本發(fā)明涉及一種晶體管及其制備方法，尤其是一種鐵電場效應晶體管及其制備方法。

背景技術：

電子信息產(chǎn)業(yè)對于擴大社會就業(yè)、推動經(jīng)濟增長、增強國際競爭力和維護國家安全具有極其重要的作用。存儲器，作為信息計算和存儲的基石，肩負著各國信息安全的重任，其發(fā)展所需的新材料、新結(jié)構和新工藝一直都被各半導體強國列入重點發(fā)展對象。鐵電存儲器是最具潛力的新型存儲器之一，采用鐵電薄膜作為存儲介質(zhì)，通過微電子工藝技術與半導體集成所制成的非揮發(fā)性存儲器。與傳統(tǒng)的存儲器如flash相比，鐵電存儲器具備高的讀寫速度、抗疲勞性能突出、低功耗以及優(yōu)異的抗輻射性能等優(yōu)點，已經(jīng)在許多領域已經(jīng)得到了應用。作為其組成單元的鐵電場效應晶體管，則已經(jīng)成為目前器件研究領域的重要研究課題。然而，傳統(tǒng)鐵電存儲器存在的主要問題是：(1)feram存儲密度低，目前最大容量是128mbit；(2)與硅工藝平臺不兼容；一方面，由于傳統(tǒng)鈣鈦礦結(jié)構的鐵電薄膜材料中含有高化學活性重金屬離子，而重金屬離子是導致集成電路失效的一個致命的污染源；另一方面，傳統(tǒng)鐵電薄膜的制備溫度較高，這在提高了工藝難度的同時，也增加了鐵電薄膜與硅集成電路的交叉污染。目前交叉污染問題主要是通過建立鐵電存儲器專用生產(chǎn)線和增加工序保護元件襯底來解決。這種解決途徑不僅提高了鐵電存儲器的研制門檻，而且還增加了芯片的制造成本。(3)fefet的保持性能沒有達到商業(yè)化要求。由于傳統(tǒng)鈣鈦礦結(jié)構的鐵電薄膜被直接制備于硅襯底上時，很容易在鐵電薄膜材料與硅襯底之間形成缺陷非常多的界面層，界面缺陷會消耗鐵電薄膜的極化電荷，導致fefet的保持性能非常差。

電子科技大學在申請?zhí)枮?00710048216.5的專利“鐵電場效應晶體管存儲器件結(jié)構及制備方法”中公開了一種mfpis結(jié)構的鐵電場效應晶體管存儲器件。該晶體管單元結(jié)構為：上電極、源區(qū)和漏區(qū)，從上到下各層依次為：pzt鐵電薄膜、多晶硅、絕緣層、阱和si基片，上電極位于pzt鐵電薄膜上。該晶體管克服了一般鐵電存儲效應器件界面性差、工作電壓高的缺點，并具有良好的存儲性能。但pzt材料為含pb鐵電材料，會造成存儲器的鉛污染，與現(xiàn)有綠色工藝無法兼容。

中國科學院上海技術物理研究所在申請?zhí)枮?01410546599.9的專利“一種基于二硫化鉬薄膜的pvdf基鐵電場效應管的制備方法”中公開了一種基于二硫化鉬薄膜的pvdf基鐵電場效應管的制備方法。該晶體管單元結(jié)構為：在熱氧化生長sio2的si襯底上制備mos2薄膜，然后采用光刻、liftoff方法刻蝕出場效應管結(jié)構的源漏電極，然后將聚偏氟乙烯基有機鐵電聚合物薄膜轉(zhuǎn)移至有源漏電極的mos2薄膜上，經(jīng)過退火處理，去除界面殘留溶劑及保證薄膜具有良好結(jié)晶特性。最后再通過光刻、刻蝕方法制備金屬柵電極從而制備完成mos2鐵電場效應晶體管器件。該晶體管實現(xiàn)了方法及工藝簡單，為研究鐵電極化調(diào)控mos2的電子輸運特性以及相關光電、存儲器件提供了保證。但是pvdf為有機材料，其與現(xiàn)有的場效應晶體管制備工藝無法兼容。

技術實現(xiàn)要素：

基于此，本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的不足之處而提供一種兼容現(xiàn)有工藝、功耗低、保持性能好的鐵電場效應晶體管。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術方案為：一種鐵電場效應晶體管，包括：

襯底；

在所述襯底上形成的源極區(qū)；

在所述襯底上且同所述源極區(qū)分離形成的漏極區(qū)；

在所述襯底上且在所述源極區(qū)和所述漏極區(qū)之間形成的絕緣層；

在所述絕緣層上形成的鐵電薄膜層；

在所述鐵電薄膜層上形成的柵電極；

在所述源極區(qū)上形成的源電極；

以及

在所述漏極區(qū)上形成的漏電極。

優(yōu)選地，所述鐵電薄膜層由氧化鉿基材料組成，所述氧化鉿基材料為zr摻雜hfo2材料、si摻雜hfo2材料、al摻雜hfo2材料、y摻雜hfo2材料中的至少一種。

