[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

本發明公開了一種鐵電場效應晶體管，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；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。本發明采用β?Ga₂O₃作為溝道材料，所述晶體管具有較好的抗輻射性能。同時，本發明還提供一種所述鐵電場效應晶體管的制備方法。

技術領域

本發明涉及一種晶體管及其制備方法，尤其是一種鐵電場效應晶體管及其制備方法。

背景技術

近年來，我國在航空航天領域的發展非常迅猛，如“神舟”系列飛船的成功發射和返回、“北斗”衛星導航系統的建設、“嫦娥”探月工程和“天宮”空間實驗室的實施等，對存儲器芯片長期使用的可靠性問題提出了更高的要求。然而，由于抗輻照加固技術在航空航天技術中屬于高度敏感技術，世界上幾乎所有航空航天大國的研究機構和大型微電子公司都在這個領域投入了大量的人力物力，開展半導體材料、器件、集成電路及存儲器的輻照效應機理和加固技術研究，以搶占戰略制高點、爭奪制天權、獲取最大的商業利益。以美日歐為首的西方33國制定了“導彈技術控制制度(MTCR)”，明確規定抗輻照加固與模擬試驗技術等對我國一律實行嚴格控制或禁運。

鐵電存儲器是當今信息高新技術的重要前沿和研究熱點之一。與傳統的半導體存儲器相比，鐵電存儲器除了有信息高密度存儲和快速擦寫特性，還具備了電壓低、成本低、損耗低、體積小、抗輻照等顯著優點，具有極大的產業化潛力。由于鐵電存儲器的存儲單元是根據鐵電材料的極化來控制其“開”“關”狀態，因α粒子、宇宙射線、重離子、γ射線、X射線等輻射源不可能造成其極化改變而去改變一個單元已給定的存儲狀態，因此它具有極強的強耐輻射能力，特別適合于空間和航天技術應用。現有研究表明，鐵電存儲器抗電離輻射能力達到105Gy以上，抗γ瞬時劑量率能力大于109Gy/s，抗中子輻射能力達到1015cm-2，無單粒子擾動，而傳統MOS場效應管γ輻射損傷容限僅為102Gy左右。

所以相對于傳統的非揮發性存儲器如Flash而言，采用鐵電薄膜材料作為存儲介質的鐵電存儲器具有較好的抗輻射性能。但是鐵電存儲器中包含了Si場效應晶體管陣列，其整體的抗輻射性能受限于Si場效應晶體管的抗輻射能力。為了延長鐵電存儲器在空間輻射環境下的服役壽命，需要對鐵電存儲器中的Si場效應晶體管進行抗輻射加固，與第一代半導體材料Si相比，第二代和第三代半導體材料普遍具有更大的原子位移閾能和禁帶寬度，所以具有更好的抗輻射性能和溫度穩定性。因此，近年來鐵電薄膜材料與GaAs、SiC、GaN和金剛石等第二代和第三代半導體材料的集成受到了鐵電領域科研工作者極大的關注。

發明內容

基于此，本發明的目的在于克服上述現有技術的不足之處而提供一種功耗低、抗輻射性能好的鐵電場效應晶體管。

為實現上述目的，本發明所采取的技術方案為：一種鐵電場效應晶體管，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；

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。

優選地，所述溝道層由β-Ga₂O₃材料組成。