19-04-2001C. Sanfilippo1 Analisi di profili di efficienza di carica in diodi di silicio Relatore...
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19-04-2001 C. Sanfilippo 1 Analisi di profili di efficienza Analisi di profili di efficienza di carica di carica in diodi di silicio in diodi di silicio Relatore Dott. Ettore Vittone Candidato Carmelo Sanfilippo Collaborazioni: International Rectifier Collaborazioni: International Rectifier (Borgaro To), Ruder Boskovic (Borgaro To), Ruder Boskovic institute- Zagreb (HR) institute- Zagreb (HR)
19-04-2001C. Sanfilippo1 Analisi di profili di efficienza di carica in diodi di silicio Relatore Dott. Ettore Vittone Candidato Carmelo Sanfilippo Collaborazioni:
19-04-2001C. Sanfilippo1 Analisi di profili di efficienza di
carica in diodi di silicio Relatore Dott. Ettore Vittone Candidato
Carmelo Sanfilippo Collaborazioni: International Rectifier (Borgaro
To), Ruder Boskovic institute- Zagreb (HR)
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19-04-2001C. Sanfilippo2 Sommario IBICC (Ion Beam induced
Charge Collection) Laterale Caratterizzazione di diodi di silicio p
+ -n-n + mediante IBICC laterale Teorema di Gunn - Ramo Simulazione
del trasporto nei semiconduttori Metodo dellequazione aggiunta
Analisi dei profili di efficienza di raccolta mediante il metodo
dellequazione aggiunta Conclusioni
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19-04-2001C. Sanfilippo3 Scopo della tesi Valutazione dei
parametri fisici che governano il trasporto dei portatori in
dispositivi a semiconduttore mediante lanalisi di profili
sperimentali ottenuti da misure IBICC laterale
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19-04-2001C. Sanfilippo4 IBICC Laterale Ion Beam Induced Charge
Collection Le misure sono state eseguite presso la linea di
microfascio ionico del Ruder Boskovich Institute di Zagabria (HR)
con protoni di energia 3-5 MeV
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19-04-2001C. Sanfilippo5 Mappa di efficienza e profilo di
efficienza di raccolta di carica 19-04-2001 C. Sanfilippo 5
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19-04-2001C. Sanfilippo6 Simulazione con SRIM Simulazione con
SRIM :3 MeV H in Si Longitudinal View Penetrazione 95 um, si
trascura la ricombinazione superficiale Frontal View Dispersione
del fascio di circa 2-5 um. Perdita di energia per ionizzazione. La
generazione avviene principalmente a fine range.
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19-04-2001C. Sanfilippo7 x y Al 5 Cr Ni Ag 1 m 200 m n + 40 m n
20 m p + vetro 260 m Dispositivo Glass Moat Diodo Standard Recovery
Diodo A x y p+p+ n 50 m Au 550 m Dispositivo Diodo p + - n n +
Diodo B
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19-04-2001C. Sanfilippo8 Profilo di drogaggio Dispositivo Glass
Moat Diodo Standard Recovery Diodo A Dispositivo Diodo p + - n n +
Diodo B p+n+n p+n+n
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19-04-2001C. Sanfilippo9 x ( m) Efficienza di raccolta di
carica sperimentale C. Manfredotti et al. "Evaluation of the
diffusion length in silicon diodes by means of the lateral IBIC
technique", Nuclear instruments and Methods in Physics Research B
158 (1999) 476-480. x ( m)
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19-04-2001C. Sanfilippo10 Efficienza di raccolta di carica
Carica raccolta Carica generata Energia dello ione incidente
Energia di creazione elettrone-lacuna nel Si (3.6 eV)
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19-04-2001C. Sanfilippo11 Q La carica indotta agli elettrodi
dovuta al moto dei portatori soggetti al campo elettrico Teorema di
Ramo S.Ramo, Proc. of IRE 27 (1939), 584. Espressione della
corrente indotta dal moto dei portatori
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19-04-2001C. Sanfilippo12 E= E 1 +E 2 +E 3 Teorema di Ramo
generalizzato G.Cavalleri, G.Fabri, E.Gatti, V.Svelto, Nucl. Instr.
