DISTRIBUCION DE ESTADOS INTERFACIALES EN LA UNION W/n-GaAs FABRICADA MEDIANTE SPUTIERING RF Y TRATADA TERMICAMENTE

Resumen

Las uniones de tipo W /n-GaAs tienen aplicaciones potenciales en la electrónica para altas temperaturas, alta potencia y alta velocidad. Sin embargo, la alta densidad de los estados interfaciales en las uniones W/n-GaAs fabricadas mediante la técnica de Sputteringrf a alta potencia degrada la calidad de los dispositivos. Para disminuir la densidad de estados interfaciales, el dispositivo W /n-GaAsfln fue sometido a un tratamiento ténnico. La unión W/n-GaAs fue fabricada por la deposición de W, sobre la cara pulida y quúnicamente tratada de n-GaAs mediante la técnica de Sputtering rf a una potencia rf de 300 vatios durante 30 min. Para lograr el contacto óhmico, se evaporó ténnicamente In sobre la cara no pulida de n-GaAs. El dispositivo W/n-GaAsfln fue sometido a un tratamiento técnico a 390·ºC durante 90 min. Las características capacitancia-voltaje (e-V) fueron medidas a temperatura ambiente en un rango de frecuencia (t) entre 200 Hz y 1 MHz. Los datos experimentales de e-V lf fueron reorganizados para establecer la dependencia de capacitancia con frecuencia a diferentes voltajes de polarización. En polarización directa, la variación de e con f fue atribuida a los estados interfaciales en equilibrio con el se1niconductor n-GaAs. La capacitancia de los estados interfaciales (ep) fue extraída de los valores medidos de e mediante la relación Cp(f,V)=C(f,V) - C(1MHz,V). Los datos de ep vs f fueron ajustados a la relación: ep =qA[Nss1tan-1 (2nfTI)/2nfTI +Nss2tan-1(2nfr2)/2nfr2], válido para dos tipos de estados con constante de tiempo TI y T2 muy diferentes. El procedimiento de ajuste proporcionó los valores de T1 =4 ms y T2=6!ls. Para voltajes de polarización directa (V) en el rango 0,02-0,10 V, la densidad interfacial por unidad de energía, Nss2 se mantuvo constate un valor de 6.0xl010 eV 1cm-2 mientras que la densidad por bidad deenergía Nssl varió entre 5,6xl011 e V- 1c m -2 y 3 , g x 10 12 e ,vr l cm- 2 . La dependenci. a de Nss1 con V fue descrita por la relación em¡írica Nss1 =Nsso exp (~V) con Nsso - 2,2xl011 eV1cm- y ~=27,3 V 1.

ABSTRACT

The W/n-GaAs junctions have applications in high temperature, high power and high speed electronics. However, the high density of interface states in W/nGaAs jrmctions fabricated by rf sputtering at high rf power degrades the quality of the devices. To reduce the density of interface states, the W/n-GaAs device was subjected to thennal annealing. The W /n-GaAs jw1ction was fabricated by rf sputtcr deposition of W a ta r f powerof 300 W atts for 30 min. on the chemically etched polished surface of n-GaAs. To obtain ohmic contact, In was thennally evaporated on the unpolished face of n-GaAs. The Wfn-GaAs device was subjected to a thennal anneal at 390 ·e for 90 min. The capacitancevoltage (e-V) characteristics were measured at room temperature in the frequency (f) range between 200 Hz and 1 MHz. The e-V/f experimental da ta were rearranged to establish the frequency variation of capacitance at different bias voltages. Under forward bias, the variation ofe with frequency was attributed to the interface states in equilibrium with the semiconductor n-GaAs. The capacitance of the interface states (ep) was extracted from the values of e using the relation: e p(f, V)=C(f, V) - C( lMHz, V). TI1e ep vs f data were fitted to the relation: ep=qA[Nss 1 tan-1(21tfT) 1)/21tfT) 1 +Nss2tan-l (27tfi2)/21tf T2], valid for two types of states with ve¡y different time constant T1 y T2. TI1e fitting procedure provided the values of TI =4 ms and T2=6 11s. For the forward bias values in therange0.02-0.10 V, theinterface state energy density Nss2 remained constant ata value of 6.0xi010 eV1cm-2, whereas the energy density Nssl varied between5,6xl011 eV1cm-2and 3,8xl012 eV1cm-2. The dependen ce of Nss 1 on V was described by the empirical relation: Nss1=Nssoexp (f3 V) with N550 =2,2xl011 Ev 1cm-2 and f3=27,3 V 1.