Caractérisation de structures MIS (AlSi3N4GaAs) par différentes méthodes capacitives

Abstract

Des structures MIS réalisées par dépǒt d'environ 1200 Å de Si3N4 sur GaAs de type n sont caractérisées à partir de mesures C–U à différentes fréquences, en particulier en limite HF et en quasistatique, et par des mesures capacitives en transitoire (méthode de Zerbst et DLTS). On observe des densités importantes (environ 1013 cm−2 eV−1) de pièges à l'interface, et deux niveaux‐pièges en volume. L'étude en fonction de la fréquence confirme le schéma équivalent classique pour les pièges d'interface avec une dispersion des constantes de temps vraisemblablement due à la répartition de ces niveaux en profondeur dans l'isolant. Une comparaison est effectuée entre les résultats des différentes techniques. Le profil de densité des pièges d'interface est déterminé dans la moitié inférieure de la bande interdite, les sections efficaces de capture sont de l'ordre de 10−12 cm2.

Qualité diélectrique de couches minces isolantes de GaN obtenues par pulvérisation cathodique réactive

“…Deux explications sont possibles : soit la structure polycristalline colonnaire des couches minces produit le long des joints de grains des chemins privilégiés de fragilisation des couches, soit le claquage est dû à un effet d'ionisation et d'avalanche de création de porteurs dans les grains de nitrure cristallin, par impact à partir des porteurs primaires dus à l'effet Poole-Frenkel (des effets d'avalanche sont observés dans Si ou GaAs cristallisé pour des champs de 0,3 à 0,4 MV cm-' 1 [39] figure 4 représente les caractéristiques C-Y obtenues à différentes fréquences pour une telle structure réalisée sur un substrat de GaAs de type n (dopé à 1016 cm-3). L'allure générale de ce réseau de courbes, qui présente en particulier une dispersion importante pour les polarisations positives, est similaire à ce qui a déjà été observé pour des structures AI/Si3N4/GaAs-n [40] : elle s'explique par la présence, à l'interface isolant/semi-conducteur, de densités importantes (-1013 eV -1 cm-2 ) d'états localisés situés dans la bande interdite de GaAs. Ces états d'interface sont analogues à ceux que l'on observe après oxydation de substrats de GaAs [41], celle-ci induisant à la surface du semi-conducteur III-V de Fig.…”

“…Pour les tensions négatives, on a observé que, dans le cas des structures Al /Si3N4/GaAs-n, la surface du semi-conducteur se trouve en situation d'inversion, ce qui se traduit dans le réseau de courbes C-V par un palier horizontal identique pour toutes les fréquences [40]. Dans le cas des échantillons Al /GaN/GaAs-n, un tel palier, qui devrait se situer théoriquement vers C = 450 pF sur la figure 4, n'est pas obtenu : on observe au contraire une dispersion de la capacité avec la fréquence et des valeurs de capacité qui peuvent être inférieures à celle du palier théorique.…”

The origin of constant phase element in equivalent circuit of MIS (n) GaAs structures

“…Several well-established methods for determining the time constants of semiconductor electron states involve deep level transient spectroscopy (DLTS) [39][40][41] and isothermal capacitance transient spectroscopy (ICTS) [42]. These techniques are highly sensitive to both the bulk states and the interfacial states, and provide quantitative information about their energy, electron (hole) capture cross section, and their density.…”