[发明专利]一种超晶格结构薄膜及其应用

权利要求书

1.一种超晶格结构薄膜，为多层膜结构，其特征在于，由多层HfO₂和多层ZrO₂交替叠加形成，总厚度为6-20nm；

一个周期里所述HfO₂和ZrO₂的层数相同。

2.根据权利要求1所述超晶格结构薄膜，其特征在于，

一个周期里所述HfO₂和ZrO₂的层数分别为5-15层；优选为5层、10层或15层；

一个周期里所述HfO₂和ZrO₂总厚度分别为4.16埃、8.33埃、12.5埃。

3.权利要求1或2所述超晶格结构薄膜的制备方法，其特征在于，是通过原子层沉积、磁控溅射或脉冲激光沉积的方法，采用TDMAHf和TDMAZr作为铪源和锆源，将HfO₂和ZrO₂分别叠加后交替叠加形成。

4.权利要求1或2所述超晶格结构薄膜在铁电场效应晶体管、铁电电容中的应用。

5.一种铁电场效应晶体管，其特征在于，权利要求1或2所述超晶格结构薄膜作为铁电栅介质层。

6.根据权利要求5所述铁电场效应晶体管，其特征在于，所述铁电场效应晶体管包括：衬底(1)、源极区(2)、漏极区(3)、沟道(4)、铁电栅介质层(5)、栅电极(6)、漏电极(7)、源电极(8)；所述沟道(4)位于衬底(1)上方中央位置，所述源极区(2)和漏极区(3)分布在沟道(4)两侧，所述漏电极(7)和源电极(8)分别分布在漏极区(3)和源极区(2)上方，所述铁电栅介质层(5)及栅电极(6)依次由下至上竖直分布在沟道(4)上方；

所述衬底的材料为半导体或金属。

7.权利要求5或6所述铁电场效应晶体管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在衬底(1)上沉积超晶格结构薄膜，形成铁电栅介质层(5)；

(2)利用磁控溅射工艺，在步骤(1)所述铁电栅介质层上沉积TaN，形成栅电极(6)；

(3)利用光刻工艺，在栅电极上标定源极区域、栅极区域和漏极区域；

(4)利用刻蚀工艺，将源极区域和漏极区域四周多余部分刻蚀至衬底表面，将栅极区域两侧的源极区域和漏极区域刻蚀至衬底表面；

(5)对刻蚀后的源极区域、漏极区域的衬底进行离子注入，形成源极区(2)和漏极区(3)，其之间同一水平高度、未被离子注入的区域的衬底即为沟道(4)；

(6)利用退火工艺，对步骤(5)所述源极区和漏极区进行激活；

(7)利用电子束工艺，在步骤(6)所述源极区和漏极区上表面沉积金属，形成源电极(8)和漏电极(7)，得到铁电场效应晶体管。