高K介质%2fInGaAs界面工程在金属氧化物半导体场效应晶体管中应用.pdfVIP

（3）光电信息材料与器件 高K 介质/InGaAs 界面工程在金属氧化物半导体场效 应晶体管中的应用 † 常虎东，孙兵，卢力，刘洪刚 （中国科学院微电子研究所北京 100029 ） 摘 要：本文提出了一种新型InP 界面控制层技术来降低高K 介质/InGaAs MOS 结构的界面态密度。通过 系统地研究多种表面化学清洗和热处理工艺条件对MOS 界面态的影响，采用新型InP 界面控制层的InGaAs MOS 结构的界面态密度比无界面控制层的MOS 结构下降了一个数量级，达到4×1011 cm-2eV- 1 的水平。采 用此新型界面工程研制的20 微米栅长高迁移率InGaAs 金属氧化物半导体场效应晶体管显示出优越的器件 特性，其最大饱和电流大于40mS/mm ，跨导大于20mS/mm 。 关键词：界面工程；高迁移率；MOSFET ；III-V 族半导体； Interfacial Engineering of InGaAs/High-k for High Mobility Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor Applications CHANG Hudong ，SUN Bing，LU Li，LIU Honggang† (Microwave Device and IC Department, Institute of Microelectronics Chinese Academy of Sciences, Beijing, China ,100029 ) Abstract：In present work, a novel InP interfacial control layer was proposed to reduce density of interface states of high-K/InGa As MOS structures. By optimizing InP surface pretreatment and post-metal-annealing process, the density of interface states of InGaAs/InP/Al O reach 4×1011cm-2eV- 1, 2 3 which is an order of magnitude lower than that of InGaAs/Al O MOS structures. By using the 2 3 interfacial engineering, 20-micron-gate-length InGaAs MOSFETs were fabricatied and characterised, and demonstrated a maximum drain current of above 40mA/mm, a maximum transconductance higher than 20mS/mm. Key words : Interfacial Engineering; High Mobility; MOSFET; III-V Semiconductor 0 引言 III-V 族化合物半导体材料电子迁移率高，采用高迁移率Ⅲ- Ⅴ族半导体材料作为沟道材 料研制III-V CMOS 器件，已成为当前微电子领域的前沿与热点。但是III-V 族化合物半导 体材料缺少热稳定性好、界面态可以与Si/SiO2 相比拟的栅介质，这成为III-V CMOS 技术发 [1,2] 展的主要障碍，也是目前III-V