一種鐵電場效應電晶體及其製備方法與流程

2024-03-31 07:26:05 1

本發明涉及一種電晶體及其製備方法，尤其是一種鐵電場效應電晶體及其製備方法。

背景技術：

電子信息產業對於擴大社會就業、推動經濟增長、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，其發展所需的新材料、新結構和新工藝一直都被各半導體強國列入重點發展對象。鐵電存儲器是最具潛力的新型存儲器之一，採用鐵電薄膜作為存儲介質，通過微電子工藝技術與半導體集成所製成的非揮發性存儲器。與傳統的存儲器如flash相比，鐵電存儲器具備高的讀寫速度、抗疲勞性能突出、低功耗以及優異的抗輻射性能等優點，已經在許多領域已經得到了應用。作為其組成單元的鐵電場效應電晶體，則已經成為目前器件研究領域的重要研究課題。然而，傳統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)與矽工藝平臺不兼容；一方面，由於傳統鈣鈦礦結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汙染源；另一方面，傳統鐵電薄膜的製備溫度較高，這在提高了工藝難度的同時，也增加了鐵電薄膜與矽集成電路的交叉汙染。目前交叉汙染問題主要是通過建立鐵電存儲器專用生產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製門檻，而且還增加了晶片的製造成本。(3)fefet的保持性能沒有達到商業化要求。由於傳統鈣鈦礦結構的鐵電薄膜被直接製備於矽襯底上時，很容易在鐵電薄膜材料與矽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號為200710048216.5的專利「鐵電場效應電晶體存儲器件結構及製備方法」中公開了一種mfpis結構的鐵電場效應電晶體存儲器件。該電晶體單元結構為：上電極、源區和漏區，從上到下各層依次為：pzt鐵電薄膜、多晶矽、絕緣層、阱和si基片，上電極位於pzt鐵電薄膜上。該電晶體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，並具有良好的存儲性能。但pzt材料為含pb鐵電材料，會造成存儲器的鉛汙染，與現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號為201410546599.9的專利「一種基於二硫化鉬薄膜的pvdf基鐵電場效應管的製備方法」中公開了一種基於二硫化鉬薄膜的pvdf基鐵電場效應管的製備方法。該電晶體單元結構為：在熱氧化生長sio2的si襯底上製備mos2薄膜，然後採用光刻、liftoff方法刻蝕出場效應管結構的源漏電極，然後將聚偏氟乙烯基有機鐵電聚合物薄膜轉移至有源漏電極的mos2薄膜上，經過退火處理，去除界面殘留溶劑及保證薄膜具有良好結晶特性。最後再通過光刻、刻蝕方法製備金屬柵電極從而製備完成mos2鐵電場效應電晶體器件。該電晶體實現了方法及工藝簡單，為研究鐵電極化調控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，其與現有的場效應電晶體製備工藝無法兼容。

技術實現要素：

基於此，本發明的目的在於克服上述現有技術的不足之處而提供一種兼容現有工藝、功耗低、保持性能好的鐵電場效應電晶體。

為實現上述目的，本發明所採取的技術方案為：一種鐵電場效應電晶體，包括：

襯底；

在所述襯底上形成的源極區；

在所述襯底上且同所述源極區分離形成的漏極區；

在所述襯底上且在所述源極區和所述漏極區之間形成的絕緣層；

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；

在所述源極區上形成的源電極；

以及

在所述漏極區上形成的漏電極。

優選地，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)仍可保持優異的鐵電性，在130nm以下工藝節點及3d結構的鐵電存儲器方面展現了巨大的潛力。氧化鉿基鐵電材料與傳統鐵電材料相比，具有更高的熱穩定性、綠色環保、介質層薄、可微型化能力強、漏電流小。

優選地，所述鐵電薄膜層的厚度為5nm～30nm。鐵電薄膜層在該厚度範圍，對於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。

優選地，所述襯底由矽材料組成。

優選地，所述絕緣層由hfn材料組成。引入hfn作為緩衝層，和摻雜鐵電氧化鉿界面匹配良好，且該緩衝層能有效地抑制氧的擴散，從而減少由於氧缺陷造成的漏電流，所用澱積薄膜的工藝可以為脈衝雷射沉積、磁控濺射和原子層沉積中的一種。

