새로운 방법인 MDP는 주입 의존적 소수 캐리어 수명 측정과 같은 결함 분석은 물론, 인라인 계측을 위한 웨이퍼 또는 브릭 매핑에도 매우 적합합니다. 이 기술은 감도, 분해능 및 속도 면에서 경쟁 기술인 µPCD(마이크로파 검출 광전도도 감쇠) 및 QSSPC(준정상 상태 광전도도)를 능가합니다.
확산 길이와 밀접한 관련이 있는 광전도도는 직사각형 레이저 펄스로 여기하는 동안 및 그 이후의 마이크로파 흡수를 통해 측정됩니다. 그림 1은 MDP 및 MD-PICTS 측정의 원리를 보여줍니다.
자유 캐리어 생성
트랩이 캐리어로 채워짐
자유 캐리어의 재결합
갇힌 캐리어의 열 재방출
재방출된 캐리어의 시간적 지연 재결합
주파수 안정형 마이크로파 발생기에서 약 10 GHz의 마이크로파가 생성되어 기준파와 측정파로 분할됩니다. 감쇠기를 통해 출력을 조절할 수 있으며, 일반적으로 1~100 MW 범위입니다. 시료는 공동 바로 바깥쪽에 위치하며 측정 시스템의 일부를 구성합니다. 동체 벽에 있는 특수 조리개(iris)를 통해 마이크로파장이 시료로 투과됩니다. 따라서 시료의 복소 유전율은 동체의 공진 주파수와 손실 특성에 영향을 미칩니다. 과잉 전하 운반체에 의한 마이크로파 흡수는 IQ 검출기로 감지됩니다. 시료는 X-Y 테이블 위에 배치되며, 이를 통해 이론적으로 모든 크기의 시료를 사용할 수 있고 X-Y 평면 내에서 시료를 이동시킬 수 있습니다. 온도에 의존하는 MD-PICTS 측정의 경우 시료가 크라이오스탯 시스템의 일부가 되어야 하므로 현재 시료 크기는 제한되지만, 그 외에는 원칙적으로 동일한 측정 시스템입니다.
Fig. 1: Energy scheme of the measurement principle
Fig. 2: Exemplary signal
Fig. 3: setup for MDP and MD-PICTS
이 기술이 제공하는 높은 검출 감도 덕분에, 강도가 µW에서 mW 수준이며 펄스 지속 시간이 제한되지 않는 약한 레이저 펄스도 적용할 수 있습니다. 따라서 비정상 상태 또는 정상 상태에서 측정할 수 있으며, 펄스 길이를 100 ns에서 수 ms까지 지속적으로 변화시킬 수 있습니다. 이 시스템의 분해능은 시료의 확산 길이에 의해서만 제한됩니다.
속도와 감도 면에서의 장점 외에도, MDP의 주요 장점은 광전도도와 소수 캐리어 수명을 동시에 측정할 수 있다는 점입니다. 따라서 각 측정에서 확산 길이, 이동도, 심지어 트래핑 역학 등 더 많은 매개 변수를 추출할 수 있습니다.
Fig. 4: Exemplary lifetime map of a mc-Si wafer
Fig 5: Exemplary photoconductivity map of a mc-Si wafer
