RF ­ Ž( a' [  S Ë 0 n É® Žz º HgCdTe ü; c ] k ùV R Ëc Ü R Silicon Nitride ƒ » ì Å| º„ ÆT c l8 ý — ¤V R Ë

RF ­ Ž( a' [  S Ë 0 n É® Žz º HgCdTe  ü; c ] k ùV R Ëc Ü R Silicon Nitride ƒ » ì Å| º„ ÆT c l8 ý — ¤V R Ë

¼ ÿ

›: c* å  · T „ ç ¡0 å 

“

¦ 9@ /† < Ɠ § Ó ü t o † < Æõ  ì ø ͕ ¸^ ‰
” ¸½ ¨› ¸ ƒ  ½ ¨z  ´, " fÖ  ¦ 136-701

+ ä

÷ 7 BŒ ‰ x · " k„ ç ¡r ) ·  ™ ». > „ ç ¡ ^∗

ô 

Dz D G õ † < Æl Õ ü tƒ  ½ ¨" é ¶, ~ à Ì} Œ •F « у  ½ ¨G ' p'  " fÖ  ¦ 136-791 (2003¸   8 Z 4 11{ 9  ~ à Î6 £ §)

RF  Õ ªW 1à ԏ : r Û ¼( ' a A ~ ½ ÓZ O `  ¦ s 6   x # Œ HgCdTe l ó ø Í0 A\  7 £ x‚ à Ìô  Ç SiN

x

_  HgCdTe ³ ð€   ˜ Р ñ }

Œ •Ü ¼– Ð" f_  : £ ¤$ í `  ¦ · ú ˜ ˜ Ѐ Œ ¤ . HgCdTeü < SiN

x

_  ] X ƒ  : £ ¤$ í x 9  > €  : £ ¤$ í “ É r MIS(Metal Insulator Semiconductor) ½ ¨› ¸\  ¦ ] j Œ • ô  Ç Ê ê C-V(Capacitance-Voltage) 8 £ ¤& ñ `  ¦ : Ÿ x # Œ s À Ò# Q& ’  . Û ¼( ' a A 

0 > 100 W s  – Ð ± ú “ É r  â Ä º HgCdTeü < SiN

x

> €  _  flat band voltage  H −8 V s  © œ_  B Ä º  H 6

£

§_  ° ú כ`  ¦ ˜ Ð# Œ ´ ú §“ É r € ª œ_  “ ¦& ñ „   \  ¦ Ÿ í† < Ê “ ¦ e ” % 3 Ü ¼ 9 ³ ð€  s  ß ¼>  ì ø ̈́  (Inversion)÷ &# Q e ” % 3 6 £ §

`

 ¦ › ' a¹ 1 Ï ½ + É Ã º e ” % 3  . s  Qô  Ç HgCdTe r « Ñ_  Hall ´ òõ  8 £ ¤& ñ   õ , „  • ¸+ þ As  l ” > r_  p-+ þ A\ " f q & ñ



©

œ& h “   n-+ þ AÜ ¼– Ð …  ;s ÷ &% 3 6 £ §`  ¦ › ' a¹ 1 Ï ½ + É Ã º e ” % 3  . ô  Ǽ #  Û ¼( ' a A  0 > 175 W & ñ • ¸\ " f flat band voltage  −0.5 V– Ð  © œ  Œ •“ É r ° ú כ`  ¦
 ? /% 3 Ü ¼ 9 Õ ª s  © œ_  Û ¼( ' a A  0 >\ " f  H  r  € ª œ_  “ ¦& ñ „  

 7 £ x  % i Ü ¼ 9 l ó ø Í_  „  • ¸+ þ A“ É r Õ ª@ /– Ð p-+ þ A`  ¦ Ä »t  % i  . s  Qô  Ç z  ´+ « >`  ¦ : Ÿ x # Œ q “ §& h  / B N& ñ s

 ç ß –¼ # ô  Ç RF Û ¼( ' a A ~ ½ ÓZ O Ü ¼– Ð HgCdTe ³ ð€  \  > €   à Ôê Á œ x 9 • ¸ 1.2 × 10

¹⁰

cm

⁻²

“   € ª œ| 9 _  SiN

x

~ Ã

Ì} Œ •`  ¦ % 3 `  ¦ à º e ” % 3  .

PACS numbers: 73, 40, L

Keywords: HgCdTe, Silicon nitride, RF sputtering, Passivation, C-V

I. " e  ] Ø

HgCdTe\  ¦ s 6   xô  Ç & h ü @‚   y Œ ™t  ™ è  ] j Œ •\ " f ³ ð€   ˜ Ð  

ñ} Œ • / B N& ñ “ É r ™ è _  1 l x Œ • : £ ¤$ í \   © œ  H % ò † ¾ Ó`  ¦ p u   H /

B

N& ñ כ ¹™ ès  . : £ ¤ y  " é ¶& h ü @‚   Hg

_1−x

Cd

x

Te(x = 0.2) y Œ ™ t

™ è _   â Ä º 77 K\ " f \  -t  ç ß –  s  0.1 eV & ñ • ¸\  ¦

4 R HgCdTe ³ ð€  s  ~ 1 >  » ¡ ¤& h (accumulation) ¢ ¸  H % i 

„ 

(inversion)  ) a  . s   H ¾ º[ O „  À Ó_  " é ¶ “  s  ÷ & 9, ™ è  _

 1 l x Œ • : £ ¤$ í `  ¦ $   r v   H " é ¶ “  s   ) a   [1].   " f ¾ º [ O

„  À Ó  Œ •“ ¦ Ä ºÃ ºô  Ç ™ è \  ¦ ] j Œ • l  0 AK " f  H € ª œ| 9  _  ³ ð€   ˜ Р ñ} Œ • ] j› ¸/ B N& ñ s  ì ø Í× ¼r  € 9 כ ¹ >   ) a  .

