is, the excess carrier lifetime corresponds to the minority carrier lifetime.
  • the evaluations are each assigned a cut-off wavelength, so that essentially only luminescence radiation is measured up to the "cut-off wavelength and evaluated accordingly in an evaluation."
  • the spectral weighting thus takes place by definition of the cutoff wavelength.
  • the cut-off wavelengths for the two evaluations are chosen differently, so that the relationship between the life of the excess charge carriers and the surface recombination speed is determined by a comparison of the two evaluations, such as a quotient formation of the respectively measured luminescence intensities can be determined so that when specifying one of the two sizes, the other size can be determined.
  • Rekombinationseigenschaften of the semiconductor material and the surfaces of the semiconductor material comprises. If one of these quantities is known, the other size can be determined from the effective life. In particular, if the surface recombination speed of the semiconductor material is known from the effective lifetime of the semiconductor material
  • the object of the present invention is to determine the known method of measuring, by evaluating the luminescence radiation, the excess charge carrier lifetime, to simplify it and to increase the field of application.
  • This object is achieved by a method for determining the excess charge carrier lifetime in a semiconductor layer according to
  • the method according to the invention for determining the excess charge carrier lifetime in a semiconductor layer thus comprises the following method steps:
  • a method step A the semiconductor layer is subjected to an excitation radiation for generating luminescence radiation in the semiconductor layer.
  • the luminescence radiation is thus what is known as photoluminescence radiation.
  • a method step B the intensity of the luminescence radiation of the semiconductor layer is measured by means of a detector.
  • the method steps A and B are performed on a first measurement sample, comprising a first semiconductor layer with a first layer thickness D 1 for measuring a first luminescence intensity ⁇ M1 and additionally at least on a second measurement sample, comprising a second semiconductor layer with a second layer thickness D 2 for measuring a second Luminescence intensity I M2 performed.
  • the layer thicknesses D 1 and D 2 are different, however, the first and second semiconductor layers have substantially equal excess charge carrier lifetimes and the same vine combination properties at the respective surfaces of the semiconductor layers.
  • the first test sample and the second test sample are therefore the same in terms of their electrical properties that are decisive in the measurement of the luminescence radiation, only the layer thicknesses of the respective ones
  • Semiconductor layers differ between the first and second measurement samples. Subsequently, the excess charge carrier lifetime of the semiconductor layers is determined on the basis of the intensities of the luminescence radiation measured on the first measurement sample and on the second measurement sample.
  • the method according to the invention like the previously known procedure of the luminescence method, uses two measurements of the luminescence intensity under different measuring conditions, it differs fundamentally from this method in that the different spectral weights are calculated by using two
  • a theoretical model for the first and for the second measurement sample is determined, for calculating the
  • Luminescence intensity of the luminescence radiation generated in the first and in the second measurement sample is a measure of the luminescence intensity of the luminescence radiation generated in the first and in the second measurement sample.
  • the additional charge carrier lifetime of the semiconductor layers is determined on specification of further physical parameters, such as, for example, the layer thicknesses D 1 and D 2 and the recombination properties on the respective surfaces of the semiconductor layers. It should be noted that in the method according to the invention the semiconductor layers of both test samples are the same
  • the determination of the excess charge carrier lifetime of the semiconductor layer comprises the following method steps:
  • a quotient Q M V / W of the two measured luminescence intensities is determined.
  • a first theoretical model for the luminescence intensity of the first and the second semiconductor layer is produced, depending on predetermined physical parameters, the doping type and doping density of the semiconductor layers, the recombination properties of the surfaces of the semiconductor layers, and the intensity and the spectrum comprise the excitation radiation.
  • the value of the quotient Qy- thus depends substantially on the excess charge carrier lifetime specified for the theoretical model. It is thus possible, by varying the excess charge carrier lifetime in the theoretical model, to adjust the quotient Q r to the quotient Q M determined from the measurements, and thereby the
  • the first and the second measurement sample are radiated with respect to the intensity of the radiated Luminescence radiation relevant physical parameters are the same and differ only in the thickness of the respective semiconductor layer.
  • the thickness D 2 is at least a factor of 1, 5, preferably by a factor of 2 greater than the thickness D 1 .
  • the thickness D 1 is about 20 microns and the thickness D 2 in about 50 microns.
  • the excitation radiation is monochromatic, preferably generated by a laser.
  • the wavelength is about 810 nm, since investigations by the applicant have shown that a penetration depth of the excitation radiation into the semiconductor layer that is advantageous for silicon in this type of measurement is achieved for this wavelength.
  • An increase in the accuracy of the method according to the invention is achieved by using measurements at more than two layer thicknesses:
  • method steps A and B are additionally performed with at least one third test sample comprising a third semiconductor layer having a third layer thickness D 3 for measuring a third luminescence intensity / M> 3 .
  • the layer thickness D 3 is different from the layer thicknesses D 1 and D 2 and the first, second and third semiconductor layers have substantially equal excess charge carrier lifetimes and the same Rekombinationseigenschaften on the respective surfaces of the semiconductor layers.
  • the excess charge carrier lifetime of the semiconductor layers is determined by averaging on the evaluations of the three measured luminescence intensities IM. U IM.2 and V 3 determined.
  • the method according to the invention can be used to determine the excess charge carrier lifetime in a single-layer system, for example for determining the excess charge carrier lifetime in a silicon wafer for producing a solar cell.
  • the method according to the invention has the particular advantage that it is also used in multilayer systems for determining the
  • the semiconductor layer is therefore part of a multilayer system which comprises at least one carrier layer in addition to the semiconductor layer, the semiconductor layers of the first measurement sample and the second measurement sample having substantially equal excess charge carrier lifetimes and surface recombination properties at the respective surfaces.
  • the support layers of the first and second measurement samples also have approximately equal excess charge carrier lifetimes and surface recombination properties at the respective surfaces.
  • the carrier layers of the first and second measurement sample are each highly doped, in particular a dopant concentration exhibit greater than or equal 2x10 18 cm "3. This allows the proportion of the carrier layer at the Botlumineszenzstrahlung is low, so that an accurate determination of the excess carrier lifetime is possible.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a measurement setup for carrying out an embodiment of the method according to the invention:
  • a first measurement sample 1 which comprises a carrier layer embodied as silicon substrate 2 and an epitaxial layer 3 made of silicon, which represents the semiconductor layer.
