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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1.pdf
（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
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