{ 9

ì ø Í& h Ü ¼– Ð ³ ð€   ˜ Р ñ} Œ •“ É r a % ~“ É r ] X ƒ  $ í `  ¦ 4 R   9, \  -t   ½ ™× ¼Ì “ ss  &  ô  Ç . ¢ ¸ô  Ç \ P & h ,  o† < Æ& h  î ß –& ñ

$ í

`  ¦ 4 R   9 l > & h  : £ ¤$ í ¢ ¸ô  Ç a % ~    ô  Ç . ‰ & ³ F

 Hg

¹−x

Cd

x

Te ³ ð€  ˜ Р ñ} Œ • F « і Ð HgCdTeü <_  > €   :

£

¤$ í s  Ä ºÃ º  9, B Ä º  Œ •“ É r ³ ð€  “ ¦& ñ „   (fixed surface charge)\  ¦ t   H ZnS  ´ ú §s   6   x ÷ &# Qt “ ¦ e ”  . Õ ª Q

∗

E-mail: [email protected]

 ZnS  H \ P & h  î ß –& ñ $ í x 9  l > & h  : £ ¤$ í s  €  • “ ¦ _ þ v l \ 

€

 • # Œ ™ è  ] j Œ • / B N& ñ r  ] X ƒ   : £ ¤$ í s  \ P  o ÷ &  H  כ Ü ¼

–

Ð · ú ˜ 94 R e ”  . s  Qô  Ç ZnS_  ] X ƒ  : £ ¤$ í `  ¦ ˜ Ð ¢ - a½ + É Ã º e ” 



 H Ó ü t| 9 – Ð CdTe, CdS, SiN

^x

, Al

2

O

3

,  ƒ  í ß – o} Œ •1 p x # Œ



Q t  Ó ü t| 9 [ þ t s  ƒ  ½ ¨÷ &# Q t “ ¦ e ”   [2]. s ×  æ SiN

x

  H HgCdTe ü < > €  : £ ¤$ í s  a % ~ “ ¦, f  ¨‚ à ̧ 4 s  Ä ºÃ º  9 l > & h  y

© œ• ¸ Z  } “ ¦ _ þ v l \  y © œô  Ç : £ ¤$ í `  ¦
  · p . SiN

^x

  H Ka- jihara, Sudo 1 p x [3,4] \  _ K  ŠҖ Ð ƒ  ½ ¨÷ &# Q & ’ Ü ¼ 9, s [ þ t

“

É r ECR-PECVD\  ¦  6   x # Œ $ “ : r \ " f HgCdTe ³ ð€   ˜ Ð  

ñ} Œ •`  ¦ + þ A$ í % i  .

‘

: r  7 Hë  H \ " f  H ECR-PECVD ˜ Ð  ç ß –é ß –ô  Ç RF mag- netron Û ¼( ' a A ~ ½ ÓZ O `  ¦ s 6   x # Œ HgCdTe l ó ø Í0 A\  SiN

_x

\  ¦ 7 £ x‚ Ã Ì “ ¦  % i  . { 9 ì ø Í& h Ü ¼– Ð ECR plasma etching <  ʓ É r RIE(Reactive Ion etch)1 p x`  ¦ s 6   xô  Ç z  ´+ « >\ 

"

f Z  }“ É r \  -t _   Ö ¸$ í  o ) a s “ : r s  HgCdTe ³ ð€  \  Ø  æ [

 t`  ¦ >  ÷ &€   › ¸$ í s      
, „  • ¸+ þ As       H 1 p x_  s

“ : r Ø  æ[  t ´ òõ 
 è ß –  [5,6]. RF Û ¼( ' a A ¢ ¸ô  Ç e  ¦   Ý

¼ \  ¦  6   x† < ÊÜ ¼– Ð  Ö ¸$ í  o ) a s “ : r s  HgCdTe ³ ð€  õ  Ø  æ [

 t   H & h `  ¦ x ½ + É Ã º \ O Ü ¼ 9 HgCdTe ³ ð€   ’ < H © œ, <  ʓ É r „  

-341-

Õ

ªa Ë > 1. Û ¼( ' a A  0 >\    É r SiN

x

7 £ x‚ Ã Ì ¿ ºa     o.

•

¸+ þ A_     o 1 p x_   ҁ Œ •6   x`  ¦ œ íA ½ + É Ã º e ” `  ¦  כ Ü ¼– Ð  « Ñ

÷

&# Q”   . ‰ & ³F  t   Ø ÔŒ 4 H(Ar) Û ¼\  ¦  6   x   H Û ¼( '  a A ~ ½ ÓZ O Ü ¼– Ð SiN

x

\  ¦ HgCdTe ³ ð€  \  7 £ x‚ à Ìr v   H ƒ  ½ ¨  H

˜

Г ¦  ) a   \ O  . ‘ : r  7 Hë  H \ " f  H Û ¼ ' a A / B N& ñ   à º\  _

ô  Ç HgCdTe_  „  l  „  • ¸$ í _     o\  ¦ C-V x 9  Hall ´ òõ  8

£

¤& ñ `  ¦ : Ÿ x # Œ · ú ˜ ˜ Ѐ Œ ¤ . 7 £ x‚ à ̝ ) a SiN

x

_  } Œ •_  ³ ð€  ˜ Ð  

ñ} Œ •Ü ¼– Ð+ ‹_  : £ ¤$ í “ É r MIS(Metal Insulator Semiconduc- tor) ½ ¨› ¸\  ¦ ] j Œ • # Œ ¨ î  % i  . s  Qô  Ç z  ´+ « >`  ¦  „ ½ Ó Ü

¼– Ð HgCdTe ³ ð€  \  ’ < H © œ`  ¦ Å Òt  · ú §  H € ª œ| 9 _  SiN

_x

³ ð

€ 

˜ Р ñ} Œ • + þ A$ í › ¸| `  ¦ % 3 “ ¦  % i  .

