반도체의 결함을 조사하기 위해 DLTS(심층 레벨 과도 분광법)와 같은 온도 의존적 방법을 사용하는 것이 널리 보급되어 있습니다. 일반적으로 이러한 방법을 적용하려면 시료에 접점을 형성해야 하는데, 이는 어닐링 공정으로 인해 시료 자체가 변형되는 경우가 많음을 의미합니다. 게다가 많은 반도체의 경우 오믹 접점을 형성하는 것 자체가 상당한 노력이 필요합니다. MD-PICTS는 비파괴적이고 비접촉식인 방법으로, 이를 통해 결함의 활성화 에너지와 포획 단면적을 높은 정확도로 측정할 수 있습니다.
MD-PICTS 측정에서는 빛 조사 후 시료의 광전도도를 공진 마이크로파 캐비티를 사용하여 측정합니다. 활성화 에너지를 결정하기 위해, DLTS 측정에도 사용되는 윈도우 분석을 통해 광전도도 과도 현상의 온도 의존적 변화를 파악합니다(그림 1).
그림 2는 윈도우 분석의 결과로 얻어진 소위 MD-PICTS 스펙트럼을 보여줍니다. 이 스펙트럼의 각 피크는 시료 내의 특정 결함을 나타냅니다.
이 피크의 최대값이 보이는 온도 이동은 다음 방출 속도 공식에 따라 아레니우스(Arrhenius) 플롯에 표시됩니다:
\(e_{n} = \gamma\delta_{n}T^{2}e^{-\frac{E_{A}}{kT}}\)
아레니우스 플롯(그림 3)의 기울기를 통해 활성화 에너지를 구할 수 있다.
시판 중인 새로운 MD-PICTS 장비를 사용하면 20~500 K 범위에서 광전도도 과도 현상의 온도 의존성을 측정할 수 있습니다. 과거에 실리콘(Si), 갈륨 비소(GaAs), 인화인듐(InP), 실리콘 카바이드(SiC) 등 수많은 반도체가 이미 이 방법으로 성공적으로 연구된 바 있습니다.
자세한 내용은 다음을 참조하십시오:
[1] B. Berger, N. Schüler, S. Anger, B. Gruendig-Wendrock, J. R. Niklas, K. Dornich, physica status solidi A, 1-8
Fig. 1: Depiction of the window analysis of the photoconductivity transient
Fig. 2: resulting MD-PICTS spectrum
Fig. 3: Arrhenius plot
Fig. 4: example of a MD-PICTS spectrum of different tempered Cz—Si wafers
관련 솔루션 및 산업: 에피택셜 레이어 및 박막
