随着Si基CMOS技术逐渐趋近其物理极限,Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料由于较高的载流子迁移率而受到研究人员的青睐,采用GaAs替代Si衬底可以制备出低功耗、超高速的场效应晶体管,同时,选取k值较高的栅介质材料对于器件尺寸等比缩小、降低栅极漏电也十分关键。然而GaAs表面生成的自然氧化层以及与高k介质不佳的接触界面会严重损害器件性能,因此有必要对其进行一定处理来改善GaAs MOS器件的界面特性。本文的研究内容主要围绕GaAs MOS的钝化层（Interface Passivation Layer,IPL）处理工艺与界面特性的改善来开展,具体包括:采用PEALD在硫钝化的GaAs基片上淀积Al N/Hf Al O堆栈栅介质,并用NH3等离子体原位对Al N IPL进行氮化处理,研究其对GaAs MOS界面特性和电特性的改善。结果表明,Al N IPL可以阻挡栅介质中的O向GaAs表面扩散,抑制低k界面层的生长,通过等离子氮化掺入的N元素可以扩散至IPL和栅介质层,钝化介质薄膜缺陷,从而使Al N IPL的钝化效果进一步增强。在经过硫钝化的GaAs衬底上采用ALD技术沉积Al2O3和Zr O2作为IPL、Hf Al O作为高k层制备出GaAs MOS电容,并采用磁控溅射在IPL上淀积超薄Ti薄膜形成双钝化层,以改善器件的性能。研究发现,Ti对氧原子有良好的吸附性,它的引入可以阻挡钝化层与栅介质中的O扩散到衬底表面,抑制GaAs表面氧化,含Al2O3/Ti和Zr O2/Ti叠层钝化层的样品具有更低的界面态密度和更低的栅极漏电流。在此基础上,进一步比较了不同界面钝化层厚度和退火条件对器件性能的影响。结果表明,长时间的退火以及界面钝化层的减薄或增厚都会使器件性能发生退化,界面钝化层为2 nm、在400℃5 min条件下退火的器件有最优异的性能,并且Al2O3相比于Zr O2的钝化效果更好,Hf Al O/Ti/Al2O3/GaAs MOS器件具有最低的界面态密度(8.15×1011cm-2e V-1)和最低的栅极漏电流密度(4.27×10-6A/cm~2@Vg=Vfb+1 V)。