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。

理想用途

• 在电绝缘的半导体层中测量活性掺杂剂的深度分布，薄层电阻和载流子迁移率
• 评估掺杂剂在薄膜中和界面处的活化或迁移率变化

优势强项

• 与测量总掺杂物浓度的SIMS相比，测量了载流子浓度（活性掺杂物）
• 动态厚度减少和流动性，薄层电阻和载流子浓度的测量

缺点限制

• 有害
• pn结必须将待测膜与基板隔离，或者待测膜必须在绝缘层上

技术规格

• 典型的衬底包括Si，Ge，SiGe
• 其他基材（例如III-V薄膜材料）可以通过额外的处理步骤进行分析
• 具有单层分辨率，可获得近表面和高达100 nm的有源掺杂物和迁移率深度分布图
• 最小样品尺寸 1.5×1.5 cm

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