HfO2-Ge界面鈍化技術(shù)及Si基Ge量子阱MOSFET的研究.pdf

1、Si CMOS尺寸縮小的難度和成本日益增加,高遷移率的Ge溝道MOSFET的研究得到了迅速發(fā)展,Ge溝道高k介質(zhì)MOSFET成為下一代CMOS技術(shù)可能的選擇之一。然而HfO2/Ge結(jié)構(gòu)面臨著界面態(tài)密度過高導(dǎo)致MOSFET有效遷移率退化等問題,因此必須對其界面進(jìn)行有效的鈍化處理來抑制界面態(tài)的產(chǎn)生。另一方面,研究發(fā)現(xiàn)通過引入應(yīng)變、調(diào)制摻雜和量子阱結(jié)構(gòu)可以極大的提高Ge溝道的遷移率。
　　本文采用Si鈍化、GeO2鈍化和濕法退火等方法來

2、減小HfO2/Ge之間的界面態(tài)密度,設(shè)計(jì)和制備調(diào)制摻雜的Si基Ge量子阱結(jié)構(gòu)的pMOSFET,以獲得高遷移率的MOSFET器件。本文的主要工作及創(chuàng)新點(diǎn)包括:
　　1.研究了采用Si薄膜鈍化HfO2/Ge界面的方法,將界面態(tài)密度降至3.21011cm-2V-1。Si鈍化的Ge pMOSFET達(dá)到了332cm2/Vs的峰值有效遷移率,比傳統(tǒng)的Si pMOSFET提高了一倍。此外,利用O3提高了Ge表面GeO2鈍化層的氧化程度,得到了8

3、.61011cm-2V-1的界面態(tài)密度。
　　2.提出了干/濕法退火過程中Ge混入HfO2的機(jī)理。優(yōu)化了濕法退火的條件,在避免過多Ge混入HfO2的同時,有效的減薄了GeOx中間層的厚度,得到了4.61011cm-2V-1的界面態(tài)密度。發(fā)現(xiàn)了由于機(jī)理不同,濕法退火與GeO2鈍化法相結(jié)合并不能得到更小的界面態(tài)密度。
　　3.首次制備了肖特基源漏的Si基張應(yīng)變Ge量子阱pMOSFET。分析了源漏區(qū)肖特基結(jié)和調(diào)制摻雜對MOSFET