and Meth. in Phys. Res. 21 (1971), 177. Applicazione del teorema di
Ramo in presenza di carica spaziale E 3 campo elettrico generato
dalla distribuzione delle cariche mobili E3E3 E1E1 E 1 campo
elettrico dovuto alla tensione applicata E2E2 E 2 campo elettrico
generato dalla distribuzione delle cariche fisse
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19-04-2001C. Sanfilippo13 Corrente indotta dal moto dei
portatori in un diodo polarizzato inversamente Generalizzazione del
teorema di Ramo per dispositivi parzialmente svuotati e con
distribuzione di carica spaziale dipendente dal potenziale
applicato 3 1 2 4 a b d c V Q Teorema di Gunn Ramo J.B. Gunn, A
general expression for electrostatic induction and its applicantion
to semiconductor devices, Solid State Electronics, Pergamon Press
1964. Vol.7, 739 742
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19-04-2001C. Sanfilippo14 Dato Sperimentale: profilo di
efficienza di raccolta di carica ottenuto mediante la tecnica IBICC
laterale Modello teorico basato sul teorema di Gunn - Ramo Occorre
conoscere tutti i parametri di trasporto statici del diodo (tempo
di vita, campo elettrico e mobilit) Occorre valutare la corrente
j(x,t) per ogni punto di generazione
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19-04-2001C. Sanfilippo15 Campo elettrico Pisces II Diodo A
DiodoB
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19-04-2001C. Sanfilippo16 Coefficiente di diffusione Diodo A
DiodoB Pisces II
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19-04-2001C. Sanfilippo17 Tempo di vita dei portatori Diodo B
Diodo A
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19-04-2001C. Sanfilippo18 Metodo dellequazione aggiunta
Equazione di continuit per gli elettroni Equazione aggiunta per gli
elettroni per gli elettroni Efficienza di raccolta
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19-04-2001C. Sanfilippo19 Lequazione aggiunta non ammette
soluzioni analitiche Sviluppo di un programma per la risoluzione
numerica dellequazione aggiunta basato sul metodo alle differenze
finite
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19-04-2001C. Sanfilippo20 Funzione di Generazione Diodo A Diodo
B
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19-04-2001C. Sanfilippo21 Efficienza di Raccolta Diodo A h Tot.
e Bias = -50 V Bias = -100 V
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19-04-2001C. Sanfilippo22 Efficienza di Raccolta Diodo B e Tot.
h Bias = -20 V Bias = -40 V
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19-04-2001C. Sanfilippo23 Analisi dei risultati Dispositivo
Diodo p + - n n +
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19-04-2001C. Sanfilippo24 Analisi dei risultati Diodo A
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19-04-2001C. Sanfilippo25 Analisi dei risultati Diodo B Bias
(V)L Sper. ( m)L teor (*). ( m) -2062.33 0.961.82 0.03 -4061.73
0.162.49 0.04 (*) E.Vittone et al. "Theory of Ion beam Induced
Charge Collection based on the extended Shockley-Ramo Theorem",
Nucl. Instr. And Meth. In Phys. Res. B, 161-163 (1-4) (2000) pp.
446-451
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19-04-2001C. Sanfilippo26 Conclusioni I risultati di questa
tesi sono stati presentati alla 7th Int. Conf. on Nuclear
Microprobe Technology and Applications, Bordeaux, France, September
2000 Il teorema di Gunn-Ramo permette di interpretare i profili di
efficienza ottenuti da misure IBICC Il metodo dellequazione
aggiunta permette di calcolare direttamente, risolvendo
numericamente ununica equazione differenziale, il profilo di
efficienza di raccolta