  • the test sample 1 thus represents a multilayer system. Both layers are p-doped, wherein the silicon substrate 2 has a doping of 2 ⁇ 10 18 cm -3 and the epitaxial layer 3 has a doping of 2 ⁇ 10 16 cm -3 .
  • a radiation source which is designed as a laser 4, is arranged above the first measurement sample. Likewise, the use of other radiation sources, such as LED radiation sources is possible.
  • the laser 4 generates a monochromatic radiation having a wavelength of 810 nm and has a lens system (not shown), by means of which the excitation radiation generated by the laser 4 over the entire surface and substantially homogeneously to the front shown in Figure 1, perpendicular to the plane of the front epitaxial layer is mapped.
  • both the epitaxial layer 3 and the silicon substrate 2 are subjected to the excitation radiation of the laser 4 (method step A).
  • a detector is arranged, which is designed as a CCD camera 5.
  • the CCD The camera 5 comprises a CCD chip which has a square grid of pixels and a corresponding objective, so that the photoluminescence radiation emitted by the rear side of the substrate 2 lying below in FIG. 1 is measured in a spatially resolved manner by the CCD camera 5, ie each pixel of the CCD CCD chips is associated with a location point on the back side of the silicon substrate 2 by means of the objective, and a spatially resolved measurement, a so-called "mapping" of the intensity of the luminescence radiation radiated from the back side of the silicon substrate 2, is accordingly possible.
  • This second multi-layer system represents the second measurement sample.
  • the measuring sample 1 is then acted upon by the laser 4 with excitation radiation of wavelength 810 nm by means of the measuring device shown in Figure 1.
  • the excitation radiation is partially absorbed in the epitaxial layer 3 and partially in the silicon substrate 2, so that on the one hand electron-hole pairs are generated and on the other hand luminescence radiation is generated during the recombination of the generated electron-hole pairs.
  • luminescence radiation is generated both in the epitaxial layer 3 and in the silicon substrate 2 (method step A).
  • the luminescence radiation radiated from the rear side of the measurement sample 1 (the lower side in the representation of FIG. 1) is measured in a spatially resolved manner by means of the CCD camera 5.
  • the arrangement of the laser 4 on one side of the measurement sample and the CCD camera 5 on the opposite side of the measurement sample acts Measuring sample 1 as a filter relative to the excitation radiation, so that the measurement of the luminescence radiation by means of the CCD camera 5 is not falsified by the excitation radiation.
  • the laser 4 and the detector are arranged on the same side of the sample. In this case, however, by means of long-pass filters which are arranged in the beam path between the test sample and the CCD camera, the excitation radiation which may have been reflected on the test sample would have to be suppressed so that no or only a small intensity of the excitation radiation enters the CCD camera.
  • the measuring signals of the CCD camera 5 are read out with an evaluation unit (not shown), such as a computer, so that spatially resolved information about the intensity of the luminescence radiation is present. Due to the quotient formation during the later evaluation, it is not necessary here to measure the intensity in standardized quantities, it is sufficient that from the measurement signals of the CCD camera 5 a variable correlated with the intensity of the luminescence radiation can be determined. A standardization is not necessary.
  • the same measurement is then repeated on a second sample.
  • the same measurement conditions are used, in particular the second measurement sample is arranged at an identical measurement location during the measurement and further measurement parameters, such as intensity of the excitation radiation or apparatus parameters of the CCD camera 5, such as integration time in the evaluation of the measurement signals of the individual pixels are identical selected for the first measurement.
  • further measurement parameters such as intensity of the excitation radiation or apparatus parameters of the CCD camera 5, such as integration time in the evaluation of the measurement signals of the individual pixels are identical selected for the first measurement.
  • a second luminescence intensity I M, 2 is likewise measured spatially resolved for each location point to which a pixel is assigned.
  • Luminescent radiation I M and the simulated radiative recombination is as follows:
  • U rad denotes the rate of radiative recombination
  • B the radiative recombination coefficient
  • n (x) and p (x) the location-dependent electron or hole concentrations
  • a a priori unknown calibration factor which includes optical and geometric properties of the examined sample
  • the ratios of the measured luminescence intensities are compared with the associated simulation values, ie:
  • I M , 2 / I M, I a 2 * / [B 2 * n 2 (x) * p 2 (X)] dx / I a 1 * / [B 1 * n, (x) * P i ( x)] dx ⁇ .
  • quotient Q 7 can be determined for a multiplicity of lifetimes of the two epitaxial layers, so that a calibration curve is present which represents the quotient Q 7 as a function of the excess charge carrier lifetimes of the epitaxial layers.
  • a quotient Q M is formed, in which the measured luminescence intensity of the first measurement sample, at which the epitaxial layer has a thickness of 20 ⁇ m, by the measured luminescence intensity of the second measurement sample, wherein the epitaxial layer has a thickness of 50 microns, is divided. Due to the spatially resolved
  • Measurement can be determined for each location to which a pixel of the camera is assigned, a quotient Q M.
  • the excess charge carrier lifetime associated with the calibration curve corresponds to the excess charge carrier lifetime actually present in the real samples in the epitaxial layer.