II. ÷ m Ç] M öU ê s0 n É

SiN

x

\  ¦ 7 £ x‚ Ã Ì l  0 Aô  Ç l ó ø ÍÜ ¼– Ѝ  H MOVPE ~ ½ ÓZ O Ü ¼

–

Ð GaAs 0 A\  $ í  © œ ) a Hg

0.7

Cd

0.3

Te\  ¦  6   x % i   [7].

l

ó ø ÍÜ ¼– Ð  6   xô  Ç HgCdTe_  î  rì ø Í  0 l x • ¸  H 2.6 × 10

¹⁶

cm

⁻³

s % i Ü ¼ 9, „  • ¸+ þ A“ É r p-+ þ As % i  . SiN

x

Û ¼( ' a A`  ¦ 0

Aô  Ç target“ É r f ”  â 2“  u _  SiN

_x

é # Qo \  ¦  6   x % i Ü ¼ 9 í  H • ¸  H 4 N s % i  . e  ¦  Ý ¼  + þ A$ í `  ¦ 0 AK  Ar Û ¼\  ¦



6   x % i Ü ¼ 9, 7 £ x‚ à Ì×  æ l ó ø Í f . Ë  8  H   ¿ _  à ºf ”  ~ ½ ӆ ¾ Ó\ 

"

f €  • 30

^◦

– Ð l Ö  ¦ # Œ  r„  r ( ” Ü ¼– Ð+ ‹ 7 £ x‚ à Ì÷ &  H SiN

x

} Œ •_ 

¿

ºa \  ¦ ç  H{ 9  >  “ ¦  % i  . 7 £ x‚ Ã Ì „   HgCdTe r « Ñ

³

ð€  _   ƒ   í ß – o} Œ •`  ¦ ] j  l  0 A # Œ 1 % Br-Methanol 6

 

xÓ  o`  ¦ s 6   x # Œ 30œ íç ß – d ” y Œ • # Œ Û ¼( ' a A Õ þ ›! Q\   © œ { 9

 % i  .

Û

¼( ' a A  0 >  H 50 W \ " f 200 W t     or v €  

"

f 7 £ x‚ Ã Ì % i  . ¢ ¸ô  Ç Û ¼( ' a A  0 >\  ¦ “ ¦& ñ “ ¦ Õ þ ›! Q? / _

 Ar ì  r· ú š`  ¦    or &  7 £ x‚ à ̝ ) a SiN

x

} Œ •_  : £ ¤$ í `  ¦ · ú ˜ 

˜

Ѐ Œ ¤ . HgCdTe l ó ø Í0 A\  7 £ x‚ à ̝ ) a SiN

_x

  H Metal Insu- lator Semiconductor(MIS) ½ ¨› ¸\  ¦ ë ß –[ þ t # Q ] X ƒ  } Œ •_  : £ ¤

$ í

`  ¦ ¨ î  % i  . s M : > s à Ô F K5 Å q Ü ¼– Ѝ  H F K(Au)`  ¦   Õ

ªa Ë > 2. / B N& ñ · ú š§ 4 \    É r 7 £ x‚ à Ì_  ¿ ºa     o.

6  

x % i Ü ¼ 9, \ P 7 £ x‚ Ã Ì ~ ½ ÓZ O Ü ¼– Ð 1000 ˚ A ¿ ºa – Ð 7 £ x‚ Ã Ì % i 



. HgCdTe_  š ¸6 Ÿ §] X 8 ú ¤“ É r €  $  AuCl

3

\  ¦ 6   xÓ  o`  ¦  6   x 

#

Œ F K5 Å q ] X 8 ú ¤`  ¦ + þ A$ í ô  Ç Ê ê Õ ª 0 A\  “  ´ o u(In)`  ¦ ˜ Ðy © œ F K 5

Å

q Ü ¼– Ð  6   x % i  . ] X ƒ  } Œ •_  : £ ¤$ í `  ¦ 8 £ ¤& ñ l  0 Aô  Ç  © œ q

– Ð Keithley 590 C-V analyzer\  ¦  6   x % i Ü ¼ 9 8 £ ¤& ñ Å

Ò à º  H 1 MHz% i  . C-V 8 £ ¤& ñ “ É r Ó  o^ ‰| 9 ™ è– Ð Í ‰ ty Œ •÷ &



 H $ “ : r 8 £ ¤& ñ  © œu \  ¦  6   x # Œ 77 K\ " f 8 £ ¤& ñ % i  . 8 £ ¤

&

ñ  ) a C-V / B G‚  Ü ¼– РÒ'  flat band voltage(V

^{F B}

), y Û ¼ _

…o r Û ¼(Hysteresis)1 p x`  ¦ ½ ¨ # Œ > €  \ " f_  ³ ð€  “ ¦& ñ

„ 

 x 9 • ¸ü < slow state x 9 • ¸\  ¦ ½ ¨ % i  . ¢ ¸ô  Ç s  : r& h “   C-V / B G‚  õ  z  ´+ « >Ü ¼– РÒ'  % 3 “ É r C-V / B G‚  õ  q “ §† < ÊÜ ¼– Ð +

‹ > €  à Ôê Á œx 9 • ¸(Dit)\  ¦ > í ß – % i  . 77 K\ " f Van der Pauw ~ ½ Ód ” Ü ¼– Ð Hall ´ òõ \  ¦ 8 £ ¤& ñ † < ÊÜ ¼– Ð+ ‹ Û ¼( ' a A „   Ê

ê_  HgCdTe l ó ø Í_  „  l & h  : £ ¤$ í    o\  ¦ ¶ ú ˜( R˜ Ѐ Œ ¤ .

III. ÷ m Ç] M ö+ s ÇÊ Ý õ m Í w Š²  o

{ 9

ì ø Í& h Ü ¼– Ð Û ¼( ' a A ~ ½ ÓZ O `  ¦ s 6   x # Œ 7 £ x‚ à ̽ + É M :, Û ¼ (

' a A  0 >ü < / B N& ñ · ú š§ 4 \  _  # Œ 7 £ x‚ à ̝ ) a } Œ •_  : £ ¤$ í s 

 

 oô  Ç . ‘ : r z  ´+ « >\ " f  H SiN

x

} Œ •_  þ j& h  7 £ x‚ à ̛ ¸| `  ¦ · ú ˜



˜ Ðl  0 A # Œ Û ¼( ' a A  0 >ü < / B N& ñ · ú š§ 4 `  ¦    or &  SiN

x

\  ¦ 7 £ x‚ Ã Ì % i  . €  $  7 £ x‚ Ã Ì r  Õ þ ›! Q? /_  / B N& ñ · ú š§ 4 `  ¦ 15 mTorr – Ð “ ¦& ñ “ ¦ Û ¼( ' a A  0 >\  ¦ 50 W \ " f 200 W



