Some peculiar features of small-signal charge DLTS response of GaAs MOS capacitors

Abstract

Small-signal charge transient spectroscopy (QTS) is applied to GaAs MOS capacitors prepared by rf plasma oxidation of heavily doped GaAs wafers (ND ≈ 1018 cm−3). Both accumulation and depletion modes of operation are employed to search for oxide charging effects as well as for interface traps. The depletion mode QTS points to a U-shaped continuous energy spectrum of interface states with two discrete levels at Ec − 0.38 eV and Ec − 0.75 eV, respectively, being superimposed on the spectrum. The Ec − 0.75 eV level is found to be sensitive to the electric field intensity at the GaAs-oxide interface. The MOS diodes prepared by high-temperature oxidation (Tox > > 250 °C) exhibit an additional QTS peak under both accumulation and depletion conditions, which peak seems to reflect a transient charging of the oxide. Mit Kleinsignal-Ladungstranisient-Spektroskopie (QTS) werden GaAs-MOS-Kondensatoren untersucht, die durch HF-Plasmaoxidation von stark dotierten GaAs-Wafers (ND ≈ 1018 cm−3) präpariert werden. Es werden sowohl die Anreicherungs- als auch die Verarmungsmode für die Untersuchung der Oxidladungseffekte sowie der Grenzflächenzustände angewendet. Die Verarmungsmode-QTS ergibt ein U-förmiges kontinuierliches Energiespektrum der Grenzflächenzustände mit zwei diskreten Niveaus bei Ec − 0,38 eV bzw. Ec − 0,75 eV, die dem Spektrum überlagert sind. Das (Ec − 0,75 eV)-Niveau ist gegenüber dem elektrischen Feld an der GaAs-Oxid-Grenzfläche empfindlich. Die bei Hochtemperaturoxidation (Tox > 250 °C) präparierten MOS-Dioden zeigen einen zusätzlichen QTS-Peak sowohl unter Anreicherungs- als auch Verarmungsbedingungen, der eine transiente Aufladung des Oxids widerzuspiegeln scheint.