  • the measuring method according to the invention it is thus possible for the first time to determine the excess charge carrier lifetime in a semiconductor layer of the multilayer system in multilayer systems by measuring the photoluminescence radiation.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Überschussladungsträgerlebensdauer in einer Halbleiterschicht, folgende Verfahrensschritte umfassend: A) Beaufschlagen der Halbleiterschicht mit Anregungsstrahlung zum Erzeugen von Lumineszenzstrahlung in der Hableiterschicht und B) Messen der Intensität der Lumineszenzstrahlung der Halbleiterschicht mittels eines Detektors. Wesentlich ist, dass die Verfahrensschritte A und B an einer ersten Messprobe, umfassend eine erste Halbleiterschicht mit einer ersten Schichtdicke D 1 zur Messung einer ersten Lumineszenzintensität l M,1 und zusätzlich mindestens an einer zweiten Messprobe, umfassend eine zweite Halbleiterschicht mit einer zweiten Schichtdicke D 2 zur Messung einer zweiten Lumineszenzintensität I M,2 durchgeführt werden, wobei die Schichtdicken D 1 und D 2 unterschiedlich sind, die erste und die zweite Halbleiterschicht im Wesentlichen gleiche Überschussladungsträgerlebensdauern und die gleichen Rekombinationseigenschaften an den jeweiligen Oberflächen der Halbleiterschichten aufweisen und die Überschussladungsträgerlebensdauer der Halbleiterschichten durch Vergleich des Verhältnisses der gemessenen Lumineszenzintensitäten mit einem theoretischen Modell bestimmt wird.

Description

Verfahren zur Bestimmung der
Überschussladungsträgerlebensdauer in einer
Halbleiterschicht
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der
Überschussladungsträgerlebensdauer in einer Halbleiterschicht gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Zur Analyse und Charakterisierung von Halbleitermaterialien und -bauele- menten spielt stets die Ladungsträgerlebensdauer eine zentrale Rolle. Dies ist insbesondere der Fall im Gebiet der Photovoltaik, bei der Analyse und Charakterisierung von Solarzellen oder von Vorstufenbauelementen im Herstellungsprozess einer Solarzelle. Hierbei ist eine möglichst große Überschussladungsträgerlebensdauer im Materialvolumen eine notwendige Bedingung für einen guten Wirkungsgrad der Solarzelle.
Der Ausdruck „Überschussladungsträgerlebensdauer" bezieht sich hierbei und im Folgenden durchweg auf die durchschnittliche, charakteristische Zeitdauer zwischen Generation und Rekombination der Überschussladungsträger. Im Niederinjektionsbereich, das heißt für den Fall, dass die Konzentration der (generierten) Überschussladungsträger kleiner als die durch die Dotierkonzentration vorgegebene Gleichgewichtladungsträgerkonzentration ist, entspricht die Überschussladungsträgerlebensdauer der Minoritätsladungsträgerlebensdauer.
Zur Bestimmung der Überschussladungsträgerlebensdauer in dem Halbleitermaterial sind verschiedene Apparaturen und Methoden bekannt, beispielsweise durch Messung des mikrowellendetektierten Photoleitfähigkeitsabklingen (MWPCD), welches in US 5,406,214 beschreiben ist, oder mittels der quasistatischen Photoleitfähigkeitsmethode (QSSPC), welche in R. A. Sinton, A. Cuevas und M . Stuckings in „Quasi-steady-state photoconductance, a new method for solar cell material and device characterization" in Proceedings for the 25th IEE Photovoltaic Specialist's Conference, Washington DC, USA (1996) beschrieben ist. Ein weiteres Beispiel einer bekannten Methode zur Lebensdauerbestimmung in Halbleitermaterialien ist die „Surface Photovoltage Method", welche in ("Measurement of Minority Carrier Lifetimes with the Surface Photovoltage" von E. O. Johnson, Journal of Applied Physics, Volume 28, Number 11, S. 1349-53) beschrieben ist.
Ebenso ist es bekannt, bei Halbleiterstrukturen, die auf einem indirekten Halbleiter wie beispielsweise Silizium basieren, anhand einer in der Halbleiterstruktur erzeugten Lumineszenzstrahlung einen Zusammenhang der Materialqualität der Halbleiterstruktur und der Oberflächeneigenschaften der Halbleiterstruktur zu bestimmen. Bei bekannten Oberflächeneigenschaften wie beispielsweise den Rekombinationsgeschwindigkeiten an den Oberflächen ist es somit möglich, durch Messen der Lumineszenzstrahlung die Lebensdauer der Überschussladungsträger zu bestimmen. Typischerweise wird bei der vorbekannten Methode mittels Messung der Lumineszenzstrahlung der Zusammenhang der Lebensdauer der Überschussladungsträger und der Oberflächenrekombinationsgeschwindigkeit der Vorder- und/oder Rückseite des Halbleiters anhand von zwei Auswertungen der gemessenen Intensität zur Lumineszenzstrahlung bestimmt. Der Begriff „Zusammenhang" bedeutet hierbei und im Folgenden, dass bei einer vorgegebenen Größe die andere Größe aufgrund des Zusammenhangs bestimmt werden kann. Die beiden Auswertungen unterscheiden sich in der spektralen Gewichtung bezüglich der bei der jeweiligen Auswertung berücksichtigten Lumineszenzstrahlung.
Typischerweise wird mittels optischer Filter wie beispielsweise Bandkantenfilter den Auswertungen jeweils eine Grenzwellenlänge zugeordnet, so dass bei einer Auswertung im Wesentlichen nur Lumineszenzstrahlung bis zu der" Grenzwellenlänge gemessen und entsprechend ausgewertet wird. Die spektrale Gewichtung erfolgt somit durch Festlegung der Grenzwellenlänge.
Die Grenzwellenlängen für die beiden Auswertungen werden verschieden gewählt, so dass durch einen Vergleich der beiden Auswertungen wie beispielsweise einer Quotientenbildung der jeweils gemessenen Lumineszenzintensitäten der Zusammenhang zwischen Lebensdauer der Überschussladungsträger und der Oberflächenrekombinationsgeschwindigkeit bestimmt werden kann, so dass bei Vorgabe einer der beiden Größen die andere Größe bestimmbar ist.
Ein solches Verfahren ist beispielsweise in Würfel, P. et al, „Diffusions lengths of Silicon solar cells from luminescence images", Journal of Applied Physics, 2007. 101 (123110); S.1-10 beschrieben. Weiterhin ist solch ein Verfahren in WO 2008/014537 A1 offenbart.
