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In Ga As场效应晶体管按照栅极结构的不同主要可以分为肖特基栅极的高电子迁移率晶体管（High Electron Mobility Transistor,HEMT）和绝缘栅极的金属-氧化物-半导体场效应晶体管（Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,MOSFET）两大类。其中,In Ga As HEMT器件凭借优异的噪声特性和高频特性,是微波单片集成电路的核心元器件,被广泛应用于高频通讯领域;In Ga As MOSFET器件具有低静态功耗和高驱动电流等优点,在数字电路应用中具备独特优势。但是,受到生产成本和集成度的限制,In Ga As场效应晶体管及电路只能在特定的领域发挥作用。同时,当前Si CMOS技术也面临着巨大挑战,摩尔定律已经几乎走到尽头,很难再通过缩小特征尺寸提升电路性能。在此背景下,利用异质集成技术将In Ga As场效应晶体管及电路与Si CMOS电路集成在一起以发挥出它们各自的优势成为了打破当前局面的关键。本论文围绕In Ga As HEMT和In Ga As MOSFET器件关键工艺及其硅基异质集成展开了研究,取得的主要成果总结如下:1.开发了有利于提升In Ga As HEMT器件最大振荡频率的双栅槽关键工艺技术。设计的偏置栅极双栅槽结构有效地降低了漏极输出电导和栅漏寄生电容,使得器件最大振荡频率显著提高。成功制备栅极位置偏向源极侧的100 nm栅长双栅槽结构In Ga As HEMT器件,测试得到其最大振荡频率达到425 GHz,相比于传统的单栅槽结构器件提升了约20%。2.开发了用于异质集成的低温BCB黏结剂键合工艺,解决了In Ga As材料与硅衬底集成的关键难题。成功实现了大尺寸In Ga As沟道器件结构外延层在硅衬底上的层转移。在硅衬底上获得了高质量的3英寸完整In Ga As HEMT（MOSFET）器件结构外延层,其表面粗糙度仅为0.236 nm,为硅基In Ga As HEMT（MOSFET）器件制备奠定了材料基础。3.整合了In Ga As HEMT器件制备工艺和异质键合工艺,开发了一套在硅衬底上制备In Ga As HEMT器件的完整工艺流程。成功制备了120 nm栅长的硅基In Ga As HEMT器件,器件的最大源漏电流为569 m A/mm,峰值跨导为1112 m S/mm;电流增益截止频率高达273 GHz,最大振荡频率大于290 GHz。器件性能达到国际先进水平。4.开展了In P/Al2O3界面研究。采用盐酸、铵水清洗以及硫化铵钝化工艺对In P衬底进行表面清洗和钝化处理,使用ALD设备沉积Al2O3作为栅氧化层介质,电子束蒸发Ti作为栅极接触金属,制备了金属-氧化物-半导体电容。研究了电容在不同退火条件下的电学性能。在不经金属后退火的条件下获得了最小界面态密度约为3×1011cm-2e V-1的Ti/Al2O3/In P电容。5.开发了一套在硅衬底上制备In Ga As MOSFET器件的完整工艺流程。成功制备了200 nm栅长硅基In Ga As MOSFET器件。器件的最大源漏电流为200 m A/mm,亚阈值摆幅为95 m V/dec,开态电流与关态电流之比超过3×10~5且关态电流仅为0.6n A/μm。硅基In Ga As MOSFET器件峰值沟道有效迁移率超过1100 cm~2/V·s,远大于Si NMOSFET器件。