微分ホール効果計測(DHEM)

微分ホール効果測定法(DHEM)は、電気的に絶縁された半導体膜を通して活性ドーパントの深さプロファイル(キャリア濃度)、シート抵抗およびキャリア移動度を得るために使用される電気的キャラクタリゼーション技術です。 通常、Si、SiGe、Geのサンプルは100nmの深さまで分析することができます。これより厚いIII-VまたはSiサンプルのような通常とは異なるサンプルも追加の処理ステップで分析できることがあります。

特性評価される膜は、半導体膜の一部を周囲のバルク材料の残りから電気的に絶縁するメサ構造のテストパターンを形成するためにパターン化されます。メサ構造のテストパターンにはプローブコンタクト用のXNUMXつの領域があります。 接点は適度にオーミックで、高いS / N比を生み出すレベルで安定した電流を注入する必要があります。 試験パターンの中央に封止されたプロセスノズルは、電解質と接触している試験領域を電気化学的処理によって連続的に酸化またはエッチングします。

DHEMデータを得るために、試験領域における半導体層の電気的に活性な厚さ(電気経路)を電気化学的処理(エッチングまたは酸化)によって制御されたステップで減少させ、各厚さの減少ステップ後に残留膜のシート抵抗および移動度をホール効果によって決定します。この手順は、所望のクレーター深さに達するまで、またはフィルムのシート抵抗が約1 Mオーム/平方(Geなどのいくつかの材料ではより低くなり得る)を超えるまで繰り返されます。 得られたデータは、深さの関数としてシート抵抗、抵抗率、キャリア濃度、および移動度プロファイルをもたらす微分方程式を使用して解釈されます。

DHEMの理想的な使用法

  • 電気的に絶縁された半導体層の活性ドーパントの深さプロファイル、シート抵抗、およびキャリア移動度を測定するには
  • ドーパントの活性化またはフィルムを通過する界面での移動度の変化を評価する

強み

  • 総ドーパント濃度を測定するSIMSとは対照的に、キャリア濃度(活性ドーパント)が測定されます。
  • 動的な厚さの減少と、移動度、シート抵抗、およびキャリア濃度の測定

制限事項

  • 破壊的
  • pn接合が測定対象の膜を基板から分離しているか、または測定対象の膜が絶縁層の上にある必要があります。

DHEM技術仕様

  • 典型的な基板は、Si、Ge、SiGeを含む。
  • III-V薄膜材料などの他の基板は、追加の処理ステップで分析できます
  • 単分子層の分解能で、表面近くおよび最大100nmのアクティブドーパントおよび移動度深度プロファイルを実現できます。
  • 最小サンプルサイズ1.5cm x 1.5 cm

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