優選地，所述柵電極的厚度為10nm～100nm。

優選地，所述源電極的厚度為10nm～120nm，所述漏電極的厚度為10nm～120nm。

同時，本發明還提供一種上述鐵電場效應電晶體的製備方法，包括如下步驟：

(1)在襯底上形成源極層和漏極層；

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

(3)對步驟(2)所得源極區和漏極區進行激活處理，得到源極和漏極；

(4)在經過步驟(3)處理後的襯底上澱積絕緣層；

(5)在步驟(4)中的絕緣層上澱積鐵電薄膜層；

(6)在步驟(5)中的鐵電薄膜層上澱積柵金屬，得到柵電極；

(7)去除源極區和漏極區上的絕緣層、鐵電薄膜層及柵電極；

(8)在經過步驟(7)處理後的源極和漏極上澱積金屬，形成源電極和漏電極，即得所述鐵電場效應電晶體。

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

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

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

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

優選地，所述步驟(5)中採用的是原子層沉積工藝，所述原子層澱積工藝的溫度為200℃～300℃。此原子層澱積工藝溫度範圍，是氧化鉿及其摻雜氧化鉿工藝窗口溫度，低於或高於該範圍，不利於氧化鉿及其摻雜氧化鉿的附著生長。

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

優選地，所述步驟(6)和步驟(8)中的柵金屬為tin。

優選地，所述步驟(7)中採用光刻和刻蝕工藝。

相對於現有技術，本發明的有益效果為：

第一、本發明電晶體的製備工藝步驟，與現有si工藝兼容性好，並且無毒、無害、綠色環保、成分簡單、熱穩定性良好、均勻生長薄膜的工藝容易控制，可廣泛應用於集成電路中鐵電存儲器領域中。

第二、本發明採用了氧化鉿基鐵電薄膜，其在10nm(甚至<10nm)仍可保持優異的鐵電性，而且其禁帶寬度大，不易漏電與擊穿，從而降低電晶體工作時產生的功耗。

第三、本發明採用了hfn絕緣層材料，hfn絕緣材料較高的介電常數和抑制氧擴散的特性，可以減少的漏電流，提高鐵電場效應電晶體保持性。

第四、由於本發明採用了gate-last工藝製備，是用於製作金屬柵極結構的一種工藝技術，這種技術的特點是在對矽片進行漏/源區離子注入操作以及隨後的高溫退火步驟完成之後再形成金屬柵極，可以避免在製作絕緣層、鐵電氧化鉿和製作金屬柵極的材料必須經受漏源極退火步驟的高溫，進一步提高了鐵電場效應電晶體的性能。

附圖說明

圖1為本發明所述鐵電場效應電晶體的一種剖面結構圖；

圖2為本發明所述鐵電場效應電晶體製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；7、漏極區；8、漏電極。

具體實施方式

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

實施例1

本發明所述鐵電場效應電晶體的一種實施例，本實施例所述鐵電場效應電晶體的一種剖面結構圖如附圖1所示，包括：

襯底1；

在襯底1上形成的源極區6；

在襯底1上且同源極區6分離形成的漏極區7；

在襯底1上且在源極區6和漏極區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6上形成的源電極5；

以及

在漏極區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由矽材料組成；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電晶體的一種製備方法，包括如下步驟：

步驟1、光刻形成源漏區：

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

步驟2、摻雜形成源極區、漏極區：

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

步驟3、激活：

在900℃條件下對源極區和漏極區，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果示意圖；

步驟4、澱積絕緣層：

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澱積hfn絕緣層，圖2(c)為澱積完hfn絕緣層的結果示意圖；

步驟5、澱積鐵電薄膜：

利用原子層澱積工藝，在溫度為280℃、壓強為15hpa的環境下，在步驟4澱積的hfn絕緣層上澱積鐵電薄膜，該鐵電薄膜的厚度為5nm，圖2(d)為澱積zr摻雜hfo2鐵電薄膜層後的結果示意圖；

步驟6、澱積柵金屬：

利用磁控濺射工藝，在步驟5生成的摻雜鐵電hfo2上澱積tin，設置濺射溫度為室溫，澱積厚度為10nm的tin，圖2(e)為澱積柵金屬後的結果示意圖；

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，去掉源極區和漏極區上的絕緣層/鐵電薄膜/tin，形成絕緣層hfn，鐵電zr摻雜hfo2和柵電極，圖2(f)為光刻和刻蝕後的結果示意圖；

