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• W2063221569 abstract "A non-destructive optical technique of determining free-carrier concentration in epitaxial silicon layers is described. The extinction coefficient and the refractive index of a semiconductor vary with its free-carrier concentration. The changes in these parameters were used to determine the carrier concentration in the material by measuring the total internal reflection from the surface through a higher-refractive-index medium. Calculations are given for reflectivity on n-type silicon and for the dependence of extinction coefficient and refractive index on the free-carrier concentration of n-type silicon at wavelengths of 3.39 μm and 10.6 μm. Measurements were made on n-type bulk and epitaxial silicon using a helium-neon laser beam at a wavelength of 3.39 μm. The experimental data correlate well with the theory. The sensitivity of the technique is limited to the concentrations of about 1 × 1017 atoms/cm3 in n-type silicon using 3.39-μm radiation; however, the range can be extended to about 1 × 1016 atoms/cm3 using 10.6-μm radiation. Effects of the specimen surface and the effective mass of the material on these measurements are discussed. On décrit une technique optique non-destructive pour déterminer la concentration des porteurs libres dans les couches de silicium épitaxiées. Le coefficient d'extinction et l'indice de réfraction d'un semiconducteur varient avec la concentration de porteurs libres. Les changements de ces paramètres étaient employés pour déterminer la concentration des porteurs dans le matériau en mesurant la réflexion interne totale de la surface en employant un milieu à indice de réfraction plus élevé. On présente des calculs pour la réflexion sur le silicium de type n et pour la dépendance du coefficient d'extinction et de l'indice de réfraction sur la concentration de porteurs libres du silicium de type n à des longeurs d'ondes de 3·39 et 10·6 μm. Des mesures ont été faites sur le silicium de masse et épitaxié en employant un faisceau laser en hélium-néon à une longueur d'onde de 3·39 μm. Les donées expérimentales s'accordent bien avec la théorie. La sensibilité de cette technique est limitée aux concentrations d'environ 1 × 1017 atomes/cm3 dans le silicium de type n employant une radiation de 3·39 μm; toutefois la gamme peut être étendue à environ 1 × 1016 atomes/cm3 en employant une radiation de 10·6 μm. Les effets de la surface du specimen et de la masse effective du matériau sur ces mesures sont discutés. Eine zerstörungsfreie optische Methode zum Bestimmen der Dichte der freien Ladungsträger in epitaktischen Schichten wird beschrieben. Extinktionskoeffizient und Brechungsindex von Halbleitermaterialien sind von der Trägerdichte abhängig. Aus der Messung der inneren Reflexion in der Kristalloberfläche (durch ein Medium mit hohem Brechungsindex hindurch) wurde die Änderung dieser Parameter ermittelt und daraus die Trägerkonzentration errechnet. Die Berechnungen für das Reflexionsvermögen und für die Abhängigkeit des Extinktionskoeffizienten sowie des Brechnungsindex von der Trägerdichte in n-Typ Silizium werden für den Wellenlängenbereich von 3,39 μm bis 10,8 μm angegeben. Messungen wurden ausgeführt an n-Typ Volumenmaterial und an epitaktischen Schichten unter Verwendung eines Helium-Neon-Lasers mit einer Wellenlänge von 3,39 μm. Die gewonnenen Messergebnisse stimmen gut mit der Theorie überein. Bei Verwendung des genannten Lasers ist die Messung bei n-Typ Silizium beschränkt auf eine Trägerdichte von etwa 1.1017/cm3. Der Messbereich kann aber auf etwa 1.1016/cm3 erweitert werden, wenn man eine Strahlung der Wellenlänge von 10,6 μm benutzt. Effekte, die durch die Probenoberfläche und die effektive Masse der Träger verursacht werden, werden diskutiert." @default.
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