[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源极区；

在所述衬底上且同所述源极区分离形成的漏极区；

在所述衬底上且在所述源极区和所述漏极区之间形成的绝缘层；

在所述绝缘层上形成的铁电薄膜层；

在所述铁电薄膜层上形成的栅电极；

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；

所述铁电薄膜层由氧化铪基材料组成，所述氧化铪基材料为Zr掺杂HfO₂材料、Si掺杂HfO₂材料、Al掺杂HfO₂材料、Y掺杂HfO₂材料中的至少一种；所述绝缘层由HfN材料组成；所述铁电薄膜层的厚度为5nm～30nm；

所述的铁电场效应晶体管的制备方法，包括如下步骤：

(1)在衬底上形成源极层和漏极层；

(2)采用离子注入工艺，对步骤(1)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：若源极区和漏极区为P⁺型源极区和P⁺型漏极区，注入能量为20～25KeV、剂量为10¹⁸cm^-3的BF₂⁺离子；若源极区和漏极区为N⁺型源极区和N⁺型漏极区，注入能量为30～35KeV、剂量为10¹⁹cm^-3的³¹P⁺离子；

(3)对步骤(2)所得源极区和漏极区进行激活处理，得到源极和漏极；激活处理的过程为：在900℃～1000℃下对步骤(2)中的源极区和漏极区进行热退火处理5min；

(4)在经过步骤(3)处理后的衬底上淀积绝缘层；

(5)在步骤(4)中的绝缘层上淀积铁电薄膜层；所述步骤(5)中采用的是原子层沉积工艺，所述原子层淀积工艺的温度为200℃～300℃；

(6)在步骤(5)中的铁电薄膜层上淀积栅金属，得到栅电极；

(7)去除源极区和漏极区上的绝缘层、铁电薄膜层及栅电极；

(8)在经过步骤(7)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，所述衬底由硅材料组成。

3.如权利要求1所述的铁电场效应晶体管，其特征在于，所述栅电极的厚度为10nm～100nm。

4.如权利要求1所述的铁电场效应晶体管，其特征在于，所述源电极的厚度为10nm～120nm，所述漏电极的厚度为10nm～120nm。

5.一种如权利要求1～4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)在衬底上形成源极层和漏极层；

(2)采用离子注入工艺，对步骤(1)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：若源极区和漏极区为P⁺型源极区和P⁺型漏极区，注入能量为20～25KeV、剂量为10¹⁸cm^-3的BF₂⁺离子；若源极区和漏极区为N⁺型源极区和N⁺型漏极区，注入能量为30～35KeV、剂量为10¹⁹cm^-3的³¹P⁺离子；

(3)对步骤(2)所得源极区和漏极区进行激活处理，得到源极和漏极；激活处理的过程为：在900℃～1000℃下对步骤(2)中的源极区和漏极区进行热退火处理5min；

(4)在经过步骤(3)处理后的衬底上淀积绝缘层；

(5)在步骤(4)中的绝缘层上淀积铁电薄膜层；所述步骤(5)中采用的是原子层沉积工艺，所述原子层淀积工艺的温度为200℃～300℃；

(6)在步骤(5)中的铁电薄膜层上淀积栅金属，得到栅电极；

(7)去除源极区和漏极区上的绝缘层、铁电薄膜层及栅电极；

(8)在经过步骤(7)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。