非中心對稱的正交相氧化鉿及其摻雜系列材料具有鐵電性，氧化鉿基鐵電薄膜在10nm(甚至<10nm)仍可保持優(yōu)異的鐵電性，在130nm以下工藝節(jié)點及3d結(jié)構的鐵電存儲器方面展現(xiàn)了巨大的潛力。氧化鉿基鐵電材料與傳統(tǒng)鐵電材料相比，具有更高的熱穩(wěn)定性、綠色環(huán)保、介質(zhì)層薄、可微型化能力強、漏電流小。

優(yōu)選地，所述鐵電薄膜層的厚度為5nm～30nm。鐵電薄膜層在該厚度范圍，對于形成具有鐵電特性的正交相的氧化鉿及其摻雜氧化鉿有利。

優(yōu)選地，所述襯底由硅材料組成。

優(yōu)選地，所述絕緣層由hfn材料組成。引入hfn作為緩沖層，和摻雜鐵電氧化鉿界面匹配良好，且該緩沖層能有效地抑制氧的擴散，從而減少由于氧缺陷造成的漏電流，所用淀積薄膜的工藝可以為脈沖激光沉積、磁控濺射和原子層沉積中的一種。

優(yōu)選地，所述柵電極的厚度為10nm～100nm。

優(yōu)選地，所述源電極的厚度為10nm～120nm，所述漏電極的厚度為10nm～120nm。

同時，本發(fā)明還提供一種上述鐵電場效應晶體管的制備方法，包括如下步驟：

(1)在襯底上形成源極層和漏極層；

(2)采用離子注入工藝，對步驟(1)中的源極層和漏極層進行離子注入，形成源極區(qū)和漏極區(qū)；

(3)對步驟(2)所得源極區(qū)和漏極區(qū)進行激活處理，得到源極和漏極；

(4)在經(jīng)過步驟(3)處理后的襯底上淀積絕緣層；

(5)在步驟(4)中的絕緣層上淀積鐵電薄膜層；

(6)在步驟(5)中的鐵電薄膜層上淀積柵金屬，得到柵電極；

(7)去除源極區(qū)和漏極區(qū)上的絕緣層、鐵電薄膜層及柵電極；

(8)在經(jīng)過步驟(7)處理后的源極和漏極上淀積金屬，形成源電極和漏電極，即得所述鐵電場效應晶體管。

優(yōu)選地，所述步驟(1)和步驟(7)中采用光刻工藝。所述光刻工藝為本領域所公認有效的光刻工藝即可。

優(yōu)選地，所述步驟(2)中，離子注入工藝的條件為：若源極區(qū)和漏極區(qū)為p+型源極區(qū)和p+型漏極區(qū)，注入能量為20～25kev、劑量為10¹⁸cm^-3的bf²⁺離子；若源極區(qū)和漏極區(qū)為n+型源極區(qū)和n+型漏極區(qū)，注入能量為30～35kev、劑量為10¹⁹cm^-3的31p⁺離子。

優(yōu)選地，所述步驟(3)中激活處理的過程為：在900℃～1000℃下對步驟(2)中的源極區(qū)和漏極區(qū)進行熱退火處理5min。

步驟(4)磁控濺射溫度為室溫，得到無定形的絕緣層，有利于后面工藝中的氧化鉿退火結(jié)晶形成具有鐵電特性的正交相，且可以減少柵漏電流。

優(yōu)選地，所述步驟(5)中采用的是原子層沉積工藝，所述原子層淀積工藝的溫度為200℃～300℃。此原子層淀積工藝溫度范圍，是氧化鉿及其摻雜氧化鉿工藝窗口溫度，低于或高于該范圍，不利于氧化鉿及其摻雜氧化鉿的附著生長。

優(yōu)選地，所述步驟(6)和步驟(8)中，采用磁控濺射工藝，所述磁控濺射工藝的溫度為室溫。

優(yōu)選地，所述步驟(6)和步驟(8)中的柵金屬為tin。

優(yōu)選地，所述步驟(7)中采用光刻和刻蝕工藝。

相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明的有益效果為：

第一、本發(fā)明晶體管的制備工藝步驟，與現(xiàn)有si工藝兼容性好，并且無毒、無害、綠色環(huán)保、成分簡單、熱穩(wěn)定性良好、均勻生長薄膜的工藝容易控制，可廣泛應用于集成電路中鐵電存儲器領域中。