步驟8、澱積源、漏電極：

利用磁控濺射工藝，在步驟7生成的源極和漏極上澱積ni，再去掉步驟中柵電極上的光刻膠，完成電晶體的製作,圖2(g)為電晶體的製作完畢結果示意圖。

實施例2

本發明所述鐵電場效應電晶體的一種實施例，本實施例所述鐵電場效應電晶體的一種剖面結構圖如附圖1所示，包括：

襯底1；

在襯底1上形成的源極區6；

在襯底1上且同源極區6分離形成的漏極區7；

在襯底1上且在源極區6和漏極區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6上形成的源電極5；

以及

在漏極區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由矽材料組成；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電晶體的一種製備方法，包括如下步驟：

步驟1、光刻形成源漏區：

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

步驟2、摻雜形成源極區、漏極區：

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

步驟3、激活：

在900℃條件下對源極區和漏極區，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果示意圖；

步驟4、澱積絕緣層：

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澱積hfn絕緣層，圖2(c)為澱積完hfn絕緣層的結果示意圖；

步驟5、澱積鐵電薄膜：

利用原子層澱積工藝，在溫度為200℃，壓強為15hpa的環境下，在步驟4澱積的hfn絕緣層上澱積鐵電薄膜，該鐵電薄膜的厚度為10nm，圖2(d)為澱積si摻雜hfo2鐵電薄膜層後的結果示意圖；

步驟6、澱積柵金屬：

利用磁控濺射工藝，在步驟5生成的摻雜鐵電hfo2上澱積tin，設置濺射溫度為室溫，澱積厚度為30nm的tin，圖2(e)為澱積柵金屬後的結果示意圖；

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，去掉源極區和漏極區上的絕緣層/鐵電薄膜/tin，形成絕緣層hfn，鐵電si摻雜hfo2和柵電極，圖2(f)為光刻和刻蝕後的結果示意圖；

步驟8、澱積源、漏電極：

利用磁控濺射工藝，在步驟7生成的源極和漏極上澱積ni，再去掉步驟中柵電極上的光刻膠，完成電晶體的製作,圖2(g)為電晶體的製作完畢結果示意圖。

實施例3

本發明所述鐵電場效應電晶體的一種實施例，本實施例所述鐵電場效應電晶體的一種剖面結構圖如附圖1所示，包括：

襯底1；

在襯底1上形成的源極區6；

在襯底1上且同源極區6分離形成的漏極區7；

在襯底1上且在源極區6和漏極區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6上形成的源電極5；

以及

在漏極區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由矽材料組成；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電晶體的一種製備方法，包括如下步驟：

步驟1、光刻形成源漏區：

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

步驟2、摻雜形成源極區、漏極區：

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

步驟3、激活：

在920℃條件下對源極區和漏極區，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果示意圖；

步驟4、澱積絕緣層：

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澱積hfn絕緣層，圖2(c)為澱積完hfn絕緣層的結果示意圖；

步驟5、澱積鐵電薄膜：

利用原子層澱積工藝，在溫度為230℃，壓強為15hpa的環境下，在步驟4澱積的hfn絕緣層上澱積鐵電薄膜，該鐵電薄膜的厚度為15nm，圖2(d)為澱積al摻雜hfo2鐵電薄膜層後的結果示意圖；

步驟6、澱積柵金屬：

利用磁控濺射工藝，在步驟5生成的摻雜鐵電hfo2上澱積tin，設置濺射溫度為室溫，澱積厚度為50nm的tin，圖2(e)為澱積柵金屬後的結果示意圖；

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，去掉源極區和漏極區上的絕緣層/鐵電薄膜/tin，形成絕緣層hfn，鐵電al摻雜hfo2和柵電極，圖2(f)為光刻和刻蝕後的結果示意圖；

步驟8、澱積源、漏電極：

利用磁控濺射工藝，在步驟7生成的源極和漏極上澱積ni，再去掉步驟中柵電極上的光刻膠，完成電晶體的製作,圖2(g)為電晶體的製作完畢結果示意圖。

實施例4

本發明所述鐵電場效應電晶體的一種實施例，本實施例所述鐵電場效應電晶體的一種剖面結構圖如附圖1所示，包括：

襯底1；

在襯底1上形成的源極區6；

在襯底1上且同源極區6分離形成的漏極區7；

在襯底1上且在源極區6和漏極區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6上形成的源電極5；

以及

在漏極區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由矽材料組成；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電晶體的一種製備方法，包括如下步驟：

