[发明专利]一种高速度、高耐久、低涨落的FeFET及其制备方法

权利要求书

1.一种FeFET器件，包括一绝缘衬底，其特征在于，绝缘衬底上是经光刻与刻蚀图形化的背栅材料，背栅材料上是高k栅介质材料，所述高k栅介质材料设有多个沟槽，每个沟槽长、宽尺寸为6nm～18nm，所述沟槽里生长铁电HZO，所述高k栅介质材料的厚度为3～10nm，所述高k栅介质材料上是氧化物半导体沟道，氧化物半导体沟道上方两侧分别是源、漏接触金属。

2.如权利要求1所述的FeFET器件，其特征在于，所述绝缘衬底采用Si/Sio₂、BN、STO、LAO或YSZ。

3.如权利要求1所述的FeFET器件，其特征在于，所述背栅材料采用Pt、TiN、TaN、W，或重掺杂的硅或锗，以及LSMO、Nb-STO、RuO₂。

4.如权利要求1所述的FeFET器件，其特征在于，所述高k栅介质材料采用Al₂O₃、HfO₂或ZrO₂。

5.如权利要求1所述的FeFET器件，其特征在于，所述氧化物半导体沟道采用IGZO、IWO、ITO或ZnO₂。

6.如权利要求1所述的FeFET器件，其特征在于，所述源、漏金属为Al、Sc、Pt、Cr、Pd、Au或Ti。

7.如权利要求1所述的FeFET器件，其特征在于，所述背栅材料厚度范围为20nm～50nm。

8.如权利要求1所述的FeFET器件，其特征在于，所述氧化物半导体沟道厚度范围为10nm～30nm。

9.如权利要求1所述的FeFET器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)在绝缘衬底上通过溅射/物理气相沉积/原子层沉积方法制备背栅材料并通过光刻、刻蚀的方法使之图形化；

2)利用原子层沉积淀积高k栅介质材料；

3)利用光刻与干法刻蚀定义若干沟槽；

4)利用原子层沉积淀积铁电HZO，之后利用化学机械抛光，形成沟槽里填充铁电HZO的高k栅介质材料；

5)利用原子层沉积或物理气相沉积生长金属应力层，快速热退火激活铁电HZO的铁电性，之后利用湿法腐蚀去除金属应力层；

6)在高k栅介质材料上旋涂光刻胶，利用光刻定义有源区位置，之后生长氧化物半导体材料并剥离；

7)利用光刻在氧化物半导体材料上方两侧定义源、漏金属的位置，之后通过物理气相沉积、溅射、蒸镀方法生长源、漏金属并剥离，源、漏金属之间的有源区即为沟道。

10.如权利要求9所述的FeFET器件的制备方法，其特征在于，所述金属应力层选自TiN、TaN、W或Ru，所述退火温度在550℃～800℃之间，退火时间约为30s～120s。