Weiterhin ist in Trupke, T. et al, „Effective carrier lifetimes exceeding 100 milliseconds in float zone Silicon determined from photoluminescence", 19th EPVSC, 2004; die Bestimmung der Überschussladungsträgerdichte abhängig von der Intensität gemessener Lumineszenzstrahlung und hieraus die Bestimmung einer Lebensdauer der Überschussladungsträger beschrieben (Abschnitte 2.1 und 3). In dieser Veröffentlichung wird die Bestimmung der „effektiven" Lebensdauer beschrieben, welche sowohl die
Rekombinationseigenschaften des Halbleitermaterials als auch der Oberflächen des Halbleitermaterials umfasst. Ist eine dieser Größen bekannt, so kann aus der effektiven Lebensdauer die andere Größe bestimmt werden. Insbesondere kann bei bekannter Oberflächenrekombinationsgeschwindigkeit des Halbleitermaterials aus der effektiven Lebensdauer der
Überschussladungsträger die Lebensdauer der Überschussladungsträger des Halbleitermaterials bestimmt werden.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, das bekannte Messverfahren, durch Auswertung der Lumineszenzstrahlung die Überschussladungsträgerlebensdauer zu bestimmen, zu vereinfachen und den Anwendungsbereich zu vergrößern.
Gelöst ist diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Bestimmung der Überschussladungsträgerlebensdauer in einer Halbleiterschicht gemäß
Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens finden sich in Ansprüchen 2 bis 8.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung der Überschussladungsträgerlebensdauer in einer Halbleiterschicht umfasst somit folgende Verfahrensschritte: In einem Verfahrensschritt A wird die Halbleiterschicht mit einer Anregungsstrahlung zum Erzeugen von Lumineszenzstrahlung in der Halbleiterschicht beaufschlagt. Bei der Lumineszenzstrahlung handelt es sich somit um so genannte Photolumineszenzstrahlung.
In einem Verfahrensschritt B wird die Intensität der Lumineszenzstrahlung der Halbleiterschicht mittels eines Detektors gemessen.
Auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden mindestens zwei
Auswertungen mit unterschiedlichen Messbedingungen vorgenommen, sodass anhand der beiden Auswertungen die Überschussladungsträgerlebensdauer, wie im Stand der Technik bekannt, bestimmt werden kann.
Wesentlich ist, dass im Gegensatz zum Stand der Technik die unterschiedlichen Messbedingungen nicht durch Vorgabe zweier Spektralbereiche bei der Auswertung der Lumineszenzstrahlung sondern auf folgende Weise realisiert werden:
Die Verfahrensschritte A und B werden an einer ersten Messprobe, umfassend eine erste Halbleiterschicht mit einer ersten Schichtdicke D1 zur Messung einer ersten Lumineszenzintensität \M1 und zusätzlich mindestens an einer zweiten Messprobe, umfassend eine zweite Halbleiterschicht mit einer zweiten Schichtdicke D2 zur Messung einer zweiten Lumineszenzintensität IM2 durchgeführt.
Die Schichtdicken D1 und D2 sind unterschiedlich, die erste und die zweite Halbleiterschicht weisen jedoch im Wesentlichen gleiche Überschussladungsträgerlebensdauern und die gleichen Rebkombinationseigenschaften an den jeweiligen Oberflächen der Halbleiterschichten auf.
Die erste Messprobe und die zweite Messprobe sind somit hinsichtlich ihrer bei der Messung der Lumineszenzstrahlung entscheidenden elektrischen Eigenschaften gleich, lediglich die Schichtdicken der jeweiligen
Halbleiterschichten unterscheiden sich zwischen erster und zweiter Messprobe. Anschließend wird aufgrund der an der ersten Messprobe und an der zweiten Messprobe gemessenen Intensitäten der Lumineszenzstrahlung die Überschussladungsträgerlebensdauer der Halbleiterschichten bestimmt.
Das erfindungsgemäßen Verfahren verwendet zwar wie auch die vorbekannten Vorgehensweise der Lumineszenz-Methode zwei Messungen der Lumineszenzintensität unter verschiedenen Messbedingungen, es unterscheidet sich jedoch grundsätzlich dadurch von diesem Verfahren, dass die unterschiedlichen spektralen Gewichtungen durch Verwendung zweier
Messproben mit Halbleiterschichten mit unterschiedlichen Dicken ersetzt sind.
Es liegt jedoch auch im Rahmen der Erfindung, zusätzlich zu der Variation der Schichtdicken bei den beiden Messproben auch die spektrale Gewichtung der Anregungsstrahlung bei der Messung der ersten Messprobe unterschiedlich zu der Messung der zweiten Messprobe zu wählen. In diesem Fall muss bei dem Vergleich mit dem theoretischen Modell die für die jeweilige Schichtdicke verwendete spektrale Gewichtung der Anregungsstrahlung berücksichtigt werden.
Hieraus ergibt sich auch eine weitere Abweichung bei der Auswertung der gemessenen Lumineszenzstrahlung zu dem vorbekannten Verfahren:
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein theoretisches Modell für die erste und für die zweite Messprobe bestimmt, zur Berechnung der
Lumineszenzintensität der in der ersten und in der zweiten Messprobe erzeugten Lumineszenzstrahlung.
Durch ein Vergleich des theoretischen Modells mit den gemessenen Lumineszenzintensitäten wird bei Vorgabe weiterer physikalischer Parameter, wie beispielsweise der Schichtdicken D1 und D2 sowie der Rekombinationseigenschaften an den jeweiligen Oberflächen der Halbleiterschichten die Überschussladungsträgerlebensdauer der Halbleiterschichten bestimmt. Hierbei ist anzumerken, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Halbleiterschichten beider Messproben gleiche
Überschussladungsträgerlebensdauern aufweisen. Im Folgenden wird daher der Einfachheit halber der Begriff „Überschussladungsträgerlebensdauer der Halbleiterschicht" für beide Halbleiterschichten verwendet.
Vorteilhafterweise umfasst die Bestimmung der Überschussladungsträgerlebensdauer der Halbleiterschicht folgende Verfahrensschritte:
In einem Verfahrensschritt I. wird ein Quotient QM = V/W der beiden gemessenen Lumineszenzintensitäten bestimmt.
