一种GaAs基MOS器件的制备方法

摘要

本发明公开了一种GaAs基MOS器件的制备方法，首先对衬底进行清洗，之后用8~40%体积比的(NH4)2S水溶液浸泡10~40分钟进行钝化。然后用MOCVD沉积薄层Gd2O3控制层，最后用ALD沉积高k栅介质层。本发明通过引入薄层Gd2O3控制层，能够有效抑制界面处As氧化物和Ga氧化物的形成，改善了栅介质与GaAs衬底之间的界面质量，并且有效地调节了n-GaAs和栅介质薄膜之间的能带补偿，改进了栅介质薄膜的电学性能，GaAs基MOS器件表现出较高的积累态电容、较小的电容回滞和较低的漏电流密度。此方法工艺简单，在GaAs基MOSFET器件的制备上具有重要的应用前景。

主权项

一种GaAs基MOS器件的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1）衬底清洗：将GaAs衬底依次用丙酮、乙醇、异丙醇超声清洗3~10 分钟，去除GaAs衬底表面的油污，再用HCl 水溶液浸泡3~5 分钟，去除表面的自然氧化层；2）衬底钝化：将清洗好的GaAs衬底，用8~40% 体积比的(NH4)2S 水溶液浸泡10~40分钟，使GaAs表面形成Ga‑S以及As‑S键，进一步去除多余的As单质和As的氧化物；3）MOCVD沉积薄层Gd2O3 控制层工艺：将钝化好的GaAs衬底立即放入MOCVD反应室中，沉积Gd2O3薄层 ，薄层厚度为1~3nm，沉积温度为500 °C，采用的金属源为四甲基庚二酮钆：Gd(DPM)3 [DPM=tris(2,2,6,6‑tetramethyl‑3‑5‑heptanedionato)]；4）ALD沉积high‑k栅介质层工艺：将步骤3）处理后的GaAs衬底放入ALD反应室中，进行high‑k栅介质层的沉积，设定的ALD沉积参数为：反应室温度：250~350 ℃；反应源：沉积ZrO2采用ZrCl4 和 H2O反应，ZrCl4源温为180~200℃；沉积Al2O3采用 Al(CH3)3和H2O反应，Al(CH3)3源温为室温；沉积HfO2采用 HfCl4和H2O反应， HfCl4源温为180~200℃；脉冲和清洗时间：金属源和水源的脉冲都为0.1~0.4 s，根据所要沉积介质层厚度选择脉冲次数，每次源脉冲之后，都紧接着用高纯氮气清洗1~10 s，冲掉反应副产物和残留的源；退火：将沉积薄膜后的GaAs衬底放于快速退火炉中，在N2保护下，于400~600℃快速退火 20~60 s至室温，即得到GaAs基MOS器件。