Rev. Phys. Appl. (Paris) 18, 769-773 (1983)
DOI: 10.1051/rphysap:019830018012076900

Influence de la technique de dépôt d'isolant et des modes de décapage du semiconducteur sur les propriétés électriques de structures métal-Al 2O3-InP

B. Sautreuil, B. Bailly, R. Blanchet, M. Garrigues et P. Viktorovitch

Laboratoire d'Electronique, Automatique et Mesures Electriques de l'Ecole Centrale de Lyon , 36, av. de Collongue, B.P. 163, 69131 Ecully, France

Abstract
The purpose of this study is to establish the effect of the indium phosphide surface native oxide on the electrical properties of the InP-Al2O 3 interface for insulated gate field effect transistor. Metal-Al 2O3-InP structures were fabricated using three different techniques for alumina deposition on n type (1, 0, 0) InP substrates : reactive ion sputtering, electron gun evaporation and reactive thermal evaporation. Two preliminary etching procedures were tested : one based on a HF solution which is known to remove InP native oxide and the other based on a NH 4OH solution which favours the formation of a stable native oxide layer. No intrinsic effects were detected with the two evaporation techniques which do not degrade the InP-Al2O3 interface. This was not the case using reactive ion sputtering. In return the formation of stable native oxide layer leads to a notable decrease of the interface state density (Nss = 4 x 1011 eV-1 cm-2 near the conduction band edge). By comparison to HF, the NH4OH etching procedure should result in an increase of the effective mobility of InP MISFET channel electrons.

Résumé
Le but de cette étude est d'identifier l'influence de l'oxyde natif de InP sur les propriétés électriques de l'interface InP-Al2O 3 en vue de la réalisation de transistors à effet de champ à grille isolée. Des structures métal-Al 2O3-InP ont été réalisées par trois techniques différentes de dépôt de la couche d'alumine sur des substrats InP (1, 0, 0) de type n : pulvérisation ionique réactive, évaporation par canon à électrons, évaporation thermique réactive. Deux traitements chimiques préalables de la surface ont été testés : le premier à base de HF tendant à éliminer l'oxyde natif, le deuxième à base de NH4OH favorisant la formation d'un oxyde natif continu et stable. Les deux techniques de dépôt par évaporation n'entraînant pas la dégradation de l'interface n'ont pas d'influence propre sur les caractéristiques électriques de l'interface Al2O3-InP contrairement à la technique par pulvérisation ionique réactive. Par contre la formation d'un oxyde natif stable entraîne une réduction notable de la densité d'états d'interface (Nss = 4 x 1011 eV-1 cm-2 au voisinage de la bande de conduction). Par rapport au traitement HF, le traitement NH4OH devrait donc conduire à une augmentation de la mobilité effective des électrons dans le canal d'un transistor InP MISFET.

PACS
7340Q - Electrical properties of metal insulator semiconductor structures.
8160C - Surface treatment and degradation in semiconductor technology.
2530F - Metal insulator semiconductor structures.
2550E - Surface treatment semiconductor technology.
2560R - Insulated gate field effect transistors.

Key words
alumina -- etching -- III V semiconductors -- indium compounds -- insulated gate field effect transistors -- metal insulator semiconductor structures -- metal Al structures -- MIS -- InP -- insulator deposition techniques -- electrical properties -- insulated gate field effect transistor -- reactive ion sputtering -- electron gun evaporation -- reactive thermal evaporation -- HF solution -- NH sub 4 OH etching -- effective mobility -- MISFET channel electrons