t     o r v €  " f SiN

^x

\  ¦ 7 £ x‚ à Ìr (   . s M : 7 £ x‚ à Ìr ç ß –

“

É r 60ì  r Ü ¼– Ð “ ¦& ñ % i  . Õ ªa Ë > 1\ " f ˜ Ѝ  H  כ õ  ° ú  s  / B N

&

ñ · ú š§ 4 õ  Ar Û ¼_  Ä »| ¾ Ó`  ¦ 4 sccm Ü ¼– Ð { 9 & ñ >  ô  Ç Ê ê Û

¼( ' a A  0 >\  ¦    or (  `  ¦ M :, 7 £ x‚ à Ì÷ &  H SiN

x

} Œ •_  ¿ º a

   o  H ‘ : r z  ´+ « > › ¸| \ " f Û ¼( ' a A  0 >ü < ‚  + þ A& h “  

› '

a > \  ¦
 ? /% 3  . é ß –0 Ar ç ß –{ © œ Û ¼( ' a A  0 >\    É r SiN

_x

} Œ •_  7 £ x‚ à ÌÖ  ¦“ É r 0.2 ˚ A/W ·min e ” `  ¦ · ú ˜ à º e ” % 3  . Û ¼ (

' a A  0 >\  ¦ 7 £ x r v €   e  ¦  Ý ¼  ? /_  Ar s “ : r_  à º

Õ

ªa Ë > 3. Û ¼( ' a A  0 >\    É r 77 K \ " f_  C-V 8 £ ¤& ñ /

B G‚  .

 7 £ x  “ ¦ s [ þ t_  î  r1 l x \  -t  Z  }  4 R   ¿ Ü ¼– РÒ'  Û

¼( '  ÷ &  H { 9  _  à º_  7 £ x \  ¦ 4 R`  ¦  כ s  9 s   H Ï ã Î F

G& h Ü ¼– Ð 7 £ x‚ à Ì5 Å q • ¸_  7 £ x \  ¦ 4 R`  ¦  כ Ü ¼– Ð  « Ñ  ) a  .

Õ

ªa Ë > 2  H / B N& ñ · ú š§ 4 \    É r 7 £ x‚ Ã Ì ¿ ºa     o\  ¦ ˜ Ð# ŒÅ ғ ¦ e ”

 . s M : Û ¼( ' a A  0 >  H 175 W, Ar_  Ä »| ¾ ӓ É r 4 sccm, Û

¼( ' a A r ç ß –“ É r 40ì  r s % i  . / B N& ñ · ú š§ 4 s  25 mTorr{ 9  M

: SiN

x

} Œ •_  ¿ ºa  1800 ˚ A Ü ¼– Ð þ j@ /° ú כ`  ¦
 ? /% 3 Ü ¼ 9, / B N& ñ · ú š§ 4 s  25 mTorr ˜ Ð  ß ¼ 
  Œ •`  ¦ M :, 7 £ x‚ à ̝ ) a SiN

x

} Œ •_  ¿ ºa   H y Œ ™™ è % i  . s   H Õ þ ›! Q? /_  ”  / B N • ¸\ 



  Û ¼( ' ÷ &  H { 9  _  ¨ î ç  H  Ä »' Ÿ – Ð(mean free path) x 9

   ¿ Ü ¼– РÒ'  Û ¼( '  ÷ &  H { 9  _  à º– РÒ'  [ O " î ÷ &

#

Q| 9  à º e ”  . 7 £ ¤, 10 mTorr   H~ ½ Ó\ " f  H Û ¼( '   ) a { 9   _

 ¨ î ç  H  Ä »' Ÿ – Ѝ  H Ø  æì  r y  U  ´t ë ß –, Ar_  x 9 • ¸ ± ú    



¿ Ü ¼– РÒ'  Û ¼( ' ÷ &  H { 9  _  à º & h l  M :ë  H \  7 £ x‚ Ã Ì 5

Å

q • ¸ Ö ¼ 2 ;  כ Ü ¼– Ð # Œ ”   . ô  Ǽ #  25 mTorr s  © œ\ " f



 H Õ þ ›! Q? /_  Ar x 9 • ¸ 7 £ x  > ÷ &“ ¦ Û ¼( ' ÷ &  H { 9   _

 ¨ î ç  H  Ä »' Ÿ – Ð ×  ¦ # Q[ þ t # Q l ó ø Í\  • ¸² ú ˜ l  „  \  í ß – ê ø

Í| ¨ c S X ‰Ò  ¦ s  7 £ x  >  | ¨ c  כ s  9 s – Ð “   # Œ 7 £ x‚ à Ì5 Å q • ¸

 y Œ ™™ è÷ &  H  כ Ü ¼– Ð # Œ ”   .

Õ

ªa Ë > 3“ É r Û ¼( ' a A  0 >\  ¦    or v €  " f 7 £ x‚ à Ìô  Ç SiN

x

_  HgCdTeü <_  ] X ƒ  : £ ¤$ í x 9  > €  : £ ¤$ í `  ¦ S X ‰ “   l  0 A # Œ MIS ½ ¨› ¸\  ¦ ë ß –[ þ t # Q 77 K\ " f_  8 £ ¤& ñ ô  Ç C-V : £ ¤

$ í

/ B G‚  `  ¦
  · p Õ ªa Ë >s  . s M : SiN

x

} Œ •_  ¿ ºa   H €  • 2700 ˚ A ∼3000 ˚ A s  ÷ &• ¸2 Ÿ ¤ 7 £ x‚ Ã Ì r ç ß –`  ¦ ² ú ˜o  # Œ 7 £ x‚ Ã Ì 

%

i Ü ¼ 9 / B N& ñ · ú š§ 4 “ É r — ¸¿ º 25 mTorrs % i  . Õ ªa Ë >\ " f ˜ Ð 1

p

w s  Û ¼( ' a A  0 >\     flat band voltage x 9  y Û ¼_ …

o

r Û ¼ „  · ú š   H ß ¼>     o % i  . 100 W\ " f Û ¼( ' a A ô 

Ç r « Ñ_   â Ä º $ Å Ò  : £ ¤$ í `  ¦
 ? /“ ¦ e ”  . HgCdTe r

« Ñ_  ³ ð€  ˜ Р ñ} Œ • + þ A$ í \ " f $ Å Ò  : £ ¤$ í “ É r : Ÿ x © œ& h Ü ¼– Ð

›

¸$ í x 0.2   H~ ½ ÓÜ ¼– Ð ± ú “ É r  â Ä º
 
>   ) a  . s   H Õ

ªa Ë > 4. Û ¼( ' a A  0 >\    É r flat band voltage x 9  y

Û ¼_ …o r Û ¼ „  · ú š .

