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随着CMOS技术按照摩尔定律不断发展,Si基MOS器件已接近其物理极限从而不能满足器件尺寸进一步缩小的要求。锗(Ge)与Ⅲ-Ⅴ族半导体等其他高迁移率材料成为取代Si制备下一代高性能MOS器件备受瞩目的材料。将高性能的Ge-pMOSFET与Ⅲ-Ⅴ族n-MOSFET工艺集成制备MOS器件,成为“后摩尔时代”获得高性能CMOS器件的重要途径之一。获得高质量的high-k栅介质/Ge界面、实现Ge-MOS在Si衬底上的工艺集成是提高Ge-MOS器件性能,获得下一代高性能CMOS器件的关键。本文主要从Ge-MOS界面调控、High-k栅介质质量的优化、Ge基MOS器件的制作工艺与特性分析以及Ge基MOS器件在Si衬底上的工艺集成进行了深入的分析研究。本文的主要研究内容如下：首先,提出了利用A1203介质阻挡层+ALD原位臭氧氧化工艺(SOO),实现了在低温条件下制备高质量的GeOx界面钝化层。该研究通过在臭氧氧化形成GeOx界面钝化层之前,先沉积超薄A1203介质层阻挡层的工艺方法,有效地控制GeOx氧化生长速率,同时,避免后续high-k栅介质沉积中对生成GeOx界面层的破坏。从而,在整个工艺温度不超过400℃的条件下(GeOx界面层制备完成在300℃),制备出具有高质量超薄GeOx界面层的Al2O3/GeOx/Ge MOS电容。此外,基于ALD原位臭氧氧化工艺(SOO),为进一步改善high-k栅介质质量,提出了利用ALD原位循环臭氧氧化工艺(COO)制备高质量界面和栅介质MOS器件。在没有增加GeOx界面层厚度的条件下增强了界面质量,获得了具有更小Dit的MOS电容。此外,通过能带对准、亚能隙吸、A1203中的缺陷并结合XPS的分析,系统地研究了漏电改善的机制。基于SOO与COO工艺对界面及介质质量的调控研究,结合对离子注入和注入后退火条件的优化,制备了具有Al2O3/GeOx/Ge结构的高性能Ge pMOSFET。深入地讨论分析了器件的制作流程及电学特性。并且比较研究了SOO与COO两种工艺在器件性能上的优劣。为在Si衬底上实现高性能的CMOS,进一步研究了Ge基MOS器件在Si衬底上的工艺集成问题。首先,利用减压化学气相沉积(RPCVD)在Si(100)衬底上生长Ge外延层,具体采用高低温两步生长工艺成功得到了晶体质量优良的外延Ge材料。进而运用Ge基MOS器件中的研究结果,利用SOO工艺并结合外延Ge上n-well注入的优化工艺条件,成功制备出Si基Ge(100)-pMOS器件。其中,在Ge-on-Si上获得了Dit为～5×1011eV-1 cm-2的优质界面。另外,获得了亚阈值摆幅(SS)为120mV/dec、开关比(Ion/Ioff)大于104、空穴峰值迁移率达524cm2/Vs的性能良好的si基Ge(100)-pMOSFETs。最后结合散射机制探讨了三种不同散射对器件迁移率的影响。本研究成果表明,为进一步提高器件在高场下的迁移率减少沟道缺陷,优化Ge外延生长与器件制作工艺流程将成为有效的手段去获得更高性能的Si基Ge器件。