La nouvelle méthode MDP est parfaitement adaptée tant à l'analyse des défauts, par exemple via des mesures de la durée de vie des porteurs minoritaires en fonction de l'injection, qu'à la cartographie de plaquettes ou même de blocs pour la métrologie en ligne. Elle surpasse ses concurrents, le µPCD (détection par micro-ondes de la décroissance de la photoconductivité) et le QSSPC (photoconductance en régime quasi-stationnaire), en termes de sensibilité, de résolution et de vitesse.
La photoconductivité, qui est étroitement liée à la longueur de diffusion, est mesurée par absorption micro-ondes pendant et après l'excitation à l'aide d'une impulsion laser rectangulaire. La figure 1 illustre le principe de mesure pour les mesures MDP et MD-PICTS.
Génération de porteurs libres
les pièges sont remplis de porteurs
recombinaison des porteurs libres
réémission thermique des porteurs piégés
Recombinaison décalée dans le temps des porteurs réémis
Une micro-onde d'environ 10 GHz est générée dans un générateur de micro-ondes à fréquence stable et divisée en une partie de référence et une partie de mesure. La puissance peut être réglée à l'aide d'un atténuateur et varie généralement de 1 à 100 MW. L'échantillon est situé juste à l'extérieur de la cavité et fait partie du système de mesure. Un iris spécial dans la paroi de la cavité permet au champ micro-ondes de pénétrer dans l'échantillon. Ainsi, la constante diélectrique complexe de l'échantillon influence la fréquence de résonance et les propriétés de perte de la cavité. L'absorption des micro-ondes par les porteurs de charge excédentaires est détectée à l'aide d'un détecteur IQ. L'échantillon est placé sur une table x-y, ce qui permet en théorie d'utiliser des échantillons de toutes tailles et de les déplacer dans le plan x-y. Pour les mesures MD-PICTS dépendantes de la température, l'échantillon doit faire partie d'un système cryostatique, ce qui limite actuellement la taille de l'échantillon, mais à part cela, il s'agit en principe du même système de mesure.
Fig. 1: Energy scheme of the measurement principle
Fig. 2: Exemplary signal
Fig. 3: setup for MDP and MD-PICTS
La grande sensibilité de détection offerte par cette technique permet d'utiliser même des impulsions laser faibles, d'une intensité comprise entre quelques µW et quelques mW, et d'une durée illimitée. Il est donc possible d'effectuer des mesures en régime transitoire ou en régime permanent et de faire varier en continu la durée de l'impulsion de 100 ns à plusieurs ms. La résolution de ce système n'est limitée que par la longueur de diffusion de l'échantillon.
Outre ses avantages en termes de vitesse et de sensibilité, l'un des principaux atouts de la MDP réside dans sa capacité à mesurer simultanément la photoconductivité et la durée de vie des porteurs minoritaires. Ainsi, davantage de paramètres peuvent être extraits de chaque mesure, tels que la longueur de diffusion, la mobilité et même la dynamique de piégeage.
Fig. 4: Exemplary lifetime map of a mc-Si wafer
Fig 5: Exemplary photoconductivity map of a mc-Si wafer