In einem Verfahrensschritt M. wird wie zuvor beschrieben ein erstes theoretisches Modell für die Lumineszenzintensität der ersten und der zweiten Halbleiterschicht erstellt, abhängig von vorgegebenen physikalischen Parametern, welche die Dotierungsart und Dotierungsdichte der Halbleiterschichten, die Rekombinationseigenschaften der Oberflächen der Halbleiterschichten sowie die Intensität und das Spektrum der Anregungsstrahlung umfassen.
In einem Verfahrensschritt III. wird ein Quotient Qτ = lτ,i/lτ,2 der mittels des theoretischen Modells berechneten Intensität lτ,i der Lumineszenzstrahlung ersten Halbleiterschicht der Dicke D1 und der Intensität I7, 2 der Lumineszenzstrahlung der zweiten Halbleiterschicht der Dicke D2 berechnet. Der Wert des Quotienten Qy- hängt somit wesentlich von der für das theoretische Modell vorgegebenen Überschussladungsträgerlebensdauer ab. Es ist somit möglich, durch Variation der Überschussladungsträgerlebensdauer bei dem theoretischen Modell den Quotienten Qr an den aus den Messungen ermittelten Quotienten QM anzugleichen und hierdurch die
Überschussladungsträgerlebensdauer der Halbleiterschichten der beiden Messproben zu bestimmen.
Bei Angleichen der Quotienten Qτ und QM sind übliche Verfahren anwendbar. So liegt es beispielsweise im Rahmen der Erfindung, mittels des theoretischen Modells eine Eichkurve zu bestimmen, welche den Quotienten Q7- in Abhängigkeit der Überschussladungsträgerlebensdauer der Halbleiterschichten wiedergibt. Der aus den Messergebnissen resultierende Quotient QM kann somit mittels der Eichkurve direkt einer Überschussladungsträgerlebensdauer zugeordnet werden.
Ebenso liegen andere Vorgehensweisen im Rahmen der Erfindung, wie beispielsweise iterative Verfahren unter Variation der
Überschussladungsträgerlebensdauer zur Angleichung des Quotienten Qτ an die Zielgröße QM
Theoretische Modelle zur Berechnung der Lumineszenzstrahlung bei vorgegebenen physikalischen Parametern der Halbleiterstruktur sowie Intensität und Spektrum der Anregungsstrahlung sind bekannt und beispielsweise in WO 2008/014537 A1 , Seite 20, Zeile 21 bis Seite 29, Zeile 28 beschrieben. Diese Textpassage wird explizit per Referenz in diese Beschreibung eingebunden.
Ebenso liegt es im Rahmen der Erfindung, numerische oder teilweise numerische theoretische Modelle zu verwenden. Zur Simulation der physikalischen Eigenschaften von Solarzellen ist es beispielsweise bekannt, eine eindimensionale Simulation mittels des Simulationsprogramms PC1 D (D. A. Clugston and P.A. Basore, PC1D version 5: 32-bit solar cell modeling on personal Computers, Proceedings of the 26th IEEE Photovoltaic Specialists Conference, Anaheim, California, USA, 207-10(1997)) vorzunehmen. Hier können Dotierung, Dotierart, Oberflächenrekombinationseigenschaften sowie Art der Generation, d.h. Spektrum und Intensität der Anregungsstrahlung sowie optische Eigenschaften der mit der Anregungsstrahlung beaufschlagten Seiten der Halbleiterstruktur vorgegeben werden und aus dem Simulationsprogramm kann die Größe der strahlenden Rekombination und damit auch die Intensität der Lumineszenzstrahlung extrahiert werden. Die Verwendung eines solchen Simulationsprogramms eignet sich insbesondere zur Erstellung einer Eichkurve wie vorhergehend beschrieben.
Wesentlich bei den erfindungsgemäßen Verfahren ist, dass die erste und die zweite Messprobe hinsichtlich der für die Intensität der abgestrahlten Lumineszenzstrahlung relevanten physikalischen Parameter gleich sind und sich lediglich hinsichtlich der Dicke der jeweiligen Halbleiterschicht unterscheiden.
Hierzu ist es möglich, zwei separate Proben möglichst unter gleichen Prozessbedingungen herzustellen. Ebenso liegt es im Rahmen der Erfindung, lediglich eine Messprobe zu verwenden und nach einer ersten Messung einen Teil der Halbleiterschicht abzutragen und hierdurch die Schichtdicke zu verringern. In diesem Fall wird somit die zweite Messung an der Halbleiterschicht mit Schichtdicke D2 vor der ersten Messung an der Halbleiterschichtendicke D1 ausgeführt.
Vorteilhafterweise ist die Dicke D2 mindestens um einen Faktor 1 ,5, vorzugsweise um einen Faktor 2 größer als die Dicke D1.
Untersuchungen der Anmelderin haben ergeben, dass insbesondere zur
Charakterisierung von Dünnschichtsolarzellen auf Siliziumbasis es vorteilhaft ist, dass die Dicke D1 in etwa 20 μm beträgt und die Dicke D2 in etwa 50 μm.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Anregungsstrahlung monochromatisch, vorzugsweise durch einen Laser erzeugt. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Wellenlänge etwa 810 nm beträgt, da Untersuchungen der Anmelderin ergeben haben, dass für diese Wellenlänge eine für Silizium bei dieser Messart vorteilhafte Eindringtiefe der Anregungsstrahlung in die Halbleiterschicht erzielt wird.
Eine Erhöhung der Genauigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens wird durch Verwendung von Messungen an mehr als zwei Schichtdicken erzielt:
Vorteilhafterweise werden die Verfahrensschritte A und B mit zusätzlich mindestens an einer dritten Messprobe, umfassend eine dritte Halbleiterschicht mit einer dritten Schichtdicke D3 zur Messung einer dritten Lumineszenzintensität /M>3 durchgeführt. Die Schichtdicke D3 ist zu den Schichtdicken D1 und D2 unterschiedlich und die erste, zweite und dritte Halbleiterschicht weisen im wesentlichen gleiche Überschussladungsträgerlebensdauern und die gleichen Rekombinationseigenschaften an den jeweiligen Oberflächen der Halbleiterschichten auf.
