[发明专利]一种柔性铁电薄膜晶体管及其制备方法

说明书

本发明公开了一种柔性铁电薄膜晶体管，包括衬底；在所述衬底上形成的缓冲层；在所述缓冲层上形成的底栅电极；在所述底栅电极上形成的铁电薄膜层；在所述铁电薄膜层上形成的金属层；在所述金属层上形成的高介电材料缓冲层；在所述高介电材料缓冲层上形成的沟道层；在所述高介电材料缓冲层上形成的源电极且同所述源电极分离形成的漏电极；所述源电极和所述漏电极分别覆盖于所述沟道层两端的端部。本发明实施例提供的柔性铁电薄膜晶体管存储密度高、微型化能力强、应用领域广泛。本发明还提供了一种柔性铁电薄膜晶体管的制备方法。

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，尤其是涉及一种柔性铁电薄膜晶体管及其制备方法。

背景技术

电子信息产业作为高新技术产业，在扩大社会就业、推动经济转型升级、增强国际竞争力和维护国家安全等方面扮演着更加重要的角色。而柔性电子器件作为一种新兴的技术，因其具备独特的柔性/延展性而实现与不可弯曲面的动态贴合，在国防以及民用的医疗、信息等领域具有广泛应用前景，如柔性电子显示器、可延展LED阵列、可延展太阳能电池等。柔性灵活的非易失存储器已然成为未来的电子应用的数据存储核心，柔性存储器因其结构轻薄、可折叠以及可延展的特点，使得社会的生产活动对柔性电子器件的需求愈加明显。目前铁电材料的制备以及退火温度会给常用的柔性半结晶热塑性聚合物(简称为PET)等衬底造成不可逆转的破坏。

随着经济社会的发展，信息在社会发展的各个方面的作用愈加重要，存储器因其作为信息存储和计算的基石而在各国信息安全中发挥着重要作用，各半导体强国均大力发展与其相关的新材料、结构以及工艺研究。铁电存储器是以铁电薄膜作为存储介质的新型存储器，通过微电子工艺技术与半导体集成所制成的非挥发性存储器。与传统的存储器相比，有机铁电存储器也引起了广泛的关注，例如基于聚偏氟乙烯(PVDF)有机铁电存储器具备柔性可弯曲的特点以及制备成本低的优势。

目前，国内外在铁电存储器、可穿戴智能设备等方面都取得不错的进展。2014年，摩托罗拉公司研制了一款集成了无线电源、超薄电极、传感器、电子元件和通信系统的可穿戴电子设备，能够对佩戴者的身体状况如血压、心率等与人体健康相关的数据进行检测。然而，例如基于PVDF的传统柔性铁电薄膜晶体管仍然存在如下主要问题：(1)薄膜厚度大，难以微型化，导致工作电压高，不仅增大了器件的能耗，而且也增大了器件工作的不稳定性。(2)温度耐受性差，作为有机材料，难以承受较高的制备温度以及退火处理温度。(3)较低的迁移率，铁电材料中的偶极子波动对于载流子的传输有抑制作用。

发明内容

本发明实施例提供了一种柔性铁电薄膜晶体管及其制备方法，以解决现有的柔性铁电薄膜晶体管存储密度低、微型化困难、以及难以承受较高的制备温度的技术问题，以制备出存储密度高、微型化能力强、应用领域广泛的薄膜晶体管。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种柔性铁电薄膜晶体管，包括：

衬底；

在所述衬底上形成的缓冲层；

在所述缓冲层上形成的底栅电极；

在所述底栅电极上形成的铁电薄膜层；

在所述铁电薄膜层上形成的金属层；

在所述金属层上形成的高介电材料缓冲层；

在所述高介电材料缓冲层上形成的沟道层；

在所述高介电材料缓冲层上形成的源电极且同所述源电极分离形成的漏电极；

所述源电极和所述漏电极分别覆盖于所述沟道层两端的端部。

作为优选方案，所述铁电薄膜层由氧化铪基材料组成，且所述铁电薄膜层的厚度为5nm-25nm。