半导体霍尔效应测试方案
概述

半导体材料的霍尔效应是表征和分析半导体材料的重要手段,可根据霍尔系数的符号判断材料的导电类型。霍尔效应本质上是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力作用引起的偏转,当带电粒子(电子或空穴)被约束在固体材料中,这种偏转就导致在垂直于电流和磁场的方向上产生正负电荷的聚积,形成附加的横向电场。

根据霍尔系数及其与温度的关系可以计算载流子的浓度,以及载流子浓度同温度的关系,由此可以确定材料的禁带宽度和杂质电离能;通过霍尔系数和电阻率的联合测量能够确定载流子的迁移率,用微分霍尔效应法可测纵向载流子浓度分布;测量低温霍尔效应可以确定杂质补偿度。与其他测试不同的是霍尔参数测试中测试点多、连接繁琐,计算量大,需外加温度和磁场环境等特点,在此前提下,手动测试是不可能完成的。

溪谷科技开发的霍尔效应测试系统可以实现几千到至几万点的多参数自动切换测量,系统由Keithley2400系列源表,2700矩阵开关和霍尔效应测试软件CycleStar等组成。可在不同的磁场、温度和电流下根据测试结果计算出电阻率、霍尔系数、载流子浓度和霍尔迁移率,并绘制曲线图。在半导体制程的晶圆基片和离子注入等阶段,或者封装好的霍尔器件需要做霍尔效应的测试。