Die Überschussladungsträgerlebensdauer der Halbleiterschichten wird durch Mittelung auf den Auswertungen der drei gemessenen Lumineszenzintensitäten IM. U IM.2 und V3 bestimmt.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist wie auch das bekannte Lumineszenz- Messverfahren zur Bestimmung der Überschussladungsträgerlebensdauer in einem Ein-Schicht-System verwendbar, beispielsweise zur Bestimmung der Überschussladungsträgerlebensdauer in einem Siliziumwafer zur Herstellung einer Solarzelle.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist jedoch insbesondere den Vorteil auf, dass es auch bei Mehrschichtsystemen zur Bestimmung der
Überschussladungsträgerlebensdauer einer Halbleiterschicht verwendbar ist, selbst dann, wenn das Mehrschichtsystem mehrere Halbleiterschichten umfasst.
Wesentlich ist, dass die Messungen wie zuvor vorgenommen werden, wobei lediglich die Dicke derjenigen Halbleiterschicht, deren Überschussladungsträgerlebensdauer bestimmt werden soll, zwischen den beiden Messproben variiert. Bei solchen Mehrschichtsystemen ist beispielsweise die vorbekannte Lumineszenz-Methode nicht anwendbar.
Vorteilhafterweise ist die Halbleiterschicht daher Teil eines Mehrschichtsystems, welches zusätzlich zu der Halbleiterschicht mindestens eine Trägerschicht umfasst, wobei die Halbleiterschichten der ersten Messprobe und der zweiten Messprobe im wesentlichen gleiche Überschussladungsträgerlebensdauern und gleiche Oberflächenrekombinationseigenschaften an den jeweiligen Oberflächen aufweisen. Die Trägerschichten der ersten und der zweiten Messprobe weisen ebenfalls in etwa gleiche Überschussladungsträgerlebensdauern und gleiche Oberflächenrekombinationseigenschaften an den jeweiligen Oberflächen auf.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es somit erstmals möglich, mittels Messung der abgestrahlten Photolumineszenzstrahlung die Überschussladungsträgerlebensdauer einer Schicht in einem Mehrschichtsystem zu bestimmen. Zur Erhöhung der Messgenauigkeit ist es vorteilhaft, dass die Trägerschichten der ersten und zweiten Messprobe jeweils hochdotiert sind, insbesondere eine Dotierkonzentration größer gleich 2x1018 cm"3 aufweisen. Hierdurch ist der Anteil der Trägerschicht an der Gesamtlumineszenzstrahlung gering, so dass eine genaue Bestimmung der Überschussladungsträgerlebensdauer möglich ist.
Weitere Merkmale und vorteilhafte Ausgestaltungen werden im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels und der Figur beschrieben. Dabei zeigt:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Messaufbaus zur Durchführung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäße Verfahrens:
Dargestellt ist eine erste Messprobe 1 , welche eine als Siliziumsubstrat 2 ausgeführte Trägerschicht und eine aus Silizium bestehende epitaktische Schicht 3, welche die Halbleiterschicht darstellt, umfasst.
Die Messprobe 1 stellt somit ein Mehrschichtsystem dar. Beide Schichten sind p-dotiert, wobei das Siliziumsubstrat 2 eine Dotierung von 2x1018 cm"3 und die epitaktische Schicht 3 eine Dotierung von 2x1016 cm"3 aufweist. Über der ersten Messprobe ist eine Strahlungsquelle angeordnet, welche als Laser 4 ausgeführt ist. Ebenso ist die Verwendung anderer Strahlungsquellen, wie beispielsweise LED-Strahlungsquellen möglich.
Der Laser 4 erzeugt eine monochromatische Strahlung mit einer Wellenlänge von 810 nm und weist ein (nicht dargestelltes) Linsensystem auf, mittels dessen die vom Laser 4 erzeugte Anregungsstrahlung ganzflächig und im wesentlichen homogen auf die in Figur 1 oben dargestellte, senkrecht zur Zeichenebene stehende Vorderseite der epitaktischen Schicht abgebildet wird. Es wird somit sowohl die epitaktische Schicht 3 als auch das Siliziumsubstrat 2 mit der Anregungsstrahlung des Lasers 4 beaufschlagt (Verfahrensschritt A).
Unterhalb der Messprobe 1 ist ein Detektor angeordnet, welcher als CCD- Kamera 5 ausgebildet ist.
Die Verwendung solcher CCD-Kameras und entsprechender Computer zur
Steuerung und Auswertung der Messsignale der CCD-Kamera ist grundsätzlich bekannt und beispielsweise in Würfel, P. et al, a.a.O., beschrieben. Die CCD- Kamera 5 umfasst ein CCD-Chip, der ein quadratisches Raster von Pixeln aufweist und ein entsprechendes Objektiv, so dass die von der in Figur 1 unten liegenden Rückseite des Substrates 2 abgestrahlte Photolumineszenzstrahlung ortsaufgelöst von der CCD-Kamera 5 vermessen wird, d.h. jedem Pixel des CCD-Chips ist mittels des Objektivs ein Ortspunkt auf der Rückseite des Siliziumsubstrates 2 zugeordnet und entsprechend ist eine ortsaufgelöste Messung, ein sogenanntes „mapping" der Intensität der von der Rückseite des Siliziumsubstrates 2 abgestrahlten Lumineszenzstrahlung möglich.
Ebenso liegt die Verwendung eines Detektors, der die abgestrahlte
Photolumineszenzstrahlung lediglich an einem Ortspunkt misst oder die Verwendung eines Detektors, der die abgestrahlte Photolumineszenzstrahlung über einen Flächenbereich gemittelt misst, im Rahmen der Erfindung.
In Figur 1 ist lediglich die erste Messprobe 1 dargestellt, wobei die Dicke der epiktaktischen Schicht 3 etwa 20 μm beträgt.
Auf einem identischen Siliziumsubstrat ist mit einem identischen Prozess eine weitere epitaktische Schicht aufgebracht, jedoch mit einer Dicke von 50 μm. Dieses zweite Mehrschichtsystem stellt die zweite Messprobe dar.