步驟1、光刻形成源漏區：

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

步驟2、摻雜形成源極區、漏極區：

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

步驟3、激活：

在940℃條件下對源極區和漏極區，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果示意圖；

步驟4、澱積絕緣層：

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澱積hfn絕緣層，圖2(c)為澱積完hfn絕緣層的結果示意圖；

步驟5、澱積鐵電薄膜：

利用原子層澱積工藝，在溫度為250℃，壓強為15hpa的環境下，在步驟4澱積的hfn絕緣層上澱積鐵電薄膜,該鐵電薄膜的厚度為20nm，圖2(d)為澱積al摻雜hfo2鐵電薄膜層後的結果示意圖；

步驟6、澱積柵金屬：

利用磁控濺射工藝，在步驟5生成的摻雜鐵電hfo2上澱積tin，設置濺射溫度為室溫，澱積厚度為70nm的tin，圖2(e)為澱積柵金屬後的結果示意圖；

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，去掉源極區和漏極區上的絕緣層/鐵電薄膜/tin，形成絕緣層hfn，鐵電al摻雜hfo2和柵電極，圖2(f)為光刻和刻蝕後的結果示意圖；

步驟8、澱積源、漏電極：

利用磁控濺射工藝，在步驟7生成的源極和漏極上澱積ni，再去掉步驟中柵電極上的光刻膠，完成電晶體的製作,圖2(g)為電晶體的製作完畢結果示意圖。

實施例5

本發明所述鐵電場效應電晶體的一種實施例，本實施例所述鐵電場效應電晶體的一種剖面結構圖如附圖1所示，包括：

襯底1；

在襯底1上形成的源極區6；

在襯底1上且同源極區6分離形成的漏極區7；

在襯底1上且在源極區6和漏極區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6上形成的源電極5；

以及

在漏極區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由矽材料組成；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電晶體的一種製備方法，包括如下步驟：

步驟1、光刻形成源漏區：

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

步驟2、摻雜形成源極區、漏極區：

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

步驟3、激活：

在960℃條件下對源極區和漏極區，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果示意圖；

步驟4、澱積絕緣層：

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澱積hfn絕緣層，圖2(c)為澱積完hfn絕緣層的結果示意圖；

步驟5、澱積鐵電薄膜：

利用原子層澱積工藝，在溫度為270℃，壓強為15hpa的環境下，在步驟4澱積的hfn絕緣層上澱積鐵電薄膜,該鐵電薄膜的厚度為25nm，圖2(d)為澱積zr摻雜hfo2鐵電薄膜層後的結果示意圖；

步驟6、澱積柵金屬：

利用磁控濺射工藝，在步驟5生成的摻雜鐵電hfo2上澱積tin，設置濺射溫度為室溫，澱積厚度為90nm的tin，圖2(e)為澱積柵金屬後的結果示意圖；

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，去掉源極區和漏極區上的絕緣層/鐵電薄膜/tin，形成絕緣層hfn，鐵電zr摻雜hfo2和柵電極，圖2(f)為光刻和刻蝕後的結果示意圖；

步驟8、澱積源、漏電極：

利用磁控濺射工藝，在步驟7生成的源極和漏極上澱積ni，再去掉步驟中柵電極上的光刻膠，完成電晶體的製作,圖2(g)為電晶體的製作完畢結果示意圖。

實施例6

本發明所述鐵電場效應電晶體的一種實施例，本實施例所述鐵電場效應電晶體的一種剖面結構圖如附圖1所示，包括：

襯底1；

在襯底1上形成的源極區6；

在襯底1上且同源極區6分離形成的漏極區7；

在襯底1上且在源極區6和漏極區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6上形成的源電極5；

以及

在漏極區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由矽材料組成；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電晶體的一種製備方法，包括如下步驟：

步驟1、光刻形成源漏區：

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

步驟2、摻雜形成源極區、漏極區：

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

步驟3、激活：

在980℃條件下對源極區和漏極區，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果示意圖；

步驟4、澱積絕緣層：

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澱積hfn絕緣層，圖2(c)為澱積完hfn絕緣層的結果示意圖；

步驟5、澱積鐵電薄膜：

利用原子層澱積工藝，在溫度為290℃，壓強為15hpa的環境下，在步驟4澱積的hfn絕緣層上澱積鐵電薄膜,該鐵電薄膜的厚度為30nm，圖2(d)為澱積si:hfo2鐵電薄膜層後的結果示意圖；