第二、本發(fā)明采用了氧化鉿基鐵電薄膜，其在10nm(甚至<10nm)仍可保持優(yōu)異的鐵電性，而且其禁帶寬度大，不易漏電與擊穿，從而降低晶體管工作時產(chǎn)生的功耗。

第三、本發(fā)明采用了hfn絕緣層材料，hfn絕緣材料較高的介電常數(shù)和抑制氧擴散的特性，可以減少的漏電流，提高鐵電場效應晶體管保持性。

第四、由于本發(fā)明采用了gate-last工藝制備，是用于制作金屬柵極結(jié)構的一種工藝技術，這種技術的特點是在對硅片進行漏/源區(qū)離子注入操作以及隨后的高溫退火步驟完成之后再形成金屬柵極，可以避免在制作絕緣層、鐵電氧化鉿和制作金屬柵極的材料必須經(jīng)受漏源極退火步驟的高溫，進一步提高了鐵電場效應晶體管的性能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述鐵電場效應晶體管的一種剖面結(jié)構圖；

圖2為本發(fā)明所述鐵電場效應晶體管制作方法的一種流程圖；

其中，1、襯底；2、絕緣層；3、鐵電薄膜層；4、柵電極；5、源電極；6、源極區(qū)；7、漏極區(qū)；8、漏電極。

具體實施方式

為更好的說明本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點，下面將結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。

實施例1

本發(fā)明所述鐵電場效應晶體管的一種實施例，本實施例所述鐵電場效應晶體管的一種剖面結(jié)構圖如附圖1所示，包括：

襯底1；

在襯底1上形成的源極區(qū)6；

在襯底1上且同源極區(qū)6分離形成的漏極區(qū)7；

在襯底1上且在源極區(qū)6和漏極區(qū)7之間形成的絕緣層2；

在絕緣層2上形成的鐵電薄膜層3；

在鐵電薄膜層3上形成的柵電極4；

在源極區(qū)6上形成的源電極5；

以及

在漏極區(qū)7上形成的漏電極8。

其中，鐵電薄膜層3由氧化鉿基材料組成，所述氧化鉿基材料為zr摻雜hfo2材料，鐵電薄膜層3的厚度為5nm；襯底1由硅材料組成；絕緣層2由hfn材料組成；柵電極4的厚度為10nm；源電極6的厚度為10nm，漏電極7的厚度為10nm。

本實施例所述鐵電場效應晶體管的一種制備方法，包括如下步驟：

步驟1、光刻形成源漏區(qū)：

利用光刻工藝，在襯底上形成源極層、漏極層，所采用的光刻工藝是365nmi線工藝，圖2(a)為襯底的結(jié)構示意圖；

步驟2、摻雜形成源極區(qū)、漏極區(qū)：

對源極層和漏極層進行離子注入，形成源極區(qū)和漏極區(qū)，形成p+型源極區(qū)和p+型漏極區(qū)需注入能量為20kev、劑量為10¹⁸cm^-3的bf2⁺離子，形成n+型源極區(qū)和n+型漏極區(qū)需注入能量為30kev、劑量為10¹⁹cm^-3的p(31)⁺離子；

步驟3、激活：

在900℃條件下對源極區(qū)和漏極區(qū)，熱退火5min進行激活處理，得到源極和漏極，圖2(b)為激活處理得到源極和漏極的結(jié)果示意圖；

步驟4、淀積絕緣層：

利用磁控濺射工藝，設置濺射溫度為室溫，在步驟3生成的源極和漏極上淀積hfn絕緣層，圖2(c)為淀積完hfn絕緣層的結(jié)果示意圖；

步驟5、淀積鐵電薄膜：

利用原子層淀積工藝，在溫度為280℃、壓強為15hpa的環(huán)境下，在步驟4淀積的hfn絕緣層上淀積鐵電薄膜，該鐵電薄膜的厚度為5nm，圖2(d)為淀積zr摻雜hfo2鐵電薄膜層后的結(jié)果示意圖；

步驟6、淀積柵金屬：

利用磁控濺射工藝，在步驟5生成的摻雜鐵電hfo2上淀積tin，設置濺射溫度為室溫，淀積厚度為10nm的tin，圖2(e)為淀積柵金屬后的結(jié)果示意圖；

步驟7、光刻和刻蝕形成鐵電薄膜圖形：

利用光刻和刻蝕工藝，去掉源極區(qū)和漏極區(qū)上的絕緣層/鐵電薄膜/tin，形成絕緣層hfn，鐵電zr摻雜hfo2和柵電極，圖2(f)為光刻和刻蝕后的結(jié)果示意圖；

