Contribution to the study of electronic properties of M.I.S structures on InP (Au/BN/InP)
Contribution à l'étude des propriétés électroniques des structures M.I.S. sur InP (Au/BN/InP)
Résumé
The aim of the present work is the implementing of electrical characterization methods which permit to assess the quality of MIS structures and to better understand some observed anomalies. The investigated samples were formed by an R.F. plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) technique, the InP substrate being situated either inside the plasma zone (samples DP) or outside the plasma zone (samples HP). A study essentially qualitative of electrical instabilities has been made from two points of view. The first concerns the hysteresis behavior of 1 MHz C(Vg) curves and its dependence on the magnitude of the voltage excursion and the sweep rate. The second is relative to time dependence of drift phenomena at various temperatures. The major feature illustrated by this study, at 300 K, is the prevailing effect of negative charge trapping in the insulator. However, at 400 K, the most important effect is the ionic transport in the insulator. Based on these observations, we have tried to gather informations on the fixed charges and the mobile ions in the insulator at 400 K (signs, concentrations and positions at equilibrium). The frequency dispersion phenomena have been studied, and several models have been used to explain the experimental results. The frequency dispersion in accumulation, for the sample DP, can be interpreted as being due to leakage currents in the insulator. For the sample HP, this phenomena can be attributed primarily to the direct capture of tunneling electrons by insulator traps (model of Mui & al). In depletion, the frequency dispersion can be interpreted as being due to indirect tunneling of electrons into gap states located in the insulator (Preier's model). At last, the density of interfaces states Nss is evaluated from 1 MHz C(Vg) plots (Terman method) and from DLTS results. For the sample HP, a minimum value of about 2x10(11) cm-2 eV-1 is obtained by the Terman analysis. Ours results show clearly the better quality of the structures HP
Le travail présenté dans ce mémoire concerne la mise en œuvre de méthodes de caractérisations électriques permettant d'évaluer la qualité des structures métal/isolant/semiconducteur (MIS: Au/BN/InP) et de mieux comprendre certains problèmes rencontrés. Les structures étudiées ont été élaborées par dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma R.F. (PECVD), les substrats d'InP étant places soit dans le plasma (structures DP) soit hors de la zone plasma (structures HP). Une étude qualitative des instabilités électriques a été réalisée sous deux aspects. Le premier aspect est relatif au phénomène d'hystérésis des courbes C(V) à 1 MHz et sa variation avec l'amplitude de l'excursion en tension et la vitesse de balayage. Le deuxième aspect concerne les phénomènes de dérive en fonction du temps à diverses températures (77, 300 et 400 K). Cette étude a mis en évidence à 300 K la prépondérance du mécanisme de piégeage des porteurs par des états lents par rapport à la migration des ions mobiles. A 400 k, les effets sont inversés, les ions mobiles ayant un effet dominant. En se basant sur ces observations, nous avons pu faire une étude quantitative concernant les charges fixes et les ions mobiles dans l'isolant à 400 k (signes, densités et positions à l'équilibre). Les phénomènes de dispersion fréquentielle ont été ensuite étudiés. Afin de comprendre ce comportement dans nos structures, plusieurs modèles ont été examinés. En accumulation, la présence des courants de fuite dans l'isolant semble être à l’ origine de la dispersion fréquentielle dans les structures DP. Pour les structures HP, ce phénomène est attribué à la présence de pièges dans le BN dont la charge varie par effet tunnel direct avec la bande de conduction du semiconducteur (Mui et Al). En régime de déplétion, la dispersion fréquentielle est attribuée à la présence de pièges dans l'isolant qui échangent des électrons avec la bande de conduction du semiconducteur par effet tunnel indirect (modèle de Preier). Enfin, une étude de la densité d'états d'interface Nss, par les méthodes de DLTS et Terman a été faite. Pour les structures HP, la méthode de Terman a conduit à un minimum de Nss d'environ 2x10(11) cm(-2) eV(-1). Nos résultats mettent en évidence, la meilleure qualité des structures HP
| Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
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