In einem ersten Schritt wird nun mittels der in Figur 1 dargestellten Messvorrichtung die Messprobe 1 mittels des Lasers 4 mit Anregungsstrahlung der Wellenlänge 810 nm beaufschlagt. Die Anregungsstrahlung wird teilweise in der epitaktischen Schicht 3 und teilweise in dem Siliziumsubstrat 2 absorbiert, so dass einerseits Elektron-Lochpaare generiert werden und andererseits bei der Rekombination der generierten Elektron-Lochpaare unter anderem Lumineszenzstrahlung erzeugt wird. Es wird somit sowohl in der epitaktischen Schicht 3, als auch im Siliziumsubstrat 2 Lumineszenzstrahlung erzeugt (Verfahrensschritt A).
Die von der Rückseite der Messprobe 1 (in der Darstellung Figur 1 die untere Seite) abgestrahlte Lumineszenzstrahlung wird ortsaufgelöst mittels der CCD- Kamera 5 gemessen.
Durch die Anordnung des Lasers 4 auf der einen Seite der Messprobe und der CCD-Kamera 5 auf der gegenüberliegenden Seite der Messprobe wirkt die Messprobe 1 als Filter gegenüber der Anregungsstrahlung, so dass die Messung der Lumineszenzstrahlung mittels der CCD-Kamera 5 nicht durch die Anregungsstrahlung verfälscht wird.
Ebenso wäre es möglich, den Laser 4 und den Detektor auf der gleichen Seite der Messprobe anzuordnen. In diesem Fall müsste jedoch mittels Langpassfiltern, welche im Strahlengang zwischen der Messprobe und der CCD- Kamera angeordnet sind, die gegebenenfalls an der Messprobe reflektierte Anregungsstrahlung unterdrückt werden, so dass keine oder nur eine geringe Intensität der Anregungsstrahlung in die CCD-Kamera eintritt.
Mit einer (nicht dargestellten) Auswerteeinheit, wie beispielsweise einem Computer werden die Messsignale der CCD-Kamera 5 ausgelesen, so dass ortsaufgelöst eine Information über die Intensität der Lumineszenzstrahlung vorliegt. Aufgrund der Quotientenbildung bei der späteren Auswertung ist es hierbei nicht nötig, die Intensität in normierten Größen zu messen, es genügt, dass aus den Messsignalen der CCD-Kamera 5 eine mit der Intensität der Lumineszenzstrahlung korrelierende Größe ermittelt werden kann. Eine Normierung ist nicht notwendig.
Für jeden Ortspunkt der Messprobe^ i , dem ein Pixel der CCD-Kamera 5 zugeordnet ist, wird somit eine erste Lumineszenzintensität lM,i gemessen.
Der gleiche Messvorgang wird anschließend bei einer zweiten Messprobe wiederholt. Hierbei werden gleiche Messbedingungen verwendet, insbesondere wird die zweite Messprobe an einem identischen Messort bei der Messung angeordnet und weitere Messparameter, wie beispielsweise Intensität der Anregungsstrahlung oder apparative Parameter der CCD-Kamera 5, wie beispielsweise Integrationszeit bei der Auswertung der Messsignale der einzelnen Pixel werden identisch zur ersten Messung gewählt. In diesem zweiten Schritt wird somit ebenfalls ortsaufgelöst für jeden Ortspunkt, dem ein Pixel zugeordnet ist, eine zweite Lumineszenzintensität IM,2 gemessen.
Mittels des Simulationsprogramms PC1 D wurde ein theoretisches Modell für die erste Messprobe und für die zweite Messprobe erstellt. Wesentliche Parameter bei Erstellung dieses Modells sind dabei die Schichtdicken des Siliziumsubstrates sowie der jeweiligen epitaktischen Schichten, die Dotierungen der jeweiligen Schichten, die Intensität und die Wellenlänge der Anregungsstrahlung sowie Annahmen über die optischen Eigenschaften der Vorderseite der epitaktischen Schichten, um eine möglichst realistische Berechnung der Einkopplung der Anregungsstrahlung in die Messprobe zu simulieren.
Anschließend wurden für beide Messproben Simulationen durchgeführt und die strahlende Rekombination jeweils in den epitaktischen Schichten ermittelt, hieraus die Intensität der Lumineszenzstrahlung berechnet und zur Bestimmung des Quotienten Qτ wurde die Intensität der bei der Simulation der epitaktischen Schicht mit 20 μm Dicke ermittelten Lumineszenzstrahlung geteilt durch die bei der Simulation ermittelte Intensität der Lumineszenzstrahlung der epitaktischen Schicht mit 50 μm Dicke.
Der Zusammenhang zwischen der gemessenen Intensität der
Lumineszenzstrahlung IM und der simulierten strahlenden Rekombination ist folgendermaßen:
IM = a * Urad = a * /[B * n(x) * p (x)] dx ,
wobei Urad die Rate der strahlenden Rekombination, B den Koeffizient der strahlenden Rekombination, n(x) und p(x) die ortsabhängigen Elektron- bzw. Löcherkonzentrationen und a einen a priori unbekannten Kalibrierungsfaktor bezeichnen, der optische und geometrische Eigenschaften der untersuchten Probe beinhaltet.
Im nächsten Schritt vergleicht man die Verhältnisse der gemessenen Lumineszenzintensitäten mit den dazugehörigen Simulationswerten, also:
IM,2 / IM, I = a2 * /[B2 * n2(x) * p2 (X)] dx / I a1 * /[B1 * n,(x) * P i (x)] dx}.
Der entscheidende Punkt ist, dass a2 = a1 t da bei der Probenauswahl darauf geachtet wurde, dass sich die beiden untersuchten Proben in nichts anderem unterscheiden als der Dicke der elektrisch aktiven Schicht und somit insbesondere in den geometrischen und optischen Eigenschaften, die den
Kalibrierungsfaktor a. ausmachen, übereinstimmen. Dieser Kalibrierungsfaktor a kürzt sich somit heraus und man erhält direkt aus den theoretisch durchgeführten Simulationen den Quotienten Qr, welchen man durch Variation der angenommenen Überschussladungsträgerlebensdauer so angleicht, dass er dem gemessenen der Quotient QM entspricht.
