Caractérisation de structures MIS par spectroscopie d'admittance : évaluation du comportement dynamique des défauts à l'interface isolant-semiconducteur

Characterisation of MIS structures using admittance spectroscopy : defects dynamic behaviour evaluation at insulator-semiconductor interface

• Auteur / Autrice : Emmanuel Duval
• Direction : Kaouther Kétata
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique. Électronique, optronique et systèmes
• Date : Soutenance en 2001
• Etablissement(s) : Rouen

Mots clés

Mots clés contrôlés

Résistance électrique

Densités des niveaux d'énergie

Oxydes

Silicium

Semiconducteurs -- Jonctions

MIS (électronique)

MOS (électronique)

Résumé

Les défauts à l'interface isolant-semiconducteur sont étudiés sur des structures MIS d'orientation <100> par trois techniques de caractérisation électrique complémentaires : la spectroscopie de conductance G([omega]), la méthode capacitive C(V) et l'analyse de capacité assistée de rayonnements ultraviolets. L'utilité des hautes températures comme paramètre de mesure supplémentaire a été mise en évidence. La comparaison entre la méthode conductive G([omega],T) et capacitive C(V,T) désigne la première comme étant la plus performante. La spectroscopie G([omega],T) autorise la séparation des contributions des états lents et rapides. Par ailleurs, elle conduit à la détection de niveaux donneurs et accepteurs associés à la présence de défauts trivalents. Cette détection est confirmée par les mesures de capacité sous rayonnement UV. Les résultats observés en terme de densité et de section efficace de capture sont en accord avec ceux publiés à partir d'autres méthodes de caractérisation. Ce travail montre que la spectroscopie de conductance est un outil très performant pour quantifier la contribution des états lents et rapides et pour l'identification de défauts trivalents à l'interface isolant-semiconducteur.

Defects at insulator-semiconductor interface are studied on <100> oriented MIS structures with three complementary electrical characterisation techniques : the conductance spectroscopy G([omega]), the capacitance method C(V), and ultraviolet assisted capacitance analysis. The advantage of high temperatures sweeping has been demonstrated. The comparison between G([omega],T) and C(V,T) methods designates the first one as the most powerful. G([omega],T) spectroscopy enables the separation of slow and fast states contributions. Moreover, this techniques leads to donor and acceptor states detection associated to trivalent defects. This detection is confirmed by UV assisted capacitance measurements. Our results are in good agreement with those published about different characterisation methods. This work shows conductance spectroscopy as a very powerful tool to quantify slow and fast states contributions and to identify trivalent defects at insulator-semiconductor interface.