Ⅲ-Ⅴ族化合物半導體MOS器件界面優(yōu)化與制備工藝研究.pdf

1、隨著Si基晶體管的發(fā)展越來越接近其物理極限，Ⅲ-Ⅴ族化合物半導體材料因其相比Si更高的載流子遷移率和注入速度而得到廣泛研究。獲得高質量的柵介質/Ⅲ-Ⅴ族化合物半導體柵疊層結構、低電阻率的源漏和電學性能佳的Ⅲ-Ⅴ族化合物半導體MOSFET顯得尤為關鍵。本文主要圍繞這些問題對GaSb MOSCAP界面優(yōu)化、GaSb和InGaSb基MOSFET器件制備、GaAs離子注入激活與歐姆接觸和InGaAs溝道MOSFET器件制備進行細致的探討和研究。

2、
　　本文的工作研究內容如下:
　　(1)GaSb基MOSCAP界面優(yōu)化研究。探討了CF4等離子體和N2氛圍下PMA處理Al2O3/n-GaSb結構對器件電學特性的影響，通過引入CF4等離子體和PMA聯合處理工藝，MOSCAP的邊界陷阱（ΔNbt）和界面態(tài)密度(Dit)分別降低了15.8％和47.5％。XPS的分析結果發(fā)現通過CF4等離子體處理之后形成了Al-F-O和Al-F鍵。以上結果表明，CF4等離子體處理介質和PMA能

3、有效地鈍化界面和介質，最終使得器件電學性能提升。
　　(2)Sb基pMOSFETs器件制備與特性研究。通過Mg離子注入退火激活形成源漏和后柵工藝，成功制備出高性能的GaSb基pMOSFETs，2 um柵長的器件漏極電流達到10.7 mA/mm，開關比超過3000;引入數字腐蝕的方法，制備出了InGaSb埋溝結構的pMOSFETs。2 nm的InAs帽層通過臭氧氧化和稀鹽酸腐蝕方法精確去除，最終制備出的1um柵長器件，漏極電流達到2

4、6.1 mA/mm，最大跨導為9.9 mS/mm，開關比約為80，亞閾值擺幅為330 mV/decade。
　　(3)Mg和Zn離子注入半絕緣GaAs襯底形成p型摻雜與歐姆接觸研究。系統(tǒng)研究了不同退火溫度和時間條件下，Mg離子注入激活效果。實驗發(fā)現離子注入激活溫度過低時，激活不充分，此時的方塊電阻（Rsh）很大，不利于器件的電學性能，而溫度過高時又會損壞材料和器件，最終發(fā)現Mg離子注入退火激活的最佳條件為800℃，10秒，而Zn離