Ebenso kann Quotient Q7 für eine Vielzahl von Lebensdauern der beiden epitaktischen Schichten ermittelt werden, so dass eine Eichkurve vorliegt, welche den Quotienten Q7 in Abhängigkeit der Überschussladungsträgerlebensdauern der epitaktischen Schichten wiedergibt.
Aus den gemessenen Intensitäten der Lumineszenzstrahlung bei der ersten Messprobe und der zweiten Messprobe wird ein Quotient QM gebildet, in dem die gemessene Lumineszenzintensität der ersten Messprobe, bei der die epitaktische Schicht eine Dicke von 20 μm besitzt, durch die gemessene Lumineszenzintensität der zweiten Messprobe, bei der die epitaktische Schicht eine Dicke von 50 μm besitzt, geteilt wird. Aufgrund der ortsaufgelösten
Messung kann für jeden Ortspunkt, dem ein Pixel der Kamera zugeordnet ist, ein Quotient QM bestimmt werden.
Nun wird auf der Eichkurve derjenige Punkt bestimmt, der dem aus den Messwerten ermittelten Quotienten QM entspricht. Die auf der Eichkurve zugehörige Überschussladungsträgerlebensdauer entspricht der tatsächlich in den realen Messproben in der epitaktischen Schicht vorhandenen Überschussladungsträgerlebensdauer.
Mit dem erfindungsgemäßen Messverfahren ist es somit erstmals möglich, in Mehrschichtsystemen mittels Messung der Photolumineszenzstrahlung die Überschussladungsträgerlebensdauer in einer Halbleiterschicht des Mehrschichtsystems zu bestimmen.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1 . Verfahren zur Bestimmung der Überschussladungsträgerlebensdauer in einer Halbleiterschicht, folgende Verfahrensschritte umfassend:
A Beaufschlagen der Halbleiterschicht mit Anregungsstrahlung zum Erzeugen von Lumineszenzstrahlung in der Halbleiterschicht und
B Messen der Intensität der Lumineszenzstrahlung der
Halbleiterschicht mittels eines Detektors,
dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensschritte A und B an einer ersten Messprobe, umfassend eine erste Halbleiterschicht mit einer ersten Schichtdicke D1 zur Messung einer ersten Lumineszenzintensität lM, i und zusätzlich mindestens an einer zweiten Messprobe, umfassend eine zweite Halbleiterschicht mit einer zweiten Schichtdicke D2 zur Messung einer zweiten Lumineszenzintensität lMι2 durchgeführt werden, wobei die Schichtdicken D1 und D2 unterschiedlich sind, die erste und die zweite Halbleiterschicht im Wesentlichen gleiche Überschussladungsträgerlebensdauern und die gleichen Rekombinationseigenschaften an den jeweiligen Oberflächen der Halbleiterschichten aufweisen und die Überschussladungsträgerlebensdauer der Halbleiterschichten durch
Vergleich des Verhältnisses der gemessenen Lumineszenzintensitäten mit einem theoretischen Modell bestimmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der Überschussladungsträgerlebensdauer der Halbleiterschichten folgende Verfahrensschritte umfasst:
I . Bestimmung eines Quotienten QM = /MW 2 der beiden gemessenen Lumineszenzintensitäten,
I I. Erstellung eines ersten theoretischen Modells für die Lumineszenzintensität der ersten und der zweiten Halbleiterschicht, abhängig von vorgegebenen physikalischen Parametern, umfassend die Dotierungsart und Dotierungsdichte der Halbleiterschichten, die Rekombinationseigenschaften der Oberflächen der Halbleiterschichten sowie die Intensität und das Spektrum der Anregungsstrahlung,
I M . Berechnung eines Quotienten Qτ = h,i/h,2 der mittels des theoretischen Modells berechneten Intensität I7, 1 der Lumineszenzstrahlung der ersten Halbleiterschicht der Dicke D1 und der Intensität lτ, 2 der Lumineszenzstrahlung der zweiten
Halbleiterschicht der Dicke D2 und Bestimmung einer Überschussladungsträgerlebensdauer derart, dass für die Überschussladungsträgerlebensdauer der Quotient Qr gleich dem Quotienten QM ist.
3. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke D2 mindestens um einen Faktor 1 ,5, vorzugsweise mindestens um einen Faktor 2 größer ist als die Dicke D1.
4. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke D1 in etwa 20 μm beträgt, und die Dicke D2 in etwa 50 μm.
5. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anregungsstrahlung monochromatisch ist, vorzugsweise mit einer Wellenlänge von 810 nm.
6. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensschritte A und B zusätzlich mindestens an einer dritten Messprobe, umfassend eine dritte Halbleiterschicht mit einer dritten Schichtdicke D3 zur Messung einer dritten Lumineszenzintensität IM 3 durchgeführt werden, wobei die Schichtdicke D3 zu den Schichtdicken D1 und D2 unterschiedlich ist, die erste, zweite und dritte Halbleiterschicht im Wesentlichen gleiche Überschussladungsträgerlebensdauern und die gleichen Rekombinationseigenschaften an den jeweiligen Oberflächen der Halbleiterschichten aufweisen und die Überschussladungsträgerlebensdauer der Halbleiterschichten durch Mittelung aus den Auswertungen der drei gemessenen
Lumineszenzintensitäten lMι 1, lMι2 und IM,3 bestimmt wird.
7. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterschicht Teil eines Mehrschichtsystems ist, welches zusätzlich zu der Halbleiterschicht mindestens eine Trägerschicht umfasst, wobei die Halbleiterschichten der ersten Messprobe und der zweiten Messprobe im Wesentlichen gleiche Überschussladungsträgerlebensdauern und gleiche Oberflächenrekombinationseigenschaften an den jeweiligen Oberflächen aufweisen und die Trägerschichten der ersten und der zweiten Messprobe in etwa gleiche Überschussladungsträgerlebensdauern und gleiche Oberflächenrekombinationseigenschaften an den jeweiligen Oberflächen aufweisen.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerschichten der ersten und zweiten Messprobe jeweils hochdotiert sind, insbesondere eine Dotierkonzentration größer 2x1018 cm'3 aufweisen.
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