Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体MOS器件界面优化与制备工艺研究

发布时间：2018-04-08 19:25

  本文选题：Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体　切入点：原子层沉积　出处：《东南大学》2015年硕士论文

【摘要】：随着Si基晶体管的发展越来越接近其物理极限,Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料因其相比Si更高的载流子迁移率和注入速度而得到广泛研究。获得高质量的栅介质/Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体栅叠层结构、低电阻率的源漏和电学性能佳的Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体MOSFET显得尤为关键。本文主要围绕这些问题对GaSb MOSCAP界面优化、GaSb和InGaSb基MOSFET器件制备、GaAs离子注入激活与欧姆接触和InGaAs沟道MOSFET器件制备进行细致的探讨和研究。本文的工作研究内容如下：(1) GaSb基MOSCAP界面优化研究。探讨了CF4等离子体和N2氛围下PMA处理Al2O3/n-GaSb结构对器件电学特性的影响,通过引入CF4等离子体和PMA联合处理工艺,MOSCAP的边界陷阱(ΔNbt)和界面态密度(Dit)分别降低了15.8%和47.5%。XPS的分析结果发现通过CF4等离子体处理之后形成了Al-F-0和A1-F键。以上结果表明,CF4等离子体处理介质和PMA能有效地钝化界面和介质,最终使得器件电学性能提升。(2)Sb基pMOSFETs器件制备与特性研究。通过Mg离子注入退火激活形成源漏和后栅工艺,成功制备出高性能的GaSb基pMOSFETs,2 um栅长的器件漏极电流达到10.7 mA/mm,开关比超过3000;引入数字腐蚀的方法,制备出了InGaSb埋沟结构的pMOSFETs。2nm的InAs帽层通过臭氧氧化和稀盐酸腐蚀方法精确去除,最终制备出的1um栅长器件,漏极电流达到26.1 mA/mm,最大跨导为9.9 mS/mm,开关比约为80,亚阈值摆幅为330 mV/decade。(3)Mg和Zn离子注入半绝缘GaAs衬底形成p型掺杂与欧姆接触研究。系统研究了不同退火温度和时间条件下,Mg离子注入激活效果。实验发现离子注入激活温度过低时,激活不充分,此时的方块电阻(Rsh)很大,不利于器件的电学性能,而温度过高时又会损坏材料和器件,最终发现Mg离子注入退火激活的最佳条件为800℃,10秒,而Zn离子注入激活温度更低,在650℃,10秒条件下,即能达到不错的激活效果。(4) InGaAs沟道MOSFETs器件制备与特性研究。通过Be离子注入激活形成源漏的方法,制备出了InGaAs沟道的pMOSFETs,但器件的电学性能和制备工艺还有待优化。最后,提出了在同一个外延结构上制备nMOSFETs的结构示意图。
[Abstract]:In this paper , the effects of Al - F - 0 and Al - F bond on the structure of GaAs / n - GaSb semiconductor have been studied . The results show that the optimum conditions for the formation of high - quality gate dielectric / 鈪，

本文编号：1723034