[發明專利]一種鐵電晶體管及其制備方法

在審

• 申請號: 202110644456.1
• 申請日: 2021-06-09
• 公開（公告）號: CN115458598A
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 王興晟;張子沖;余豪;王成旭;繆向水;吳全潭;廖宇;石曉鐘
• 申請（專利權）人: 華為技術有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L21/336;H01L27/11585
• 代理公司: 北京龍雙利達知識產權代理有限公司 11329
• 代理人: 王君;肖鸝

本申請提出了一種鐵電晶體管，其特征在于，該鐵電晶體管包括：襯底，以及設置在該襯底第一面上的源電極、漏電極以及至少兩個柵電極區域，該至少兩個柵電極區域設置于源電極和漏電極之間；其中，至少兩個柵電極區域中每個該柵電極區域中包括：依次堆疊設置在襯底上的鐵電層和柵電極；絕緣體，設置于該至少兩個柵電極區域之間，該鐵電晶體管能夠實現多值存儲，且制造工藝簡單。

技術領域

本申請涉及微電子器件的領域，并且更具體地，涉及一種鐵電晶體管及其制備方法。

背景技術

隨著電子工業的發展，鐵電存儲器(ferroelectric random access memory，FRAM)、以及鐵電晶體管(ferroelectric field effect transistor，FeFET)存儲器等新型非易失性存儲器受到了廣泛的關注。其中，FeFET存儲器通過鐵電的自發極化對溝道產生調控，從而控制閾值的變化，實現高低組態的切換。FeFET存儲器具有擦寫速度快、循環次數多、抗輻射等優勢。但是，FeFET存儲器實現多值存儲的操作過于復雜，且值與值之間的區分度也不高。

目前可以實現多值存儲的雙柵結構存儲器多為頂柵與底柵結合結構，或者是環形柵結構，制造工藝都較為復雜。因此，亟需一種鐵電晶體管，能夠實現多值存儲，且制造工藝簡單。

發明內容

本申請提供一種鐵電晶體管及其制備方法，能夠實現多值存儲且制造工藝簡單。

第一方面，提出了一種鐵電晶體管，該鐵電晶體管包括：襯底，以及設置在該襯底第一面上的源電極、漏電極以及至少兩個柵電極區域，該至少兩個柵電極區域設置于該源電極和該漏電極之間；其中，該至少兩個柵電極區域中每個該柵電極區域中包括：依次堆疊設置在襯底上的鐵電層和柵電極；絕緣體，設置于該至少兩個柵電極區域之間。

其中，柵電極區域也可以理解為柵電極結構體。

從而，在本申請中，至少兩個柵電極區域設置于襯底的第一面，每個柵電極區域之間設置有絕緣體，既而每個柵電極區域可以獨立對源極和漏極之間的溝道區域進行調控，能夠實現多值存儲，且制造工藝簡單。

結合第一方面，在第一方面的某些實現方式中，該至少兩個柵電極區域沿第一方向排列，該第一方向為該源電極到該漏電極的方向。

從而，在本申請中，至少兩個柵電極區域距離源電極的距離不同，對溝道產生的調控的作用也不同，使得該晶體管在實現多值存儲時，可以提高每個值的區分度。

結合第一方面，在第一方面的某些實現方式中，每個該柵電極區域中還包括：設置于該襯底和該鐵電層之間的的緩沖層。

從而，在本申請中，通過在襯底和鐵電層之間設置緩沖層，可以緩解界面效應，提高鐵電晶體管的性能。

結合第一方面，在第一方面的某些實現方式中，該襯底為板狀。

從而，在本申請中，鐵電晶體管的襯底為板狀，相對于環狀襯底制備工藝簡單。

結合第一方面，在第一方面的某些實現方式中，該絕緣體的材料是二氧化硅或氮化硅。

從而，在本申請中，可以利用二氧化硅或氮化硅等絕緣材料使得至少兩個柵電極區域之間相互隔離，獨立調制，制造工藝簡單。

結合第一方面，在第一方面的某些實現方式中，該至少兩個柵電極區域被施加組合電壓，以在該鐵電晶體管中寫入第一數據，該組合電壓與該第一數據對應。

其中，該組合電壓可以理解為在該至少兩個柵電極區域中每個柵電極區域施加的電壓的組合，例如，若鐵電晶體管包括兩個柵電極區域，在其中一個柵電極區域中正向施加第一電壓，在另一個柵電極區域中正向施加第二電壓可以理解為一個組合電壓。

組合電壓與第一數據對應也可以理解為不同的組合電壓對應不同的第一數據。