광변조 반사율 측정에 기반하여 반도체 재료들에서 10 ppm보다 낮은 결정 결함 농도를 결정하기 위한 방법

반도체 샘플들의 경우, 방법은 준-정적 변조 주파수 범위에서 동작하는 광 변조 반사(PMR) 측정에 기반하여 재료에 존재하는 재결합 결함 중심들에 관련된 전하 캐리어 수명 및 결정 결함 농도의 결정을 가능하게 한다. 기본적으로 단결정 반도체 샘플(M1)에 존재하는 결함 중심들은 내인성 또는 외인성 기원일 수 있고, 전형적으로 저질량 - H+, He+ - 고에너지 이온들, 또는 불순물 원자들, 예를 들어, 다른 기술적 단계들 동안 도입된 금속 오염물질들의 주입에 의해 생성된 전기적으로 활성인 결함 부위들일 수 있다. 이 방법은 결정 결함 농도가 전형적으로 ppb-ppm 범위에 있고, 그 깊이 분포가 거의 균일하며, PMR 측정에서의 여기/분석 레이저 스폿의 크기가 결정 결함들을 포함하는 구역의 두께보다 상당히 작은 모든 경우들에 이용될 수 있다. 설명된 절차를 이용하여 PMR 측정으로부터 획득된 과잉 전하 캐리어 농도는 총 수명(Ttot)을 제공하고, 이로부터, 다른 전하 캐리어 재결합 프로세스들의 수명 및 확산 프로세스들의 시간 상수를 알면, 내인성 또는 외인성 결함들에 할당된 수명 및 농도가 결정될 수 있고, 주입 관련 또는 다른 기술적 파라미터들과 상관될 수 있다. In case of semiconductor samples, the method enables the determination of the charge carrier lifetime and crystal defect concentration related to the recombination defect centers present in the material based on photomodulated reflection (PMR) measurement operating in the quasi-static modulation frequency range. The defect centers present in the basically single-crystal semiconductor sample (Ml) can be of intrinsic or extrinsic origin, typically electrically active de- feet sites created by the implantation of low-mass - H+, He+ - high-energy ions, or impurity atoms, e.g., metal contaminants introduced during other technological steps. The method can be used in all cases where the crystal defect concentration is typically in the ppb-ppm range, its depth distribution is almost uniform, and the size of the excitation/analyzing laser spot in the PMR measurement is significantly smaller than the thickness of the zone containing the crystal defects. The excess charge carrier concentration obtained from the PMR measurement using the described procedure gives the total lifetime Ttot, from which, knowing the lifetimes of other charge carrier recombination processes and the time constants of diffusion processes, the life- time and concentration assigned to intrinsic or extrinsic defects can be determined, and can be correlated with the implantation related or other technological parameters.