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随着互补型金属氧化物半导体(CMOS)器件特征尺寸的不断缩小，Si MOS器件的发展已接近其物理极限。Ge因其高迁移率有可能取代Si成为下一代沟道材料而受到广泛关注。而获取高质量的栅介质/Ge界面是提高Ge MOS器件性能的关键所在。本文主要围绕这一问题对表面清洗、界面钝化、栅介质优化及Ge MOS电容和MOSFET器件的制作工艺与特性进行细致地探讨和研究。本文的主要研究内容如下: (1)探讨了锗衬底的清洗工艺，采用的HCl清洗工艺可以有效地去除锗表面的自然氧化物和其他杂质，表面粗糙度可达0.24 nm。对Ge MOS结构的栅介质中存在的氧化物陷阱电荷以及界面的陷阱电荷缺陷，并提出一种沉积后氧气退火工艺(POA)来改善栅介质(Al2O3)质量。通过对Ge MOS电容的电学特性表征和分析，得到500℃～550℃的最优POA温度条件。 (2)提出一种改进型热氧化法制备GeOx界面层来改善界面质量的技术方案。即采用超薄Al2O3介质作为氧气阻挡层(OBL)，既能够有效控制GeOx生长速率，又可以抑制GeO解析。Al2O3/GeOx/Ge MOS电容的电学分析结果表明～0.5 nm的超薄GeOx界面层能够很好地钝化Al2O3/Ge界面，在导带附近实现～1×1012 eV-1cm-2的界面缺陷密度(Dit)。 (3)提出一种原子层沉积(ALD)原位臭氧氧化法制备GeOx界面层来改善界面质量的技术方案，即充分利用ALD系统中的臭氧前驱体来进行臭氧氧化反应。此方案可以有效地缩减工艺设备及流程，并减少额外的污染。着重分析了臭氧氧化时间对于MOS界面质量的影响。实验结果表明，ALD原位臭氧氧化方法可以实现更低温(低至300℃)、更薄(低于0.5 nm)的效果，且随着臭氧氧化时间的增长，GeOx界面层虽然生长放缓，但其质量却获得逐渐提升。 (4)对Ge pMOSFET器件制作、表征及特性进行了分析与研究。对离子注入和注入后退火工艺的条件进行了优化，能够获得3×10-6Ω/cm2的接触电阻率。对采用不同栅制备方法的Ge(100) pMOSFET器件的电学特性进行了深入研究。利用改进型热氧化方法和ALD原位臭氧氧化方法制作的Ge pMOSFETs器件的驱动电流开关比（Ion/Ioff）以及亚阈值斜率(SS)均比直接沉积Al2O3的方案有明显改善。基于Split C-V法提取了器件的有效空穴迁移率，其中改进型热氧化方法制作的Ge(100) pMOSFET器件的迁移率峰值达到265 cm2/V·s。最后结合散射机制探讨了晶向效应对于Ge pMOSFET器件电学性能的影响。Ge(100)衬底制作的pMOSFET器件相比其他晶向易获得更高的驱动电流开关比，更小的亚阈值斜率。但(110)和(111)晶向的Ge pMOSFET器件能够获得更高的空穴迁移率，其中Ge(111)pMOSFET器件的峰值迁移率可达556 cm2/V·s。