步驟8、淀積源、漏電極：

利用磁控濺射工藝，在步驟7生成的源極和漏極上淀積ni，再去掉步驟中柵電極上的光刻膠，完成晶體管的制作,圖2(g)為晶體管的制作完畢結(jié)果示意圖。

實施例2

本發(fā)明所述鐵電場效應晶體管的一種實施例，本實施例所述鐵電場效應晶體管的一種剖面結(jié)構圖如附圖1所示，包括：

襯底1；

在襯底1上形成的源極區(qū)6；

在襯底1上且同源極區(qū)6分離形成的漏極區(qū)7；

在襯底1上且在源極區(qū)6和漏極區(qū)7之間形成的絕緣層2；

在絕緣層2上形成的鐵電薄膜層3；

在鐵電薄膜層3上形成的柵電極4；

在源極區(qū)6上形成的源電極5；

以及

在漏極區(qū)7上形成的漏電極8。

其中，鐵電薄膜層3由氧化鉿基材料組成，所述氧化鉿基材料為si摻雜hfo2材料，鐵電薄膜層3的厚度為10nm；襯底1由硅材料組成；絕緣層2由hfn材料組成；柵電極4的厚度為30nm；源電極6的厚度為30nm，漏電極7的厚度為30nm。

本實施例所述鐵電場效應晶體管的一種制備方法，包括如下步驟：

步驟1、光刻形成源漏區(qū)：

利用光刻工藝，在襯底上形成源極層、漏極層，所采用的光刻工藝是365nmi線工藝；

步驟2、摻雜形成源極區(qū)、漏極區(qū)：

對源極層和漏極層進行離子注入，形成源極區(qū)和漏極區(qū)。形成p⁺型源極區(qū)和p⁺型漏極區(qū)需注入能量為25kev、劑量為10¹⁸cm^-3的bf2⁺離子，形成n⁺型源極區(qū)和n⁺型漏極區(qū)需注入能量為35kev、劑量為10¹⁹cm^-3的p(31)⁺離子；

步驟3、激活：

在900℃條件下對源極區(qū)和漏極區(qū)，熱退火5min進行激活處理，得到源極和漏極，圖2(b)為激活處理得到源極和漏極的結(jié)果示意圖；

步驟4、淀積絕緣層：

利用磁控濺射工藝，設置濺射溫度為室溫，在步驟3生成的源極和漏極上淀積hfn絕緣層，圖2(c)為淀積完hfn絕緣層的結(jié)果示意圖；

步驟5、淀積鐵電薄膜：

利用原子層淀積工藝，在溫度為200℃，壓強為15hpa的環(huán)境下，在步驟4淀積的hfn絕緣層上淀積鐵電薄膜，該鐵電薄膜的厚度為10nm，圖2(d)為淀積si摻雜hfo2鐵電薄膜層后的結(jié)果示意圖；

步驟6、淀積柵金屬：

利用磁控濺射工藝，在步驟5生成的摻雜鐵電hfo2上淀積tin，設置濺射溫度為室溫，淀積厚度為30nm的tin，圖2(e)為淀積柵金屬后的結(jié)果示意圖；

步驟7、光刻和刻蝕形成鐵電薄膜圖形：

利用光刻和刻蝕工藝，去掉源極區(qū)和漏極區(qū)上的絕緣層/鐵電薄膜/tin，形成絕緣層hfn，鐵電si摻雜hfo2和柵電極，圖2(f)為光刻和刻蝕后的結(jié)果示意圖；

步驟8、淀積源、漏電極：

利用磁控濺射工藝，在步驟7生成的源極和漏極上淀積ni，再去掉步驟中柵電極上的光刻膠，完成晶體管的制作,圖2(g)為晶體管的制作完畢結(jié)果示意圖。

實施例3

本發(fā)明所述鐵電場效應晶體管的一種實施例，本實施例所述鐵電場效應晶體管的一種剖面結(jié)構圖如附圖1所示，包括：

襯底1；

在襯底1上形成的源極區(qū)6；

在襯底1上且同源極區(qū)6分離形成的漏極區(qū)7；

在襯底1上且在源極區(qū)6和漏極區(qū)7之間形成的絕緣層2；

在絕緣層2上形成的鐵電薄膜層3；

在鐵電薄膜層3上形成的柵電極4；

在源極區(qū)6上形成的源電極5；

以及

在漏極區(qū)7上形成的漏電極8。

其中，鐵電薄膜層3由氧化鉿基材料組成，所述氧化鉿基材料為al摻雜hfo2材料，鐵電薄膜層3的厚度為15nm；襯底1由硅材料組成；絕緣層2由hfn材料組成；柵電極4的厚度為50nm；源電極6的厚度為40nm，漏電極7的厚度為40nm。

