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Risultati preliminari diodi Schottky F. La Via, G. Galvagno, A. Firrincieli, F. Roccaforte, S. Di Franco.

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1 Risultati preliminari diodi Schottky F. La Via, G. Galvagno, A. Firrincieli, F. Roccaforte, S. Di Franco.

2 Esperimento HCl Sono stati realizzati diodi su wafer cresciuti con HCl (200 sccm) e con due diversi valori del rapporto Si/H 2 (0.05 e 0.1 %) che hanno quindi due diverse growth rate (10.11 e µm/h). Il wafer con rapporto Si/H 2 più alto è stato cresciuto a 1600 °C mentre il wafer con Si/H 2 più basso è stato cresciuto a 1550 °C. I due wafer hanno una concentrazione di micropipes molto elevata.

3 339i Yield: 15 % HCl 200 sccm T=1550 °C Si/H 2 =0.05% C/Si=1.5 H 2 =100 slm I (V= -200V) < 1x10 -7 A 1x10 -7 A < I (V= -200V) < 1x10 -5 A I (V= -200V) > 1x10 -5 A Diodo 1 mm 2

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5 10 Reverse leakage current at -200V (A)

6 340e Yield: 21 % HCl 200 sccm T=1600 °C Si/H 2 =0.1% C/Si=1.5 H 2 =100 slm I (V= -200V) < 1x10 -7 A 1x10 -7 A < I (V= -200V) < 1x10 -5 A I (V= -200V) > 1x10 -5 A Diodo 1 mm 2

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8 10 Reverse leakage current at -200V (A)

9 Processo con HCl Non sembra avere una grossa influenza il rapporto Si/H 2 e quindi la velocità di crescita. La bassa resa sembra legata allalta densità di micropipes, particelle e carrot. Esiste una disuniformità delle caratteristiche random su tutta la fetta. La mobilità sembra bassa (molti difetti). La distribuzione delle caratteristiche inverse sembra migliore sul secondo campione. Conclusione - 1

10 Esperimento rapporto Si/H 2 Sono stati realizzati dei diodi su due wafer cresciuti con diversi rapporti Si/H 2 (0.04 e 0.05 %) in modo da determinare il massimo valore di tale rapporto per crescite epitassiali in assenza di HCl. La temperatura di deposizione è stata fissata a 1550 °C e il rapporto C/Si a 1.5.

11 350 Yield: 28 % T=1550 °C Si/H 2 =0.04% C/Si=1.5 H 2 =100 slm I (V= -200V) < 1x10 -7 A 1x10 -7 A < I (V= -200V) < 1x10 -5 A I (V= -200V) > 1x10 -5 A Diodo 1 mm 2

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13 10 Reverse leakage current at -200V (A)

14 352 Yield: 31 % T=1550 °C Si/H 2 =0.05 % C/Si=1.5 H 2 =100 slm I (V= -200V) < 1x10 -7 A 1x10 -7 A < I (V= -200V) < 1x10 -5 A I (V= -200V) > 1x10 -5 A Diodo 1 mm 2

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16 10 Reverse leakage current at -200V (A)

17 Effetto del rapporto Si/H 2 Il massimo valore del rapporto Si/H 2 (senza HCl) sembra essere 0.04 %. A valori più alti le caratteristiche peggiorano notevolmente. Conclusione - 2

18 Esperimento matrice Sono stati realizzati dei diodi su 4 wafer aventi diversi rapporti C/Si (1.5 – 2) e temperature di deposizione (1550 – 1650 °C). E stato fissato il rapporto Si/H 2 (0.04 %) ed il flusso di H 2 (150 slm).

19 378 YIELD = 0 % DOPE: 6.58 × cm 3 T=1600 °C Si/H 2 =0.04 % C/Si=1.5 H 2 =150 slm Il drogaggio troppo alto induce delle caratteristiche inverse con correnti di leakage molto elevate e quindi una resa uguale a zero!

