[發明專利]一種鐵電場效應晶體管及其制備方法

有效

• 申請號: 201710426282.5
• 申請日: 2017-06-08
• 公開（公告）號: CN107240606B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 廖敏;肖文武;周益春;彭強祥;鐘向麗;王金斌
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: H01L29/24
• 分類號: H01L29/24;H01L29/51;H01L29/78;H01L21/34
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 宋靜娜;郝傳鑫

1.一種鐵電場效應晶體管，其特征在于，包括：

襯底；

在所述襯底上形成的溝道層；

在所述溝道層上形成的源極區和漏極區，所述源極區和所述漏極區對稱形成于所述溝道層的兩端；

在所述溝道層上且在所述源極區和所述漏極區之間形成的緩沖層；

在所述緩沖層上形成的鐵電柵介質層,所述鐵電柵介質層的材料為Bi₄Ti₃O₁₂、SrBi₂Ta₂O₉、PbTiO₃、BaTiO₃、BiFeO₃中的至少一種，或La、Nd、Ce、Sr、Zr、Mn、W、Na中的至少一種與Bi₄Ti₃O₁₂、SrBi₂Ta₂O₉、PbTiO₃、BaTiO₃、BiFeO₃中的至少一種摻雜形成的物質，或Zr摻雜HfO₂、Si摻雜HfO₂、Al摻雜HfO₂、Y摻雜HfO₂中的至少一種；

在所述鐵電柵介質層上形成的柵電極；

在所述源極區上形成的源電極；

以及

在所述漏極區上形成的漏電極；

所述溝道層由β-Ga₂O₃材料組成；所述溝道層還摻雜有錫或硅，所述錫或硅的摻雜濃度為10¹⁵～10¹⁶cm^-3；

所述的鐵電場效應晶體管的制備方法，包括如下步驟：

(1)在襯底上形成溝道層；

(2)在步驟(1)上形成的溝道層上形成源極層、漏極層；

(3)采用離子注入工藝，對步驟(2)中的源極層和漏極層進行離子注入，形成源極區和漏極區；離子注入工藝的條件為：在N⁺型源極區和N⁺型漏極區注入能量為20-25KeV、劑量為10¹⁸-10¹⁹cm^-3的Si⁺離子；

(4)對步驟(3)所得源極區和漏極區進行激活處理，得到源極和漏極；

(5)在經過步驟(4)處理后的溝道層上淀積緩沖層；

(6)在步驟(5)中的緩沖層上淀積鐵電柵介質層；

(7)在步驟(6)中的鐵電柵介質層上淀積柵金屬，得到柵電極；

(8)去除經過步驟(7)處理后的源極區和漏極區上的緩沖層、鐵電柵介質層及柵電極；

(9)在經過步驟(8)處理后的源極和漏極上形成源電極和漏電極，即得所述鐵電場效應晶體管。

2.如權利要求1所述的鐵電場效應晶體管，其特征在于，所述溝道層的厚度為200nm～300nm。

3.如權利要求 1所述的鐵電場效應晶體管，其特征在于，所述源電極包括Ti源電極和Au源電極，所述Au源電極形成于所述Ti源電極的上；所述漏電極包括Ti漏電極和Au漏電極，所述Au漏電極形成于所述Ti漏電極的上。

4.如權利要求1所述的鐵電場效應晶體管，其特征在于，所述襯底由硅材料或鍺材料組成。

5.如權利要求1所述的鐵電場效應晶體管，其特征在于，所述緩沖層為絕緣層，或者所述緩沖層為絕緣層和金屬層組成的雙層結構。

6.如權利要求1所述的鐵電場效應晶體管，其特征在于，當所述緩沖層為絕緣層和金屬層組成的雙層結構時，所述絕緣層的厚度為2nm～10nm，所述金屬層的厚度為50nm～80nm。

7.一種如權利要求1～6任一項所述的鐵電場效應晶體管的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)在襯底上形成溝道層；

(2)在步驟(1)上形成的溝道層上形成源極層、漏極層；

(3)采用離子注入工藝，對步驟(2)中的源極層和漏極層進行離子注入，形成源極區和漏極區；離子注入工藝的條件為：在N⁺型源極區和N⁺型漏極區注入能量為20-25KeV、劑量為10¹⁸-10¹⁹cm^-3的Si⁺離子；

(4)對步驟(3)所得源極區和漏極區進行激活處理，得到源極和漏極；

(5)在經過步驟(4)處理后的溝道層上淀積緩沖層；

(6)在步驟(5)中的緩沖層上淀積鐵電柵介質層；

(7)在步驟(6)中的鐵電柵介質層上淀積柵金屬，得到柵電極；

(8)去除經過步驟(7)處理后的源極區和漏極區上的緩沖層、鐵電柵介質層及柵電極；

(9)在經過步驟(8)處理后的源極和漏極上形成源電極和漏電極，即得所述鐵電場效應晶體管。