l

ó ø Íõ  ˜ Р ñ} Œ • > €  \ " f à Ôê Á œ1 p x Ü ¼– Ð “   # Œ > s à Ô „  

·

ú š\  _ ô  Ç „    / B N€ 9 8 £ x s  Ä »t ÷ &t  · ú §l  M :ë  H \ 
 




 H ‰ & ³ © œs   [8,9]. ‘ : r z  ´+ « >_   â Ä º HgCdTe › ¸$ í s  0.3e ” 

`

 ¦ y Œ ™î ß – €   100 W\ " f 7 £ x‚ à ̝ ) a SiN

x

} Œ •“ É r HgCdTe ü <_ 

>

€  \ " f à Ôê Á œ1 p x Ô  ¦î ß –& ñ ô  Ç „   \  ¦ Ÿ í† < Ê “ ¦ e ”   H  כ Ü ¼

–

Ð  « Ñ  ) a  .

Õ

ªa Ë > 4  H Û ¼( ' a A  0 >\    É r flat band voltage x 9  y

Û ¼_ …o r Û ¼ „  · ú š \  ¦ ˜ Ð# ŒÅ ғ ¦ e ”  . 75 W\ " f Û ¼(  '

a Aô  Ç r « Ñ_  C-V 8 £ ¤& ñ / B G‚  \ " f flat band voltage  H

−14.5 V_  ° ú כ`  ¦ 4 R SiN

^x

? /_  1.7 × 10

¹²

cm

⁻²

_  ´ ú §

“ É

r € ª œ_  “ ¦& ñ „   \  ¦ t “ ¦ e ” 6 £ §`  ¦ _ p  “ ¦ e ”  . s  Q ô 

Ç € ª œ_  “ ¦& ñ „   | ¾ ӓ É r Û ¼( ' a A  0 > 7 £ x ½ + Éà º2 Ÿ ¤ & h 

 ×  ¦ # Q[ þ t  (flat band voltage 0 V   H~ ½ ÓÜ ¼– Ð  Œ • t 



) 175 W   H~ ½ Ó\ " f þ j™ è ° ú כ`  ¦ t  9 s  s  © œ\ " f  H



r  € ª œ_  “ ¦& ñ „   | ¾ Ós  7 £ x  H † d`  ¦ · ú ˜ à º e ”  . y Û ¼_ …o  r

Û ¼ „  · ú š  ¢ ¸ô  Ç flat band voltage ü < 1 l x{ 9  >  Û ¼( '  a A  0 >\     & h   ×  ¦ # Q[ þ t   175 W s  © œ\ " f  r  7

£

x    H € ª œ © œ`  ¦ ˜ Ð# ŒÅ ғ ¦ e ”  . 7 £ ¤, slow state density

¢

¸ô  Ç “ ¦& ñ „   | ¾ Ó_  7 £ xy Œ ™õ  1 l x{ 9  > 
 
“ ¦ e ”  .

Û

¼( ' a A  0 > 7 £ x \     flat band voltage ° ú כs 



Œ • t   H  כ “ É r SiN

x

} Œ •? /\  € ª œ_  „   \  ¦ t   H s “ : r_  Ã

º y Œ ™™ è† < Ê`  ¦ _ p ô  Ç . s  Qô  Ç flat band voltage    o

\

 @ /ô  Ç [ O " î “ É r  6 £ § ¿ º t – Ð [ O " î ÷ &# Q| 9  à º e ”  . ' Í

 

P :– Ð Û ¼( ' a A  0 >_  7 £ x \    É r l ó ø Í [ j' ‘ ´ òõ \  ¦ [

þ

t à º e ”  . Û ¼( ' a A  0 >_  7 £ x   H Û ¼( ' a A ) a { 9  _ 

\

 -t \  ¦ 7 £ x  r v >  ÷ &“ ¦ s  { 9  [ þ t“ É r HgCdTe ³ ð€  

\

 ” > r F    H  ƒ   í ß – o} Œ •õ  Ø  æ[  t # Œ í ß – o} Œ •`  ¦ ] j  



 H % i ½ + É`  ¦ ½ + É  כ Ü ¼– Ð # Œ ”   . s  Qô  Ç í ß – o} Œ •_  ] j   H Û

¼( ' a A  0 > 7 £ x ½ + Éà º2 Ÿ ¤ ´ ú §s  { 9 # Q
>  ÷ &Ù ¼– Ð > 

€ 

_  “ ¦& ñ „   _  € ª œs  ×  ¦ # Q[ þ t “ ¦ flat band voltage  H & h 

  Œ • t >  | ¨ c  כ s  . s  Qô  Ç s “ : r Ø  æ[  t ´ òõ \  @ /ô  Ç

´

òõ   H # Œ Q  7 Hë  H \ " f  7 H_ ÷ &# Qt “ ¦ e ”   [10–12]. ¢ ¸ô  Ç

³

ð 1. Û ¼( ' a A  0 >\  ¦    or v €  " f 7 £ x‚ à Ìô  Ç Metal/SiN

x

/HgCdTe ½ ¨› ¸_  Hall 8 £ ¤& ñ   õ  x 9  C-V 8 £ ¤& ñ   õ  Nf : fixed charge density, N

s

: slow state density.

power (W)

factor 75 W 100 W 125 W 175 W 200 W

thickness

(˚ A) 2800 2800 3500 2100 2700

V

f b

(V) −14.5 −8.7 −2 0.5 −6.5

N

f

(cm

⁻²

) 1.7 × 10

¹²

1.2 × 10

¹²

1.4 × 10

¹¹

7.8 × 10

¹⁰

8.0 × 10

¹¹

carrier

concentration −5.5 × 10

¹⁵

−1.5 × 10

¹⁶

2.0 × 10

¹⁶

2.5 × 10

¹⁶

1.6 × 10

¹⁶

(cm

⁻³

)

Hall mobility

(cm

²

V

⁻¹

S

⁻¹

) n(10000) n(404) p(250) p(306) p(292)

∆V

f b

(V) 4.5 2 1.5 1 8.5

N

s

(cm

⁻²

) 5.3 × 10

¹¹

2.7 × 10

¹¹

1.9 × 10

¹¹

1.6 × 10

¹¹

1.1 × 10

¹²

s

 Qô  Ç s “ : rØ  æ[  t ´ òõ   H 7 £ x‚ à Ì÷ &  H 1 l xî ß – } Œ •? /_  f  ¨‚ à Ì÷ &  H Ô

 ¦í  HÓ ü t`  ¦ ƒ à Ý  ? /# Q Û ¼( '  ÷ &  H } Œ •_  í  H • ¸\  ¦ 7 £ x r †  



“ ¦ · ú ˜ 94 R e ”  .

