[发明专利]垂直铁电场效应晶体管的制备方法及垂直铁电场效应晶体管

说明书

本发明公开了一种垂直铁电场效应晶体管的制备方法和由此方法制备的垂直铁电场效应晶体管，该方法通过将源漏电极用绝缘层隔开之后，刻蚀掉多余的绝缘层，然后再在源漏电极之间制备半导体，最后制备栅绝缘层和栅极。该制备方法将源漏电极用绝缘层隔开之后，将半导体沟道层形成于覆盖部分源漏电极以及绝缘层的侧壁处，避免了传统的垂直铁电场效应晶体管制备方法中将源/漏极直接沉积在半导体沟道成上，对半导体沟道层的损伤，由此方法制备的垂直铁电场效应晶体管，第一电极和第二电极用绝缘层间隔，半导体沟道层覆盖部分第一电极，部分第二电极以及绝缘层侧壁，栅绝缘层采用铁电材料，具有高开关比、较大的记忆窗口和良好的保持特性。

技术领域

本发明涉及晶体管技术领域，尤其涉及一种垂直铁电场效应晶体管的制备方法及垂直铁电场效应晶体管。

背景技术

随着对高性能器件的需求越来越多，器件尺寸的持续微缩是必然趋势。随着器件小型化至纳米尺度，晶体管开始出现迁移率降低、漏电流增大、功耗增加等严重的短沟道效应，这使得传统平行晶体管的微缩方法逼近物理极限。垂直晶体管具有天然的短沟道特性，但是传统的垂直晶体管，源漏电极之间是半导体沟道层，由于电极直接沉积在沟道上，制备过程中，上电极的制备不可避免会对半导体沟道层造成损伤。因此，有必要提供一种改进的垂直铁电场效应晶体管制备方法，实现短沟道垂直晶体管的制备，并不会对半导体沟道层造成损伤。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提供了一种垂直铁电场效应晶体管的制备方法及垂直铁电场效应晶体管，能够制备垂场效应直晶体管的制备，同时也不会对半导体沟道层造成损伤。

本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：根据本发明的一个方面，提供一种垂直铁电场效应晶体管的制备方法，包括如下步骤：

提供衬底；

在衬底上形成第一电极；

形成图形化的绝缘层和第二电极；

形成半导体沟道层，其中，半导体沟道层形成于覆盖部分第一电极，部分第二电极以及绝缘层的侧壁处；

形成栅绝缘层；以及

形成第三电极；

其中，所述第一电极被设计为源极或漏极，第二电极被设计为漏极或者源极，第三电极被设计为栅极；

形成栅绝缘层的材料为铁电材料。

作为本发明的进一步改进，所述形成图形化的绝缘层和第二电极的步骤包括：

在第一电极表面形成覆盖第一电极的绝缘层；

在绝缘层表面形成图形化的第二电极，该第二电极覆盖部分绝缘层；

刻蚀第二电极和未被第二电极覆盖的绝缘层，暴露出第一电极。

作为本发明的进一步改进，所述图形化的第二电极是通过掩模板的方式沉积形成。

作为本发明的进一步改进，所述形成图形化的绝缘层和第二电极的步骤包括：

在第一电极表面形成覆盖第一电极的绝缘层；

在绝缘层表面形成覆盖绝缘层的第二电极层；

形成图形化的绝缘层和第二电极，暴露出第一电极。

作为本发明的进一步改进，所述形成图形化的绝缘层和第二电极，暴露出第一电包括涂光刻胶，曝光，显影，刻蚀，去光刻胶的步骤。

作为本发明的进一步改进，所述铁电材料包括聚偏氟乙烯(PVDF)或其共聚物、氧化锆铪(HZO)、锆钛酸铅(PZT)、铁酸铋(BFO)、铌镁酸铅—钛酸铅(PMNPT)或钛酸钡(BTO)中的至少一种。