Numéro
Rev. Phys. Appl. (Paris)
Volume 25, Numéro 9, septembre 1990
Page(s) 895 - 914
DOI https://doi.org/10.1051/rphysap:01990002509089500
Rev. Phys. Appl. (Paris) 25, 895-914 (1990)
DOI: 10.1051/rphysap:01990002509089500

Passivation des semiconducteurs III-V

P. Viktorovitch

Laboratoire d'Electronique, Automatique et Mesures Electriques, UA CNRS 848, Ecole Centrale de Lyon, BP 163, 69131 Ecully Cedex, France


Abstract
Surface and interface properties can affect significantly the behavior of electronic devices and result in a limitation of their performance below that to be expected in the ideal case. To prevent deleterious effects induced by surfaces, a science has grown up around the term « passivation » which endeavors to develop surface treatments and deposition of dielectric aiming at the following objectives : - to provide surfaces and interfaces with the electronic properties required for an optimum working of the device, - to stabilize surface and interface properties in order to suppress any disturbance or change in time of the functionnal characteristics of the device as a result of external physico-chemical (contamination, oxidation...), thermal and electrical constraints. The principal limitations due to surfaces and interfaces in the operation of devices are presented in connection with planned applications. This paper focuses on GaAs and InP surfaces and interfaces whose specific electronic properties (Fermi level pinning, surface recombination, stability) will be examined in the frame of various models in the literature concerning the nature of defects which presumably control their characteristics. Passivation processes developed to compensate defects, to prevent their creation or to control their distribution are presented.


Résumé
Le comportement des composants électroniques peut être significativement affecté par les propriétés des surfaces et interfaces dont ils sont constitués et qui tendent à réduire leurs performances en dessous des limites attendues dans le cas idéal. Dans le but de prévenir les effets indésirables induits par les surfaces sur les performances des dispositifs, une discipline scientifique s'est développée autour du terme « passivation » et s'est attachée à mettre en oeuvre des traitements de surface associés à des dépôts de diélectriques avec les objectifs suivants : - conférer aux surfaces et interfaces les propriétés électriques requises pour un fonctionnement optimal du dispositif ; - stabiliser les propriétés des surfaces et interfaces en vue de supprimer toute perturbation ou évolution dans le temps des caractéristiques fonctionnelles du dispositif résultant de contraintes extérieures physicochimiques (contamination, oxidation...), thermiques et électriques. Les principales limitations introduites par les surfaces et interfaces dans le fonctionnement des composants électroniques sont présentées, en tenant compte des principales applications visées. L'exposé sera plus particulièrement centré sur le cas des surfaces et interfaces de GaAs et d'InP dont les caractéristiques électroniques spécifiques (blocage du niveau de Fermi et recombinaisons en surface, stabilité) seront examinées en rappelant les différentes hypothèses retenues à ce jour quant à la nature des défauts qui contrôlent ces caractéristiques. Les procédés de passivation développés pour neutraliser ces défauts, en prévenir la création ou en contrôler la répartition seront présentés.

PACS
8160C - Surface treatment and degradation in semiconductor technology.
7320 - Electronic surface states.
2550E - Surface treatment semiconductor technology.
2520D - II VI and III V semiconductors.
2560 - Semiconductor devices.

Key words
passivation -- semiconductor devices -- surface electron states -- III V semiconductors -- interface properties -- electronic devices -- surface treatments -- electronic properties -- functional characteristics -- Fermi level pinning -- surface recombination -- stability -- defects -- InP -- GaAs -- InP