¿

º   P :  H Û ¼( ' a A  0 > ± ú  " f 7 £ x‚ à ÌÒ  ¦ s  ± ú “ É r  â Ä

º Õ þ ›! Q? /\  ” > r F    H ï ß –À Ó Ô  ¦í  HÓ ü t(residual water vapor,

<

 ʓ É r í ß –™ è1 p x)_  ´ òõ   © œ@ /& h Ü ¼– Ð 7 £ x  >   ) a  .   

"

f 7 £ x‚ à Ì÷ &  H SiN

x

} Œ •? /\  ï ß –À Ó Ô  ¦í  HÓ ü t`  ¦ Ÿ í† < ʽ + É 0 p x$ í s

 B Ä º Z  }  t >  ÷ & 9 s \     flat band voltage Z  }



t >   ) a  כ Ü ¼– Ð # Œ ”   . s  Qô  Ç } Œ •? /_  í ß –™ èü < z  ´o 

–

B H_    ½ + ˓ É r FTIR_  f  ¨ à º Û ¼& 7 ˜à Ô! 3 \  _  # Œ ´ ú §s  · ú ˜ 9 4

R e ”   [13,14].

³

ð 1“ É r  0 >\    É r SiN

x

7 £ x‚ Ã Ì Ê ê 8 £ ¤& ñ ô  Ç Hall   õ ü <

C-V 8 £ ¤& ñ   õ \  ¦ כ ¹€  • # Œ
 ? /% 3  . 75 Wü < 100 W

\

" f 7 £ x‚ à ̝ ) a r « Ñ_   â Ä º Hall ´ òõ  8 £ ¤& ñ   õ  7 £ x‚ Ã Ì „   p- + þ

A „  • ¸• ¸\  ¦ ˜ Ðs ~   HgCdTe l ó ø Ís  n-+ þ AÜ ¼– Ð …  ;s ÷ &% 3 

Õ

ªa Ë > 5. 175 W, 15 mTorr\ " f 7 £ x‚ à Ìô  Ç SiN

_x

\  ¦ s 6   x # Œ ]

j Œ •ô  Ç MIS ™ è _  C-V 8 £ ¤& ñ   õ .

6

£

§`  ¦
 ? /“ ¦ e ”  . ô  Ǽ #  125 W, 175 W x 9  200 W\ " f 7

£

x‚ à ̝ ) a r « э  H Õ ª@ /– Ð p+ þ A „  • ¸• ¸\  ¦ Ä »t  % i  . n-+ þ A Ü

¼– Ð …  ;s   ) a r « Ñ\ " f 8 £ ¤& ñ  ) a „    s 1 l x • ¸  H 75 W, 100 W \ " f y Œ •y Œ • 10000, 404 cm

²

/V ·S_  ° ú כ`  ¦
 ? /% 3  . ‘ : r z 

´+ « >\   6   xô  Ç HgCdTe l ó ø Í_   â Ä º „  • ¸+ þ As  n-type{ 9  M

: : Ÿ x © œ& h “   „   _  s 1 l x • ¸  H à º ë ß – cm

²

/V ·S_  ° ú כ`  ¦ 

”

  .   " f z  ´+ « >   õ \ 
 è ß – „   _  s 1 l x • ¸\  ¦ ^  ¦ M : q

& ñ  © œ& h “   n-typeÜ ¼– Ð …  ;s   ) a  כ Ü ¼– Ð # Œ ”   .

:

Ÿ

x © œ& h Ü ¼– Ð HgCdTe_   â Ä º Ar s “ : r c ” `  ¦ q 2 Ÿ ©ô  Ç e  ¦



Ý ¼ \  ” ¸Ø  ¦ ÷ &€   Õ ª „  • ¸+ þ As  n-typeÜ ¼– Ð …  ;s  H † d s  ˜ Ð

“

¦ ÷ &“ ¦ e ”  . s  Qô  Ç „  • ¸+ þ A    o " é ¶ “  “ É r s “ : r c ” \  _  ô 

Ç HgCdTe ³ ð€  _  d ” y Œ •õ  ï ß –À Ó Hg_  ? /Â Ò S X ‰í ß –Ü ¼– Ð [ O 

"

î ÷ &# Qt “ ¦ e ”   [15]. ‘ : r z  ´+ « >_   â Ä º\ " f• ¸ · ú ¡\ " f ƒ   /

å

Lô  Ç  כ % ƒ! 3  HgCdTe l ó ø Í_  d ” y Œ • ‰ & ³ © œs  œ íl \  Ä »µ 1 Ï

Õ

ªa Ë > 6. 175 W\ " f ] j Œ •ô  Ç SiN

x

MIS ™ è _  > €   à Ôê Á œ x 9

• ¸(D

^it

).

÷

&# Q| 9  à º e ”  . Õ ª Q
  – Ð 7 £ x‚ à Ì÷ &  H SiN

x

 HgCdTe

³

ð€  s  s “ : r c ” \  ” ¸Ø  ¦ ÷ &  H  כ `  ¦ ~ ½ Ót    H ˜ Р ñ} Œ • % i ½ + É

`

 ¦ >  | ¨ c  כ Ü ¼– Ð  « Ñ  ) a  .   " f Hall 8 £ ¤& ñ   õ 
 

è ß – n „  • ¸+ þ A    o  H SiN

x

_  7 £ x‚ Ã Ì r 
 è ß – s “ : r Ø  æ[  t

´

òõ \  _ ô  Ç „  • ¸+ þ A   ¨ 8 Š s  l ˜ Ð   H ³ ð€  ˜ Р ñ} Œ •\  _  ô 

Ç HgCdTe_  ³ ð€   % i „  (Inversion)\  _ ô  Ç ´ òõ   Ò q ty Œ •

÷

&# Q”   . ³ ð\ " f ˜ Ѝ  H  כ õ  ° ú  s  flat band voltage €  •

−6 V s  “    â Ä º Hall 8 £ ¤& ñ r  „  • ¸+ þ As   7 # Q
 




 H  כ Ü ¼– Ð
 z Œ ¤ .