本實施例所述鐵電場效應晶體管的一種制備方法，包括如下步驟：

步驟1、光刻形成源漏區(qū)：

利用光刻工藝，在襯底上形成源極層，漏極層，所采用的光刻工藝是365nmi線工藝；

步驟2、摻雜形成源極區(qū)、漏極區(qū)：

對源極層和漏極層進行離子注入，形成源極區(qū)和漏極區(qū)，形成p⁺型源極區(qū)和p⁺型漏極區(qū)需注入能量為22kev、劑量為10¹⁸cm^-3的bf2⁺離子，形成n⁺型源極區(qū)和n⁺型漏極區(qū)需注入能量為31kev、劑量為10¹⁹cm^-3的p(31)⁺離子；

步驟3、激活：

在920℃條件下對源極區(qū)和漏極區(qū)，熱退火5min進行激活處理，得到源極和漏極，圖2(b)為激活處理得到源極和漏極的結(jié)果示意圖；

步驟4、淀積絕緣層：

利用磁控濺射工藝，設置濺射溫度為室溫，在步驟3生成的源極和漏極上淀積hfn絕緣層，圖2(c)為淀積完hfn絕緣層的結(jié)果示意圖；

步驟5、淀積鐵電薄膜：

利用原子層淀積工藝，在溫度為230℃，壓強為15hpa的環(huán)境下，在步驟4淀積的hfn絕緣層上淀積鐵電薄膜，該鐵電薄膜的厚度為15nm，圖2(d)為淀積al摻雜hfo2鐵電薄膜層后的結(jié)果示意圖；

步驟6、淀積柵金屬：

利用磁控濺射工藝，在步驟5生成的摻雜鐵電hfo2上淀積tin，設置濺射溫度為室溫，淀積厚度為50nm的tin，圖2(e)為淀積柵金屬后的結(jié)果示意圖；

步驟7、光刻和刻蝕形成鐵電薄膜圖形：

利用光刻和刻蝕工藝，去掉源極區(qū)和漏極區(qū)上的絕緣層/鐵電薄膜/tin，形成絕緣層hfn，鐵電al摻雜hfo2和柵電極，圖2(f)為光刻和刻蝕后的結(jié)果示意圖；

步驟8、淀積源、漏電極：

利用磁控濺射工藝，在步驟7生成的源極和漏極上淀積ni，再去掉步驟中柵電極上的光刻膠，完成晶體管的制作,圖2(g)為晶體管的制作完畢結(jié)果示意圖。

實施例4

本發(fā)明所述鐵電場效應晶體管的一種實施例，本實施例所述鐵電場效應晶體管的一種剖面結(jié)構圖如附圖1所示，包括：

襯底1；

在襯底1上形成的源極區(qū)6；

在襯底1上且同源極區(qū)6分離形成的漏極區(qū)7；

在襯底1上且在源極區(qū)6和漏極區(qū)7之間形成的絕緣層2；

在絕緣層2上形成的鐵電薄膜層3；

在鐵電薄膜層3上形成的柵電極4；

在源極區(qū)6上形成的源電極5；

以及

在漏極區(qū)7上形成的漏電極8。

其中，鐵電薄膜層3由氧化鉿基材料組成，所述氧化鉿基材料為y摻雜hfo2材料，鐵電薄膜層3的厚度為20nm；襯底1由硅材料組成；絕緣層2由hfn材料組成；柵電極4的厚度為70nm；源電極6的厚度為50nm，漏電極7的厚度為50nm。

本實施例所述鐵電場效應晶體管的一種制備方法，包括如下步驟：

步驟1、光刻形成源漏區(qū)：

利用光刻工藝，在襯底上形成源極層，漏極層，所采用的光刻工藝是365nmi線工藝；

步驟2、摻雜形成源極區(qū)、漏極區(qū)：

對源極層和漏極層進行離子注入，形成源極區(qū)和漏極區(qū)。形成p+型源極區(qū)和p+型漏極區(qū)需注入能量為23kev、劑量為10¹⁸cm^-3的bf²⁺離子，形成n+型源極區(qū)和n+型漏極區(qū)需注入能量為33kev、劑量為10¹⁹cm^-3的p(31)+離子；

步驟3、激活：

在940℃條件下對源極區(qū)和漏極區(qū)，熱退火5min進行激活處理，得到源極和漏極，圖2(b)為激活處理得到源極和漏極的結(jié)果示意圖；

步驟4、淀積絕緣層：

利用磁控濺射工藝，設置濺射溫度為280℃，在步驟3生成的源極和漏極上淀積hfn絕緣層，圖2(c)為淀積完hfn絕緣層的結(jié)果示意圖；

步驟5、淀積鐵電薄膜：

利用原子層淀積工藝，在溫度為250℃，壓強為15hpa的環(huán)境下，在步驟4淀積的hfn絕緣層上淀積鐵電薄膜,該鐵電薄膜的厚度為20nm，圖2(d)為淀積al摻雜hfo2鐵電薄膜層后的結(jié)果示意圖；