步驟6、澱積柵金屬：

利用磁控濺射工藝，在步驟5生成的摻雜鐵電hfo2上澱積tin，設置濺射溫度為室溫，澱積厚度為100nm的tin，圖2(e)為澱積柵金屬後的結果示意圖；

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，去掉源極區和漏極區上的絕緣層/鐵電薄膜/tin，形成絕緣層hfn，鐵電si摻雜hfo2和柵電極，圖2(f)為光刻和刻蝕後的結果示意圖；

步驟8、澱積源、漏電極：

利用磁控濺射工藝，在步驟7生成的源極和漏極上澱積ni，再去掉步驟中柵電極上的光刻膠，完成電晶體的製作,圖2(g)為電晶體的製作完畢結果示意圖。

實施例7

本發明所述鐵電場效應電晶體的一種實施例，本實施例所述鐵電場效應電晶體的一種剖面結構圖如附圖1所示，包括：

襯底1；

在襯底1上形成的源極區6；

在襯底1上且同源極區6分離形成的漏極區7；

在襯底1上且在源極區6和漏極區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6上形成的源電極5；

以及

在漏極區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由矽材料組成；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電晶體的一種製備方法，包括如下步驟：

步驟1、光刻形成源漏區：

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

步驟2、摻雜形成源極區、漏極區：

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

步驟3、激活：

在1000℃條件下對源極區和漏極區，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果示意圖；

步驟4、澱積絕緣層：

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澱積hfn絕緣層，圖2(c)為澱積完hfn絕緣層的結果示意圖；

步驟5、澱積鐵電薄膜：

利用原子層澱積工藝，在溫度為300℃，壓強為15hpa的環境下，在步驟4澱積的hfn絕緣層上澱積鐵電薄膜,該鐵電薄膜的厚度為15nm，圖2(d)為澱積al:hfo2鐵電薄膜層後的結果示意圖；

步驟6、澱積柵金屬：

利用磁控濺射工藝，在步驟5生成的摻雜鐵電hfo2上澱積tin，設置濺射溫度為室溫，澱積厚度為80nm的tin，圖2(e)為澱積柵金屬後的結果示意圖；

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，去掉源極區和漏極區上的絕緣層/鐵電薄膜/tin，形成絕緣層hfn，鐵電al摻雜hfo2和柵電極，圖2(f)為光刻和刻蝕後的結果示意圖；

步驟8、澱積源、漏電極：

利用磁控濺射工藝，在步驟7生成的源極和漏極上澱積ni，再去掉步驟中柵電極上的光刻膠，完成電晶體的製作,圖2(g)為電晶體的製作完畢結果示意圖。

實施例8

本發明所述鐵電場效應電晶體的一種實施例，本實施例所述鐵電場效應電晶體的一種剖面結構圖如附圖1所示，包括：

襯底1；

在襯底1上形成的源極區6；

在襯底1上且同源極區6分離形成的漏極區7；

在襯底1上且在源極區6和漏極區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6上形成的源電極5；

以及

在漏極區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由矽材料組成；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電晶體的一種製備方法，包括如下步驟：

步驟1、光刻形成源漏區：

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

步驟2、摻雜形成源極區、漏極區：

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

步驟3、激活：

在900℃條件下對源極區和漏極區，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果示意圖；

步驟4、澱積絕緣層：

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澱積hfn絕緣層，圖2(c)為澱積完hfn絕緣層的結果示意圖；

步驟5、澱積鐵電薄膜：

利用原子層澱積工藝，在溫度為280℃，壓強為15hpa的環境下，在步驟4澱積的hfn絕緣層上澱積鐵電薄膜，該鐵電薄膜的厚度為20nm，圖2(d)為澱積y:hfo2鐵電薄膜層後的結果示意圖；

步驟6、澱積柵金屬：

利用磁控濺射工藝，在步驟5生成的摻雜鐵電hfo2上澱積tin，設置濺射溫度為室溫，澱積厚度為100nm的tin，圖2(e)為澱積柵金屬後的結果示意圖；

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，去掉源極區和漏極區上的絕緣層/鐵電薄膜/tin，形成絕緣層hfn，鐵電y摻雜hfo2和柵電極，圖2(f)為光刻和刻蝕後的結果示意圖；

步驟8、澱積源、漏電極：

利用磁控濺射工藝，在步驟7生成的源極和漏極上澱積ni，再去掉步驟中柵電極上的光刻膠，完成電晶體的製作,圖2(g)為電晶體的製作完畢結果示意圖。

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