一种调控GaAs半导体与栅介质间能带补偿的原子层沉积Al₂O₃/HfO₂方法

摘要

本发明公开了一种调控GaAs半导体与栅介质间能带补偿的原子层沉积Al2O3/HfO2方法，先将GaAs衬底清洗，去除油污和氧化层；再用(NH4)2S水溶液浸泡，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；最后将钝化好的GaAs衬底立即放入ALD反应室中，进行HfO2/Al2O3纳米叠层薄膜的沉积。本发明通过改变Al/Hf比率，优化和改善了栅介质与GaAs衬底之间的界面质量，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。而且此方法工艺简单，在GaAs基MOSFET制备中具有重要的应用前景。

主权项

一种调控GaAs半导体与栅介质间能带补偿的原子层沉积Al2O3/HfO2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)设定ALD沉积参数：将钝化好的GaAs衬底立即放入ALD反应室中，进行HfO2/Al2O3纳米叠层薄膜的沉积，设定的ALD沉积参数为：反应室温度：250～350℃；反应源：沉积Al2O3采用Al(CH3)3和H2O反应；沉积HfO2采用HfCl4和H2O反应，其中HfCl4源温为180～200℃；脉冲和清洗时间：金属源和水源的脉冲都为0.1～0.4s；每次金属源脉冲之后，都紧接着用高纯氮气清洗，冲掉反应副产物和残留的反应源；4)薄膜制备工艺：以Al2O3为开始层沉积，交替进行Al2O3和HfO2的循环沉积，然后将沉积的薄膜放于快速退火炉中，在N2中于400～600℃快速退火20～60s即得成品。