步驟6、淀積柵金屬：

利用磁控濺射工藝，在步驟5生成的摻雜鐵電hfo2上淀積tin，設置濺射溫度為室溫，淀積厚度為70nm的tin，圖2(e)為淀積柵金屬后的結(jié)果示意圖；

步驟7、光刻和刻蝕形成鐵電薄膜圖形：

利用光刻和刻蝕工藝，去掉源極區(qū)和漏極區(qū)上的絕緣層/鐵電薄膜/tin，形成絕緣層hfn，鐵電al摻雜hfo2和柵電極，圖2(f)為光刻和刻蝕后的結(jié)果示意圖；

步驟8、淀積源、漏電極：

利用磁控濺射工藝，在步驟7生成的源極和漏極上淀積ni，再去掉步驟中柵電極上的光刻膠，完成晶體管的制作,圖2(g)為晶體管的制作完畢結(jié)果示意圖。

實施例5

本發(fā)明所述鐵電場效應晶體管的一種實施例，本實施例所述鐵電場效應晶體管的一種剖面結(jié)構圖如附圖1所示，包括：

襯底1；

在襯底1上形成的源極區(qū)6；

在襯底1上且同源極區(qū)6分離形成的漏極區(qū)7；

在襯底1上且在源極區(qū)6和漏極區(qū)7之間形成的絕緣層2；

在絕緣層2上形成的鐵電薄膜層3；

在鐵電薄膜層3上形成的柵電極4；

在源極區(qū)6上形成的源電極5；

以及

在漏極區(qū)7上形成的漏電極8。

其中，鐵電薄膜層3由氧化鉿基材料組成，所述氧化鉿基材料為zr摻雜hfo2材料，鐵電薄膜層3的厚度為25nm；襯底1由硅材料組成；絕緣層2由hfn材料組成；柵電極4的厚度為90nm；源電極6的厚度為70nm，漏電極7的厚度為70nm。

本實施例所述鐵電場效應晶體管的一種制備方法，包括如下步驟：

步驟1、光刻形成源漏區(qū)：

利用光刻工藝，在襯底上形成源極層，漏極層，所采用的光刻工藝是365nmi線工藝；

步驟2、摻雜形成源極區(qū)、漏極區(qū)：

在源極區(qū)和漏極區(qū)中注入能量為30kev、劑量為10¹⁹cm^-3的p(31)⁺離子，形成n⁺型源極區(qū)和n⁺型漏極區(qū)；

步驟3、激活：

在960℃條件下對源極區(qū)和漏極區(qū)，熱退火5min進行激活處理，得到源極和漏極，圖2(b)為激活處理得到源極和漏極的結(jié)果示意圖；

步驟4、淀積絕緣層：

利用磁控濺射工藝，設置濺射溫度為室溫，在步驟3生成的源極和漏極上淀積hfn絕緣層，圖2(c)為淀積完hfn絕緣層的結(jié)果示意圖；

步驟5、淀積鐵電薄膜：

利用原子層淀積工藝，在溫度為270℃，壓強為15hpa的環(huán)境下，在步驟4淀積的hfn絕緣層上淀積鐵電薄膜,該鐵電薄膜的厚度為25nm，圖2(d)為淀積zr摻雜hfo2鐵電薄膜層后的結(jié)果示意圖；

步驟6、淀積柵金屬：

利用磁控濺射工藝，在步驟5生成的摻雜鐵電hfo2上淀積tin，設置濺射溫度為室溫，淀積厚度為90nm的tin，圖2(e)為淀積柵金屬后的結(jié)果示意圖；

步驟7、光刻和刻蝕形成鐵電薄膜圖形：

利用光刻和刻蝕工藝，去掉源極區(qū)和漏極區(qū)上的絕緣層/鐵電薄膜/tin，形成絕緣層hfn，鐵電zr摻雜hfo2和柵電極，圖2(f)為光刻和刻蝕后的結(jié)果示意圖；

步驟8、淀積源、漏電極：

利用磁控濺射工藝，在步驟7生成的源極和漏極上淀積ni，再去掉步驟中柵電極上的光刻膠，完成晶體管的制作,圖2(g)為晶體管的制作完畢結(jié)果示意圖。

實施例6

本發(fā)明所述鐵電場效應晶體管的一種實施例，本實施例所述鐵電場效應晶體管的一種剖面結(jié)構圖如附圖1所示，包括：

襯底1；

在襯底1上形成的源極區(qū)6；

在襯底1上且同源極區(qū)6分離形成的漏極區(qū)7；

在襯底1上且在源極區(qū)6和漏極區(qū)7之間形成的絕緣層2；

在絕緣層2上形成的鐵電薄膜層3；

在鐵電薄膜層3上形成的柵電極4；

在源極區(qū)6上形成的源電極5；

以及

在漏極區(qū)7上形成的漏電極8。

其中，鐵電薄膜層3由氧化鉿基材料組成，所述氧化鉿基材料為si摻雜hfo2材料，鐵電薄膜層3的厚度為30nm；襯底1由硅材料組成；絕緣層2由hfn材料組成；柵電極4的厚度為100nm；源電極6的厚度為85nm，漏電極7的厚度為85nm。