20 381 Yield: 29 % T=1550 °C Si/H 2 =0.04 % C/Si=2 H 2 =150 slm I (V= -200V) < 1x10 -7 A 1x10 -7 A < I (V= -200V) < 1x10 -5 A I (V= -200V) > 1x10 -5 A Diodo 1 mm 2

21 Diodi scarto Gli scarti sono legati essenzialmente a micropipes e particelle. Esistono però anche scarti in cui non sono presenti micropipes o particelle.

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23 10 Reverse leakage current at -200V (A)

24 382 Yield: 74 % T=1600 °C Si/H 2 =0.04 % C/Si=2 H 2 =150 slm I (V= -200V) < 1x10 -7 A 1x10 -7 A < I (V= -200V) < 1x10 -5 A I (V= -200V) > 1x10 -5 A Diodo 1 mm 2

25 Esiste una disuniformità di drogaggio fra parte alta e parte bassa (vicino al flat) del wafer che comporta una variazione della resistenza in serie al diodo.

26 10 Reverse leakage current at -200V (A)

27 382 Yield: 61 % T=1600 °C Si/H 2 =0.04 % C/Si=2 H 2 =150 slm I (V= -200V) < 1x10 -7 A 1x10 -7 A < I (V= -200V) < 1x10 -5 A I (V= -200V) > 1x10 -5 A Diodo 2 mm 2

28 382 Yield: 90 % 2 diodi con I(V= -200V) < 1x10 -7 A 1 diodo con I(V= -200V) 1x10 -7 A 2 diodi con I(V= -200V) > 1x10 -7 A Diodo 0.25 mm 2

29 Dipendenza della resa dallarea

30 I diodi più grandi mostrano una resistenza in serie in proporzione più alta rispetto ai diodi più piccoli. Ciò potrebbe essere dovuto alla maggiore presenza di difetti. Andamento della R s in funzione dellarea

31 387 Yield: 65 % T=1650 °C Si/H 2 =0.04 % C/Si=2 H 2 =150 slm I (V= -200V) < 1x10 -7 A 1x10 -7 A < I (V= -200V) < 1x10 -5 A I (V= -200V) > 1x10 -5 A Diodo 1 mm 2

32 Si osserva una grossa disuniformità di drogaggio fra la zona del wafer vicina al flat e la zona opposta.

33 10 Reverse leakage current at -200V (A)

34 Dipendenza da Si/C e temperatura Il processo migliore sembra quello con Si/C=2 e T=1600 °C La mobilità è più alta ad alte temperature (1600 – 1650 °C) Esiste una disuniformità delle caratteristiche fra la parte alta e la parte bassa della fetta. Conclusione - 3

35 Esperimento wafer intrinseco Sono stati realizzati dei diodi su un wafer non drogato intenzionalmente in modo da misurare la concentrazione di drogante dellintrinseco mediante dei diodi e vederne la disuniformità.

36 434 Yield: 5 % T=1550 °C Si/H 2 =0.03 % C/Si=1.5 H 2 =150 slm undoped I (V= -200V) < 1x10 -7 A 1x10 -7 A < I (V= -200V) < 1x10 -5 A I (V= -200V) > 1x10 -5 A Diodo 1 mm 2

37 Diodi scarto Anche in questo caso gli scarti sono legati essenzialmente a micropipes e particelle visibili nella maggioranza dei diodi scarto. Esistono anche dei diodi scarto in cui non sono visibili difetti macroscopici.

38 Esiste una grossa disuniformità di drogaggio fra la parte del wafer vicina al flat e la parte lontana dal flat.

39 10 Reverse leakage current at -200V (A)

40 Correlazioni difetti-rese

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42 Le rese sembrano direttamente correlate alla densità dei difetti macroscopici osservati sullo strato epitassiale prima della realizzazione dei diodi.

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44 Attività future I diodi verranno caratterizzati a tensioni maggiori (600 V) in modo da osservare se, in funzione del processo, si osserva una variazione del breakdown. Verranno fatte caratterizzazioni in temperatura delle caratteristiche dirette ed inverse in modo da determinare i meccanismi di conduzione. Verranno misurate le concentrazioni di drogante mediante misure C-V. Verranno convertite le misure di resistenza serie in mobilità e si vedrà se questo parametro presenta una correlazione con i parametri di deposizione.


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