この新しい手法であるMDPは、注入依存型少数キャリア寿命測定などによる欠陥解析だけでなく、インライン計測におけるウェーハやさらにはブリックのマッピングにも適しています。 この手法は、感度、分解能、速度の点で、競合技術であるµPCD（マイクロ波検出光伝導度減衰法）やQSSPC（準定常状態光伝導度法）を凌駕しています。
拡散長と密接に関連する光伝導度は、矩形レーザーパルスによる励起中および励起後のマイクロ波吸収によって測定される。図1は、MDPおよびMD-PICTS測定の測定原理を示している。
自由キャリアの生成
トラップがキャリアで満たされる
自由キャリアの再結合
トラップされたキャリアの熱再放射
再放出されたキャリアの時間的にずれた再結合
周波数安定型マイクロ波発生器で約10 GHzのマイクロ波を生成し、基準波と測定波に分割する。減衰器を用いて出力を調整可能で、通常1～100 MWの範囲である。試料は共振器の外側に配置され、測定システムの一部を構成する。 共振器壁に設けられた特殊なアイリスにより、マイクロ波場が試料に透過する。これにより、試料の複素誘電率が共振器の共振周波数および損失特性に影響を与える。過剰キャリアによるマイクロ波吸収は、IQ検出器で検出される。 試料はX-Yテーブル上に配置され、理論上あらゆるサイズの試料に対応可能であり、X-Y平面内で試料を移動させることができる。温度依存性のあるMD-PICTS測定を行う場合、試料はクライオスタットシステムの一部でなければならないため、現在のところ試料サイズは制限されているが、それ以外は基本的に同じ測定システムである。
Fig. 1: Energy scheme of the measurement principle
Fig. 2: Exemplary signal
Fig. 3: setup for MDP and MD-PICTS
この技術によって実現される高い検出感度により、強度がµWからmWの範囲で、かつパルス幅に制限のない微弱なレーザーパルスでも応用が可能となります。 そのため、非定常状態または定常状態での測定が可能であり、パルス幅を 100 ns から数 ms まで連続的に変化させることができます。このシステムの分解能は、試料の拡散長によってのみ制限されます。
速度と感度という利点に加え、MDP の大きな利点は、光伝導度と少数キャリア寿命を同時に測定できることです。したがって、各測定から、拡散長、移動度、さらにはトラッピングダイナミクスなど、より多くのパラメータを抽出することができます。
Fig. 4: Exemplary lifetime map of a mc-Si wafer
Fig 5: Exemplary photoconductivity map of a mc-Si wafer