本實施例所述鐵電場效應晶體管的一種制備方法，包括如下步驟：

步驟1、光刻形成源漏區(qū)：

利用光刻工藝，在襯底上形成源極層，漏極層，所采用的光刻工藝是365nmi線工藝；

步驟2、摻雜形成源極區(qū)、漏極區(qū)：

在源極區(qū)和漏極區(qū)中注入能量為30kev、劑量為10¹⁹cm^-3的p(31)⁺離子，形成n⁺型源極區(qū)和n⁺型漏極區(qū)；

步驟3、激活：

在980℃條件下對源極區(qū)和漏極區(qū)，熱退火5min進行激活處理，得到源極和漏極，圖2(b)為激活處理得到源極和漏極的結(jié)果示意圖；

步驟4、淀積絕緣層：

利用磁控濺射工藝，設置濺射溫度為室溫，在步驟3生成的源極和漏極上淀積hfn絕緣層，圖2(c)為淀積完hfn絕緣層的結(jié)果示意圖；

步驟5、淀積鐵電薄膜：

利用原子層淀積工藝，在溫度為290℃，壓強為15hpa的環(huán)境下，在步驟4淀積的hfn絕緣層上淀積鐵電薄膜,該鐵電薄膜的厚度為30nm，圖2(d)為淀積si:hfo2鐵電薄膜層后的結(jié)果示意圖；

步驟6、淀積柵金屬：

利用磁控濺射工藝，在步驟5生成的摻雜鐵電hfo2上淀積tin，設置濺射溫度為室溫，淀積厚度為100nm的tin，圖2(e)為淀積柵金屬后的結(jié)果示意圖；

步驟7、光刻和刻蝕形成鐵電薄膜圖形：

利用光刻和刻蝕工藝，去掉源極區(qū)和漏極區(qū)上的絕緣層/鐵電薄膜/tin，形成絕緣層hfn，鐵電si摻雜hfo2和柵電極，圖2(f)為光刻和刻蝕后的結(jié)果示意圖；

步驟8、淀積源、漏電極：

利用磁控濺射工藝，在步驟7生成的源極和漏極上淀積ni，再去掉步驟中柵電極上的光刻膠，完成晶體管的制作,圖2(g)為晶體管的制作完畢結(jié)果示意圖。

實施例7

本發(fā)明所述鐵電場效應晶體管的一種實施例，本實施例所述鐵電場效應晶體管的一種剖面結(jié)構圖如附圖1所示，包括：

襯底1；

在襯底1上形成的源極區(qū)6；

在襯底1上且同源極區(qū)6分離形成的漏極區(qū)7；

在襯底1上且在源極區(qū)6和漏極區(qū)7之間形成的絕緣層2；

在絕緣層2上形成的鐵電薄膜層3；

在鐵電薄膜層3上形成的柵電極4；

在源極區(qū)6上形成的源電極5；

以及

在漏極區(qū)7上形成的漏電極8。

其中，鐵電薄膜層3由氧化鉿基材料組成，所述氧化鉿基材料為al摻雜hfo2材料，鐵電薄膜層3的厚度為15nm；襯底1由硅材料組成；絕緣層2由hfn材料組成；柵電極4的厚度為80nm；源電極6的厚度為100nm，漏電極7的厚度為100nm。

本實施例所述鐵電場效應晶體管的一種制備方法，包括如下步驟：

步驟1、光刻形成源漏區(qū)：

利用光刻工藝，在襯底上形成源極層，漏極層，所采用的光刻工藝是365nmi線工藝；

步驟2、摻雜形成源極區(qū)、漏極區(qū)：

在源極區(qū)和漏極區(qū)中注入能量為30kev、劑量為10¹⁹cm^-3的p(31)⁺離子，形成n⁺型源極區(qū)和n⁺型漏極區(qū)；

步驟3、激活：

在1000℃條件下對源極區(qū)和漏極區(qū)，熱退火5min進行激活處理，得到源極和漏極，圖2(b)為激活處理得到源極和漏極的結(jié)果示意圖；

步驟4、淀積絕緣層：

利用磁控濺射工藝，設置濺射溫度為室溫，在步驟3生成的源極和漏極上淀積hfn絕緣層，圖2(c)為淀積完hfn絕緣層的結(jié)果示意圖；

步驟5、淀積鐵電薄膜：

利用原子層淀積工藝，在溫度為300℃，壓強為15hpa的環(huán)境下，在步驟4淀積的hfn絕緣層上淀積鐵電薄膜,該鐵電薄膜的厚度為15nm，圖2(d)為淀積al:hfo2鐵電薄膜層后的結(jié)果示意圖；

