Ⅲ-Ⅴ族化合物半導(dǎo)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(lái)越接近其物理極限，Ⅲ-Ⅴ族化合物半導(dǎo)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(zhì)量的柵介質(zhì)/Ⅲ-Ⅴ族化合物半導(dǎo)體柵疊層結(jié)構(gòu)、低電阻率的源漏和電學(xué)性能佳的Ⅲ-Ⅴ族化合物半導(dǎo)體MOSFET顯得尤為關(guān)鍵。本文主要圍繞這些問(wèn)題對(duì)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(jìn)行細(xì)致的探討和研究。

2、
　　本文的工作研究?jī)?nèi)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(jié)構(gòu)對(duì)器件電學(xué)特性的影響，通過(guò)引入CF4等離子體和PMA聯(lián)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(jié)果發(fā)現(xiàn)通過(guò)CF4等離子體處理之后形成了Al-F-O和Al-F鍵。以上結(jié)果表明，CF4等離子體處理介質(zhì)和PMA能

3、有效地鈍化界面和介質(zhì)，最終使得器件電學(xué)性能提升。
　　(2)Sb基pMOSFETs器件制備與特性研究。通過(guò)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(zhǎng)的器件漏極電流達(dá)到10.7 mA/mm，開(kāi)關(guān)比超過(guò)3000;引入數(shù)字腐蝕的方法，制備出了InGaSb埋溝結(jié)構(gòu)的pMOSFETs。2 nm的InAs帽層通過(guò)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(zhǎng)器件，漏極電流達(dá)到2

4、6.1 mA/mm，最大跨導(dǎo)為9.9 mS/mm，開(kāi)關(guān)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(shí)間條件下，Mg離子注入激活效果。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)離子注入激活溫度過(guò)低時(shí)，激活不充分，此時(shí)的方塊電阻（Rsh）很大，不利于器件的電學(xué)性能，而溫度過(guò)高時(shí)又會(huì)損壞材料和器件，最終發(fā)現(xiàn)Mg離子注入退火激活的最佳條件為800℃，10秒，而Zn離