Õ

ªa Ë > 5  H 175 W \ " f 7 £ x‚ à Ìô  Ç r « Ñ_  C-V 8 £ ¤& ñ / B G‚  õ  s

 : r& h  C-V / B G‚  _  “ ¦Å Ò  : £ ¤$ í / B G‚  `  ¦
  · p  כ s  .

s

 : r& h  / B G‚  “ É r Hall 8 £ ¤& ñ Ü ¼– Ð % 3 “ É r r « Ñ_  î  rì ø Í  0 l x • ¸

\

 ¦  6   x % i Ü ¼ 9, > s à Ô F K5 Å q“   F K_  { 9 † < Êà º \  ¦ “ ¦ 9

t  · ú §“ É r Õ ªA á Ôs  . s  : r& h  / B G‚  õ  C-V 8 £ ¤& ñ / B G‚  `  ¦ q

“ § # Œ ^  ¦ M :, Hall 8 £ ¤& ñ `  ¦ : Ÿ x # Œ % 3 “ É r l ó ø Í_  0 l x • ¸ü <

s

 : r° ú כ\   6   x ) a 0 l x • ¸_  ° ú כs   _  { 9 u † < Ê`  ¦ · ú ˜ à º e ”  .

{ 9

ì ø Í& h Ü ¼– Ð 6   x| ¾ Ó(C) þ j™ è° ú כs  s  : r° ú כõ  8 £ ¤& ñ ° ú כõ  { 9 u 

t  · ú §“ É r  כ “ É r MIS ™ è  8 £ ¤& ñ r  ¢ - a„  y  € Œ ™› ¸| `  ¦ ë ß – 7

á

¤ r v t  3 l w l  M :ë  H s  9, s  : r/ B G‚  \  ] X ƒ  8 £ x \  ” > r F 

  H à Ôê Á œ`  ¦ “ ¦ 9 t  · ú §€ Œ ¤l  M :ë  H s  .

Õ

ªa Ë > 6“ É r Õ ªa Ë > 4– РÒ'  Terman ~ ½ ÓZ O  [16]`  ¦  6   x # Œ

>

í ß –ô  Ç HgCdTeü < SiN

_x

_  > €  \ " f_  à Ôê Á œ x 9 • ¸(D

it

)\  ¦

  · p Õ ªa Ë >s  . Õ ªa Ë >\ " f ˜ Ѝ  H  כ õ  ° ú  s  \  -t   ½ ™× ¼

= å

Q  Òì  r Ü ¼– Ð à Ôê Á œx 9 • ¸ Z  } > 
 
“ ¦ e ” Ü ¼ 9, €  • 1.2 × 10

¹⁰

cm

⁻²

& ñ • ¸_  > €   à Ôê Á œx 9 • ¸\  ¦ 4 R   É r { 9 ì ø Í& h “  

³

ð€   ˜ Р ñ} Œ •õ  q “ § % i `  ¦ M : Ä ºÃ ºô  Ç > €  : £ ¤$ í `  ¦ f ” 

`

 ¦ · ú ˜ à º e ”  .

IV. + s Ç Â ] Ø

RF Û ¼( ' a A  0 >\  _ K " f HgCdTe/SiN

^x

> €  _  “ ¦

&

ñ „    x 9 • ¸ x 9  slow state x 9 • ¸  H ß ¼>     o % i  . { 9 ì ø Í

&

h Ü ¼– Ð e  ¦  Ý ¼  <  ʓ É r  Ö ¸$ í  o ) a s “ : r s  HgCdTe_  ³ ð€  

\

 ” ¸Ø  ¦ ÷ &€   HgCdTe_  › ¸$ í x 9  „  • ¸• ¸_     o\  ¦ Ä »µ 1 Ï 1

p

x_   ҁ Œ •6   x`  ¦
 ? />   ) a  . s  Qô  Ç ‰ & ³ © œ“ É r e  ¦  Ý ¼ 

<

 ʓ É r s “ : r Ü ¼– Ð HgCdTe ³ ð€  `  ¦ d ” y Œ •½ + É  â Ä º ™  ¥ y  › ' a¹ 1 Ï

÷

&“ ¦ e ” 6 £ § s  ˜ Г ¦ ÷ &“ ¦ e ”  . ‘ : r z  ´+ « >_  Û ¼( ' a A_   â Ä º Ar s “ : r c ” `  ¦  6   x # Œ SiN

x

\  ¦ 7 £ x‚ Ã Ì   H / B N& ñ s Ù ¼– Ð Ar s

“ : r c ” s  HgCdTe ³ ð€  \  ” ¸Ø  ¦ s  ÷ &t ë ß – 1 l x r \  7 £ x‚ à Ì

÷

&  H SiN

x

 HgCdTe ³ ð€  s  Ar s “ : r c ” \  ” ¸Ø  ¦ ÷ &  H   Û

¼ß ¼ % i ½ + É`  ¦ % i 6 £ §`  ¦ “ ¦ 9 # Œ  ½ + É  כ Ü ¼– Ð # Œ ”   .

7

£ ¤, Û ¼( ' a A  0 > 100W s  – Ð ± ú “ É r  â Ä º SiN

^x

_  7 £ x

‚ Ã

Ì 5 Å q • ¸  H Ö ¼o >  ÷ & 9 s   H Ar s “ : r s  HgCdTe ³ ð€  \ 

”