步驟6、淀積柵金屬：

利用磁控濺射工藝，在步驟5生成的摻雜鐵電hfo2上淀積tin，設置濺射溫度為室溫，淀積厚度為80nm的tin，圖2(e)為淀積柵金屬后的結(jié)果示意圖；

步驟7、光刻和刻蝕形成鐵電薄膜圖形：

利用光刻和刻蝕工藝，去掉源極區(qū)和漏極區(qū)上的絕緣層/鐵電薄膜/tin，形成絕緣層hfn，鐵電al摻雜hfo2和柵電極，圖2(f)為光刻和刻蝕后的結(jié)果示意圖；

步驟8、淀積源、漏電極：

利用磁控濺射工藝，在步驟7生成的源極和漏極上淀積ni，再去掉步驟中柵電極上的光刻膠，完成晶體管的制作,圖2(g)為晶體管的制作完畢結(jié)果示意圖。

實施例8

本發(fā)明所述鐵電場效應晶體管的一種實施例，本實施例所述鐵電場效應晶體管的一種剖面結(jié)構圖如附圖1所示，包括：

襯底1；

在襯底1上形成的源極區(qū)6；

在襯底1上且同源極區(qū)6分離形成的漏極區(qū)7；

在襯底1上且在源極區(qū)6和漏極區(qū)7之間形成的絕緣層2；

在絕緣層2上形成的鐵電薄膜層3；

在鐵電薄膜層3上形成的柵電極4；

在源極區(qū)6上形成的源電極5；

以及

在漏極區(qū)7上形成的漏電極8。

其中，鐵電薄膜層3由氧化鉿基材料組成，所述氧化鉿基材料為y摻雜hfo2材料，鐵電薄膜層3的厚度為20nm；襯底1由硅材料組成；絕緣層2由hfn材料組成；柵電極4的厚度為100nm；源電極6的厚度為120nm，漏電極7的厚度為120nm。

本實施例所述鐵電場效應晶體管的一種制備方法，包括如下步驟：

步驟1、光刻形成源漏區(qū)：

利用光刻工藝，在襯底上形成源極層、漏極層，所采用的光刻工藝是365nmi線工藝；

步驟2、摻雜形成源極區(qū)、漏極區(qū)：

在源極區(qū)和漏極區(qū)中注入能量為30kev、劑量為10¹⁹cm^-3的p(31)+離子，形成n+型源極區(qū)和n+型漏極區(qū)；

步驟3、激活：

在900℃條件下對源極區(qū)和漏極區(qū)，熱退火5min進行激活處理，得到源極和漏極，圖2(b)為激活處理得到源極和漏極的結(jié)果示意圖；

步驟4、淀積絕緣層：

利用磁控濺射工藝，設置濺射溫度為室溫，在步驟3生成的源極和漏極上淀積hfn絕緣層，圖2(c)為淀積完hfn絕緣層的結(jié)果示意圖；

步驟5、淀積鐵電薄膜：

利用原子層淀積工藝，在溫度為280℃，壓強為15hpa的環(huán)境下，在步驟4淀積的hfn絕緣層上淀積鐵電薄膜，該鐵電薄膜的厚度為20nm，圖2(d)為淀積y:hfo2鐵電薄膜層后的結(jié)果示意圖；

步驟6、淀積柵金屬：

利用磁控濺射工藝，在步驟5生成的摻雜鐵電hfo2上淀積tin，設置濺射溫度為室溫，淀積厚度為100nm的tin，圖2(e)為淀積柵金屬后的結(jié)果示意圖；

步驟7、光刻和刻蝕形成鐵電薄膜圖形：

利用光刻和刻蝕工藝，去掉源極區(qū)和漏極區(qū)上的絕緣層/鐵電薄膜/tin，形成絕緣層hfn，鐵電y摻雜hfo2和柵電極，圖2(f)為光刻和刻蝕后的結(jié)果示意圖；

步驟8、淀積源、漏電極：

利用磁控濺射工藝，在步驟7生成的源極和漏極上淀積ni，再去掉步驟中柵電極上的光刻膠，完成晶體管的制作,圖2(g)為晶體管的制作完畢結(jié)果示意圖。

最后所應當說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非對本發(fā)明保護范圍的限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明作了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的實質(zhì)和范圍。