差分霍尔效应计量(DHEM)是一种电学表征技术,用于通过电隔离的半导体薄膜获得活性掺杂剂(载流子浓度),薄层电阻和载流子迁移率的深度分布。 通常,Si、SiGe、Ge 样品的分析深度可达 100 nm。 非典型样品,例如较厚的 III-V 或 Si 样品,也已通过额外的处理步骤进行分析。
将要表征的膜图案化以形成测试图案台面,该台面将半导体膜的一部分与周围的大块材料的其余部分电隔离。 测试图案台面具有四个用于探针接触的区域。 触点需要合理的欧姆电压,并在产生高信噪比的电平下注入稳定的电流。 密封在测试图案中间的处理喷嘴通过电化学处理连续地氧化或蚀刻与电解质接触的测试区域。
为了获得 DHEM 数据,测试区域的半导体层的电活性厚度(电路径)通过电化学处理(蚀刻或氧化)在受控步骤中减小,剩余薄膜的薄层电阻和迁移率由霍尔效应确定在每个厚度减少步骤后进行测量。 重复此过程,直到达到所需的凹坑深度或直到薄膜的薄层电阻超过约 1 M ohm/square(对于某些材料,例如 Ge,可能会更低)。 然后使用微分方程解释所得数据,该微分方程产生作为深度函数的薄层电阻、电阻率、载流子浓度和迁移率分布。
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