值材料的锗基M0S器件钝化流程的示意图。
[0030]其中，1:锗衬底；2:Ge-H键；3:Ge_Cl键；4:Ge_R键；5:高k值介质；6:金属电极。
【具体实施方式】
[0031]为了便于理解，以下将通过具体的实施例对本发明进行详细地描述。需要特别指出的是，这些描述仅仅是示例性的描述，并不构成对本发明范围的限制。依据本说明书的论述，本发明的许多变化、改变对所属领域技术人员来说都是显而易见的。
[0032]结合附图，通过实施例对本发明进一步具体描述:
[0033]步骤1.选择η型〈100〉晶向的单晶锗衬底1进行清洗:首先对锗衬底1用无水乙醇浸泡五分钟，在丙酮中超声清洗十分钟，再用无水乙醇浸泡五分钟，然后用去离子水冲洗干净，以去除衬底上的有机污染物，但不局限于此清洗方法，如图2a所示；
[0034]步骤2.用HF溶液浸泡的方法除去表面氧化层并在表面形成Ge-H键2:具体过程如下:先用稀释的2%的HF溶液浸泡60秒，用去离子水冲洗1分钟，用氮气吹干。此过程能去除锗衬底1表面的自然氧化层并在表面形成Ge-H键2，如图2b所示；
[0035]步骤3.将锗衬底1置于氯苯的饱和PC15溶液一小时，溶液温度保持在90°C，此过程能将锗衬底表面1的Ge-H键2转变成Ge-Cl键3，如图2c所示，取出之后用氯苯和四氢呋喃冲洗数次；
[0036]步骤4.将锗衬底1浸入于四氢呋喃的烷基卤化镁(R-Mg-X)溶液中，其中R为链烃，X为卤素，此实施例采用的烷基卤化镁为甲基氯化镁，溶液浓度为lmol/L，温度保持在70°C，时间为20小时，此过程能将Ge-Cl键3转变成Ge_R4，本实施例中为Ge_CH3，使得衬底表面形成Ge-CH3键，从而起到钝化的效果，如图2d所示，取出之后用四氢呋喃和甲醇清洗数次。
[0037]步骤5.沉积高k值材料，如为Zr02。通过用ALD的方法在钝化的锗衬底上沉积Zr025，厚度为15nm，如图2e所示；
[0038]步骤6.沉积金属电极，本实施优选例采用电子束蒸发，通过掩模板，沉积了厚度为300nm的金，作为金属电极6，如图2f所示得到的锗基M0S器件。
[0039]实施例2
[0040]基本步骤同实施例1，但步骤(5)中采用的高k值材料为A1203。
[0041]实施例3
[0042]基本步骤同实施例2，但步骤(4)中，烷基卤化镁(R-Mg-X)为乙基氯化镁，步骤
(5)中，采用的高k值材料为Hf02。
[0043]实施例4
[0044]基本步骤同实施例3，但步骤(5)中，采用的高k值材料为A1203掺杂La 203。
[0045]以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实例的限制，上述实例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
【主权项】
1.一种锗基MOS器件衬底的表面钝化方法，其特征在于，其包括如下步骤: (1)对锗衬底进行清洗； (2)用HF溶液处理锗衬底，除去锗衬底的自然氧化层并在衬底表面形成Ge-H键； (3)用氯苯的饱和PC15S液处理锗衬底，将表面的Ge-H键转变成Ge_Cl键； (4)再用四氢呋喃的烷基卤化镁(R-Mg-X)溶液处理，其中R为链烃，X为卤素，将Ge-Cl键转变成Ge-R，使表面得到钝化； (5)将钝化后的锗衬底用ALD技术表面沉积高k值栅极介质材料； (6)沉积金属电极。2.根据权利要求1所述的锗基MOS器件衬底的表面钝化方法，其特征在于，所述步骤(2)中，用2%HF溶液处理锗衬底30-120秒，HF溶液浸泡处理锗衬底后，使表面形成Ge_H键，再用去离子水冲洗干净，N2吹干。3.根据权利要求1所述的锗基MOS器件衬底的表面钝化方法，其特征在于，所述步骤(3)中，将锗衬底置于氯苯的饱和PCU容液0.5-3小时，溶液温度保持在80-95°C，将锗衬底表面的Ge-H键转变成Ge-Cl键，取出之后用氯苯和四氢呋喃冲洗数次。4.根据权利要求1所述的锗基MOS器件衬底的表面钝化方法，其特征在于，所述步骤(4)中，将锗衬底浸入于四氢呋喃的烷基卤化镁(R-Mg-X)溶液中，其中R为链烃，X为卤素，溶液浓度为lmol/L，温度保持在70°C，时间8_24小时，将锗衬底表面的Ge_Cl键转变成Ge-R，取出之后用四氢呋喃和甲醇清洗数次。5.根据权利要求4所述的锗基M0S器件衬底的表面钝化方法，其特征在于，所述R基选自饱和链经和不饱和链经。6.根据权利要求1所述的锗基M0S器件衬底的表面钝化方法，其特征在于，所述步骤(5)中，所述的高k值栅介质选自Al203、Ti203、Hf02、Zr02、La203中的一种或者两种以上相互的掺杂。7.一种权利要求1-6任一项方法制备得到的锗基M0S器件，其特征在于，其结构依次由锗衬底层，钝化层，高k值栅极介质层和金属电极构成。8.根据权利要求7所述的锗基M0S器件，其特征在于，所述钝化层为锗衬底层表面的Ge-R 键。9.根据权利要求7所述的锗基M0S器件，其特征在于，所述的高k值栅介质选自A1203、Ti203、Hf02、Zr02、La203中的任一种或者两种以上相互掺杂。10.根据权利要求7所述的锗基M0S器件，其特征在于，锗衬底层为N型〈100〉晶向的单晶锗衬底。
【专利摘要】本发明提供了一种ALD沉积高k值材料的锗基MOS器件衬底的表面钝化方法及得到的锗基MOS器件，该方法其包括对锗衬底进行清洗；然后用HF溶液处理锗衬底，接着用氯苯的饱和PCl5溶液处理锗衬底，最后再用四氢呋喃的烷基卤化镁(R-Mg-X)溶液处理，其中R为链烃，X为卤素，将Ge-Cl键转变成Ge-R，使表面得到钝化；将钝化后的锗衬底用ALD技术表面沉积高k值栅极介质材料；沉积金属电极。本发明的锗基MOS器件为羟基对锗衬底表面的钝化，有效地减小锗衬底与栅介质之间的界面态密度，明显提高了钝化效果。
【IPC分类】H01L21/28, H01L21/336
【公开号】CN105374689
【申请号】CN201510649325
【发明人】陆骐峰, 吴京锦, 赵策洲
【申请人】西交利物浦大学
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年10月9日