[发明专利]一种铁电场效应晶体管及其制备方法

权利要求书

1.一种铁电场效应晶体管，其特征在于，包括：

衬底；

在所述衬底上形成的沟道层；

在所述沟道层上形成的源极区和漏极区，所述源极区和所述漏极区对称形成于所述沟道层的两端；

在所述沟道层上且在所述源极区和所述漏极区之间形成的缓冲层；

在所述缓冲层上形成的铁电栅介质层,所述铁电栅介质层的材料为Bi₄Ti₃O₁₂、SrBi₂Ta₂O₉、PbTiO₃、BaTiO₃、BiFeO₃中的至少一种，或La、Nd、Ce、Sr、Zr、Mn、W、Na中的至少一种与Bi₄Ti₃O₁₂、SrBi₂Ta₂O₉、PbTiO₃、BaTiO₃、BiFeO₃中的至少一种掺杂形成的物质，或Zr掺杂HfO₂、Si掺杂HfO₂、Al掺杂HfO₂、Y掺杂HfO₂中的至少一种；

在所述铁电栅介质层上形成的栅电极；

在所述源极区上形成的源电极；

以及

在所述漏极区上形成的漏电极；

所述沟道层由β-Ga₂O₃材料组成；所述沟道层还掺杂有锡或硅，所述锡或硅的掺杂浓度为10¹⁵～10¹⁶cm^-3；

所述的铁电场效应晶体管的制备方法，包括如下步骤：

(1)在衬底上形成沟道层；

(2)在步骤(1)上形成的沟道层上形成源极层、漏极层；

(3)采用离子注入工艺，对步骤(2)中的源极层和漏极层进行离子注入，形成源极区和漏极区；离子注入工艺的条件为：在N⁺型源极区和N⁺型漏极区注入能量为20-25KeV、剂量为10¹⁸-10¹⁹cm^-3的Si⁺离子；

(4)对步骤(3)所得源极区和漏极区进行激活处理，得到源极和漏极；

(5)在经过步骤(4)处理后的沟道层上淀积缓冲层；

(6)在步骤(5)中的缓冲层上淀积铁电栅介质层；

(7)在步骤(6)中的铁电栅介质层上淀积栅金属，得到栅电极；

(8)去除经过步骤(7)处理后的源极区和漏极区上的缓冲层、铁电栅介质层及栅电极；

(9)在经过步骤(8)处理后的源极和漏极上形成源电极和漏电极，即得所述铁电场效应晶体管。

2.如权利要求1所述的铁电场效应晶体管，其特征在于，所述沟道层的厚度为200nm～300nm。

3.如权利要求 1所述的铁电场效应晶体管，其特征在于，所述源电极包括Ti源电极和Au源电极，所述Au源电极形成于所述Ti源电极的上；所述漏电极包括Ti漏电极和Au漏电极，所述Au漏电极形成于所述Ti漏电极的上。

4.如权利要求1所述的铁电场效应晶体管，其特征在于，所述衬底由硅材料或锗材料组成。

5.如权利要求1所述的铁电场效应晶体管，其特征在于，所述缓冲层为绝缘层，或者所述缓冲层为绝缘层和金属层组成的双层结构。

6.如权利要求1所述的铁电场效应晶体管，其特征在于，当所述缓冲层为绝缘层和金属层组成的双层结构时，所述绝缘层的厚度为2nm～10nm，所述金属层的厚度为50nm～80nm。

7.一种如权利要求1～6任一项所述的铁电场效应晶体管的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)在衬底上形成沟道层；

(2)在步骤(1)上形成的沟道层上形成源极层、漏极层；

(3)采用离子注入工艺，对步骤(2)中的源极层和漏极层进行离子注入，形成源极区和漏极区；离子注入工艺的条件为：在N⁺型源极区和N⁺型漏极区注入能量为20-25KeV、剂量为10¹⁸-10¹⁹cm^-3的Si⁺离子；

(4)对步骤(3)所得源极区和漏极区进行激活处理，得到源极和漏极；

(5)在经过步骤(4)处理后的沟道层上淀积缓冲层；

(6)在步骤(5)中的缓冲层上淀积铁电栅介质层；

(7)在步骤(6)中的铁电栅介质层上淀积栅金属，得到栅电极；

(8)去除经过步骤(7)处理后的源极区和漏极区上的缓冲层、铁电栅介质层及栅电极；

(9)在经过步骤(8)处理后的源极和漏极上形成源电极和漏电极，即得所述铁电场效应晶体管。