¸Ø  ¦ ÷ &  H r ç ß –s  U  ´# Qf ” `  ¦ _ p ô  Ç .   " f s  Qô  Ç › ¸

|

\ " f 7 £ x‚ à ̝ ) a SiN

x

_   â Ä º  H € ª œ_  “ ¦& ñ „   \  ¦ t  9

>

€   à Ôê Á œ x 9 • ¸ ¢ ¸ô  Ç  H ° ú כ`  ¦ f ” `  ¦ z  ´+ « >`  ¦ : Ÿ x # Œ S X ‰

“

  ½ + É Ã º e ” % 3  . ¢ ¸ô  Ç Û ¼( ' a A  0 >  H  â Ä º SiN

x

_  7

£

x‚ Ã Ì 5 Å q • ¸ À 1 Ï  Ar s “ : r_  HgCdTe l ó ø Í\  ” ¸Ø  ¦ r ç ß –

`

 ¦ þ j™ è o ½ + É Ã º  H e ” t ë ß –  H \  -t – Ð “  ô  Ç r « Ñ_  ’ < H © œ Ü

¼– Ð “ ¦& ñ „   | ¾ Ós  7 £ x   ) a  כ Ü ¼– Ð # Œ ”   . ‘ : r ƒ  ½ ¨_  RF Û ¼( ' a A   õ \ " f flat band voltage“ É r 175 W \ " f

 © œ  Œ •“ É r −0.5 V_  flat band voltage`  ¦ 4 R “ ¦& ñ „    x 9

• ¸(N

^f

)  7.8 × 10

¹⁰

cm

⁻²

– Ð B Ä º  Œ •“ É r ° ú כ`  ¦ & ’ Ü ¼ 9, HgCdTeü < SiN

x

_  > €  \ " f_  à Ôê Á œ x 9 • ¸(D

^it

)  H €  • 1.2 × 10

¹⁰

cm

⁻²

4 R   É r { 9 ì ø Í& h “   ³ ð€   ˜ Р ñ} Œ •_  : £ ¤

$ í

õ  q “ § % i `  ¦ M : Ä ºÃ ºô  Ç > €  : £ ¤$ í `  ¦ f ” `  ¦ · ú ˜ à º e ” 

%

3  .   " f HgCdTe & h ü @‚   y Œ ™t ™ è  ] j Œ • r  כ ¹½ ¨÷ &



 H € ª œ| 9 _  ³ ð€  ˜ Р ñ} Œ • + þ A$ í › ¸| `  ¦ % 3 `  ¦ à º e ” % 3  .

P c

p 8 ý ò k >

‘

: r ƒ  ½ ¨  H õ † < Æl Õ ü t Â Ò   ç  H  6   x l Õ ü t  \ O Ü ¼– Ð t " é ¶

÷

&% 3 Ü ¼ 9 s \  y Œ ™ \  ¦ × ¼w n m  .

Y c

p w Š à U Ø ”  ô

[1] Y. Nemirovsky, N. Amir and L. Djaloshinnsky, J.

Electronic Materials, 24, 5, 647 (1995).

[2] O. P. Agnihotri, C. A. Musca and L. Faraone, Semi- con. Sci. Technol., 13, 839 (1998).

[3] G. Sudo, N. Kajihara, Y. Miyamoto and K.

Tanikawa, Appl. Phys. Lett., 51, 1521 (1987).

[4] N. Kajihara, G. Sudo, Y. Miyamoto and K.

Tanikawa, J. Electrochem. Soc., 135, 1252 (1988).

[5] M. A. Lunn and P. S. Dobson, J. Cryst. Growth, 73, 379 (1985).

[6] J. T. M. Wotherspon, U. K. Patent No. GB 2,095,898 (1981).

[7] S. H. Suh, J. S. Kim, J. H. J. Kim and J. H. Song, J. Crystal Growth, 236, 119 (2002).

[8] O. Rousiere, D. Lemoine, A. Quemerais, C. K. Assi, R. Granger and R. Triboulet, Semicond. Sci. Tech- nol., 13, 622 (1998).

[9] K. H. Khelladi, D. Lemoine, S. Rolland, R. Granger

and R. Triboulet, Semicond. Sci. Technol, 8, 56

(1993).

[10] J. J. Cuomo, J. M. E. Harper, C. R. Guarnieri, D.

S. Yee, L. J. Attanasio, J. Angilello and C. T. Wu, J. Vac. Sci. Technol., 20, 349 (1982).

[11] J. H. Kim and K. W. Chung, J. Appl. Phys., 83, 11, 5831 (1998).

[12] A. F. Mayadas, R. B. Laibowitz and J. J. Cuomo, J. Appl. Phys., 43, 3, 1287 (1972).

[13] W. S. Liao, C. H. Lin and S. C. Lee, Appl. Phys.

Lett., 65, 17, 2229 (1994).

[14] G. Xu, P. Jin, M. Tazawa, K. Yoshimura, Thin Solid Films, 4225, 196 (2003).

[15] E. T. Kim, M. S. Han, J. H. Kwon, S. R. Hahn, K. H.

Song, S. G. Lee, Y. S. Lee and J. M. Kim, Proced- ing of SPIE- The International society for Optical Engineering, 3436, Issue 1, 84 (1998).

[16] L. M. Terman, Solid State Electron. 5, 285 (1962).

RF Magnetron Sputtering and Interfacial Characteristics of Silicon Nitride on HgCdTe

Se-Young An and Sang-Hoon Lee

Semiconductor Nanostructure Research Laboratory, Department of Physics, Korea University, Seoul 136-701

Yong-Chul Jung, Sang-Hee Suh and Jin-Sang Kim

^∗

Electronic Materials and Devices Research Center, Korea Institute of Science and Technology, Seoul 136-791

(Received 11 August 2003)

SiN

x

layers were deposited on HgCdTe substrates by using an RF magnetron sputtering method and the interfacial properties were investigated. The electrical properties of the SiN

x

/HgCdTe were determined by using the capacitance-voltage characteristics of metal-insulator-semiconductor test devices. When the sputtering power was less than 100 W, that the HgCdTe surface was observed to be largely inverted and the flat-band voltage was observed to be less than −8 V, which means that the SiN

x

layer possessed a high density of positive fixed-charge. As a result, the Hall- effect measurement confirmed that the initial p-type HgCdTe layers had been transformed into abnormal n-type conductivity. At a sputtering power of 175 W, the flat-band voltage had its minimum value of −0.5 V. The density of positive fixed-charge increased again as the sputtering power was increased over 175 W. Also the type of conductivity remained the initial p-type when the sputtering power was higher than 175 W. As a result of process optimization we have obtained high-quality SiN

x

on HgCdTe with an interfacial trap density of 1.2 × 10

¹⁰

cm

⁻²

.

PACS numbers: 73, 40, L

Keywords: HgCdTe, Silicon nitride, RF sputteing, Passivation, C-V

∗

E-mail: [email protected]