随着半导体技术的不断发展，行业对器件的工作速率和可靠性等性能提出越来越高的要求，GaAs和InAlAs等在内的高载流子迁移率III-V族化合物半导体被提出用来替代Si作为晶体管的衬底材料。对于GaAs和InAlAs基MOS器件，传统的SiO2栅介质材料由于与其衬底的晶格失配等原因导致了差界面质量问题，同时其介电常数低，这严重影响了器件性能和可靠性。而 Al2O3和HfO2等高k材料具有较大的介电常数，在相同EOT的情况下具有更大的物理厚度，这可以明显地减小栅漏电流，因此其可作为GaAs和InAlAs MOS器件栅介质材料的重要选择之一。对于MOS器件，静态功耗是影响其可靠性的关键因素，随着电路的集成度越来越高，此问题越来越突出，而MOS电容的栅漏电流是导致静态功耗的主要原因。因此对相应MOS器件的电容的栅漏电流进行研究十分重要。本文对几种高k栅GaAs和InAlAs MOS电容的栅漏电流进行了分析。　　首先，本文对基于 HfO2、HfO2/Al2O3和 HfAlOx栅介质材料的三种 GaAs MOS电容进行了变温测试实验。实验结果分析表明，随着温度的升高MO S电容的栅漏电流会增加，而栅漏电机制没有发生变化。通过对各种实验样品的漏电机制的分析表明，在栅压较小时，介质层陷阱辅助下的空间电荷限制是引起 GaAs MOS栅漏电流的主要原因，随着栅压的提高，肖特基发射和FP热电子注入引起的漏电成为栅漏电流的主要成分，除此之外在大场强下势垒发生形变，部分势垒厚度减小，导致FN隧穿发生。三个样品的对比可知 HfO2的介电常数最小、栅漏电流最大，HfO2/Al2O3的介电常数其次、栅漏电流居中，而HfAlOx的相对介电常数最高、栅漏电流最小。同时，势垒高度对栅漏电流也有较大的影响，Al2O3与GaAs的势垒高度大于HfO2，HfAlOx介于两者之间。因此，HfAlOx是三个样品中最适合做GaAs MOS电容的介质材料。　　另外，本文还对不同温度下的HfO2及Al2O3栅介质材料InAlAs MOS电容栅漏电流进行了变温测试及分析。温度会使栅漏电流密度增大，但并没有改变漏电机制。较小栅压下，其主要的漏电机制是肖特基热电子注入；较大栅压下，其主要的漏电机制是FN隧穿。由于介质层中的陷阱能级深度高于势垒高度，因此FP电子注入不是InAlAs MOS栅漏电流的主要成分。根据对不同介质层厚度HfO2栅GaAs MOS栅漏电流分析表明，适当增加氧化层厚度可以减小栅漏电流。HfO2栅GaAs和InAlAs栅漏电流的分析表明，GaAs衬底上的HfO2的介电常数比InAlAs上低，根据XPS得到的界面层成分可知，氧化层中的 Ga元素是引起的介电常数减小的原因之一。因此，在HfO2中掺入适量的Al元素并且适当提高介质层厚度，减少介质层Ga元素是减小MO S栅漏电流、提高MO S电容电学特性的方法。