鈍化層加NH3等離子體處理改善GaAs MOS界面特性研究.pdf

1、隨著半導(dǎo)體集成電路行業(yè)的急速發(fā)展，CMOS器件的尺寸也不斷小型化，此時傳統(tǒng)Si基MOS器件的尺寸也逐漸的接近它的物理極限。GaAs因其高遷移率、寬禁帶和直接帶隙等優(yōu)點(diǎn)受到人們的青睞，但同時也面對GaAs自身特性所帶來的的問題，如GaAs的本征氧化物會降低界面質(zhì)量和惡化器件性能。為了解決這些問題，GaAs表面進(jìn)行鈍化處理或淀積鈍化層等方法受到了廣泛的關(guān)注和研究，以期改善GaAs基MOS器件的界面特性。
　　本文首先以ZnON為鈍化層

2、制備了HfTiON/鈍化層/GaAs堆棧柵介質(zhì)MOS器件，并在淀積ZnON后進(jìn)行NH3等離子體處理。與沒有鈍化層或沒有等離子體處理的樣品相比，ZnON鈍化層可以有效地減小柵極漏電，加上NH3等離子體處理后，鈍化效果更好。這是因?yàn)榻?jīng)過NH3等離子體進(jìn)一步處理后的ZnON鈍化層能夠更加有效減少Ti原子和O原子向GaAs襯底的內(nèi)擴(kuò)散，從而減少了GaAs襯底表面本族氧化物的產(chǎn)生，優(yōu)化了界面質(zhì)量。其次是將La元素?fù)饺氲絑n系鈍化層中，利用La元素

3、化合物高的介電常數(shù)和寬禁帶的特點(diǎn)對器件的性能做進(jìn)一步提升。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，鈍化層中摻入La，不僅使氧化層電容和k值增加，而且柵極漏電明顯減小。這主要?dú)w功于La氧化物或氮氧化物可以減小熱電子發(fā)射引起的柵極漏電和ZnLaON對GaAs表面低k氧化物生長的抑制。最后，對于制備的HfTiON/ZnLaON/GaAs MOS器件，研究了NH3等離子體不同處理時間對其界面和電特性的影響。結(jié)果表明，隨著NH3等離子體處理時間增加，樣品的電學(xué)性能得到提高