[发明专利]使用铁电材料的凹陷沟道型晶体管及其制造方法

权利要求书

1.一种使用铁电材料的凹陷沟道型晶体管，包括使用SiGe源极的凹陷沟道型栅控P-i-N晶体管和栅控PNPN晶体管，其特征在于：

所述的栅控P-i-N晶体管至少包括：

一个具有第一种掺杂类型的半导体衬底；

在所述半导体衬底上形成的具有第二种掺杂类型的漏区；

在所述半导体衬底上形成的具有第一种掺杂类型的SiGe源区；

位于所述漏区与所述源区之间形成的凹陷沟道区域；

在所述凹陷沟道区域之上形成的覆盖整个凹陷沟道区域的绝缘薄膜；

在所述凹陷沟道区域之上形成的覆盖所述绝缘薄膜的铁电材料层；

在所述凹陷沟道区域之上形成的覆盖所述铁电材料层的导电层；

所述的栅控PNPN晶体管至少包括：

一个具有第一种掺杂类型的半导体衬底；

在所述半导体衬底上形成的具有第二种掺杂类型的漏区；

在所述半导体衬底内靠近所述漏区的一侧形成的一个凹陷型沟道区域；

在所述半导体衬底上所述凹陷沟道区域的非漏区侧形成的具有第一种掺杂类型的SiGe源区；

在所述半导体衬底上所述SiGe源区之下形成的具有第二种掺杂类型的SiGe耗尽区；

在所述凹陷沟道区域之上形成的覆盖整个凹陷沟道区域的绝缘薄膜；

在所述凹陷沟道区域之上形成的覆盖所述绝缘薄膜的铁电材料层；

在所述凹陷沟道区域之上形成的覆盖所述铁电材料层的导电层。

2.根据权利要求1所述的使用铁电材料的凹陷沟道型晶体管，其特征在于，所述的半导体衬底为单晶硅、多晶硅或者为绝缘体上的硅。

3.根据权利要求1所述的使用铁电材料的凹陷沟道型晶体管，其特征在于，所述的绝缘薄膜为SiO₂、高k材料中的一层或两层。

4.根据权利要求1所述的使用铁电材料的凹陷沟道型晶体管，其特征在于，所述的铁电材料层为偏二氟乙烯与三氟乙烯的二元共聚物、钽酸锶铋或者为锆钛酸铅。

5.根据权利要求1所述的使用铁电材料的凹陷沟道型晶体管，其特征在于，所述的导电层为多晶硅、钨金属、氮化钛、氮化钽或金属硅化物，或者为它们之中几种的混合物。

6.根据权利要求1所述的使用铁电材料的凹陷沟道型晶体管，其特征在于，所述的第一种掺杂类型为p型，第二种掺杂类型为n型；或者所述的第一种掺杂类型为n型，第二种掺杂类型为p型。

7.一种半导体场效应晶体管的制造方法，其特征在于具体步骤包括：

提供一个具有第一种掺杂类型的半导体衬底；

进行离子注入，形成第二种掺杂类型的漏区；

淀积第一层绝缘薄膜；

刻蚀所述第一层绝缘薄膜与半导体衬底形成器件的凹陷沟道区域；

剥除剩余的第一层绝缘薄膜；

依次形成第二层绝缘薄膜、铁电材料层、第一层导电薄膜；

掩膜曝光刻蚀形成器件的栅极结构；

淀积第三层绝缘薄膜；

掩膜曝光刻蚀暴露出硅衬底；

反应离子刻蚀硅衬底；

继续对硅衬底进行各向同性刻蚀；

通过外延工艺形成外延层；

刻蚀第三层、第二层绝缘薄膜形成栅极侧墙，并暴露出漏区；

淀积第四层绝缘薄膜；

刻蚀第四层绝缘薄膜形成接触孔；

淀积第二层导电薄膜形成电极。

8.根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述的半导体衬底为单晶硅、多晶硅或者为绝缘体上的硅。

9.根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述的第一层、第三层、第四层绝缘薄膜为SiO₂、Si₃N₄或者为它们之间相混合的绝缘材料。

10.根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述的第二层绝缘薄膜为SiO₂、高k材料中的一层或两层。

11.根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述的铁电材料层为偏二氟乙烯与三氟乙烯的二元共聚物、钽酸锶铋或者为锆钛酸铅。

12.根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述的第一层导电薄膜为多晶硅、钨金属、氮化钛、氮化钽或金属硅化物，或者为它们之中几种的混合物。