源极和漏极。
[0044]步骤5.淀积Hf O2层。
[0045]利用原子层淀积工艺，在温度为280°C，压强为15hPa的环境下，在步骤2形成的有源层上方淀积厚度为Snm的HfO2层，形成绝缘电介质薄膜。
[0046]步骤6.淀积内部栅电极。
[0047]利用磁控溅射工艺，设置溅射温度为300°C，在绝缘电介质薄膜上淀积厚度为120nm的TiN，形成内部栅电极。
[0048]步骤7.淀积铁电栅介质层。
[0049]利用旋涂工艺，在内部栅电极上淀积一层厚度为40nm的PVDF，形成铁电栅介质。
[0050]步骤8.淀积栅电极。
[0051]利用磁控溅射工艺，设置溅射温度为300°C，在铁电栅介质层上淀积一层厚度为80nm的TiN，形成栅电极。
[0052]步骤9.刻蚀。
[0053]刻蚀源极和漏极上方的Hf02/TiN/PVDF/TiN，完成晶体管的制作。
[0054]下面通过一个实施例，对本发明的制备方法做进一步的描述。
[0055]实施案例1:制作基于InAs材料的铁电场效应晶体。
[0056]步骤1.外延生长InAs层。
[0057]利用分子束外延工艺，在In0.52Al0.4sAs衬底上以固体In和As作为蒸发源，200°C、的条件下外延生长InAs层。图3(a)为外延生长InAs层后的结果示意图。
[0058]步骤2.光刻形成有源层。
[0059]利用365nm I线光刻工艺，在InAs层上形成源极层、沟道、漏极层，其中沟道位于InAs层正中央，源极层和漏极层分别位于于沟道两侧。图3(b)为形成源极层、沟道、漏极层后的结果不意图。
[0060]步骤3.掺杂形成源极区、漏极区。
[0061]在源极区和漏极区中注入能量为20KeV、剂量为119Cm-3的Te元素，形成N+型源极区和N+型漏极区。图3(c)为形成N+型源极区和N+型漏极区后的结果示意图。
[0062]步骤4.淀积Hf O2层。
[0063]利用原子层淀积工艺，在环境温度为280°C，压强为15hPa的条件下，在步骤2形成的有源层上方生长厚度为8nm的Hf02。图3(d)为生长HfO2层后的结果示意图。
[0064]步骤5.淀积内部栅电极。
[0065]利用磁控溅射工艺，在温度为300 0C，压强为0.32Pa，溅射功率为115W的条件下，在HfO2上生长120nm的TiN。图3(e)为淀积内部栅电极后的结果示意图。
[0066]步骤6.淀积铁电栅介质层。
[0067]利用旋涂工艺，以甲基乙基酮溶液为源制备40nm的PVDF铁电材料，并进行退火处理，去除界面残留溶剂及保证薄膜具有良好结晶特性。图3(f)为淀积铁电栅介质层后的结果示意图。
[0068]步骤7.淀积栅电极。
[0069]利用磁控溅射工艺，在温度为300 0C，压强为0.32Pa，溅射功率为115W的条件下，在铁电栅介质层上生长SOnm的TiN。图3(g)为淀积栅电极后的结果示意图。
[0070]步骤8.刻蚀。
[0071]利用刻蚀工艺，采用氯基原子团作为刻蚀剂，在光刻胶的掩蔽作用下，将源极和漏极上方Hf02/TiN/PVDF/TiN部分刻蚀掉，完成器件的制作。图3(g)为器件制作完毕后的结果示意图。
【主权项】
1.一种基于InAs材料的铁电场效应晶体管，包括:衬底(I)、源极(2)、沟道(3)、漏极(4)、绝缘电介质薄膜(5)、内部栅电极(6)、铁电栅介质层(7)、栅电极(8);所述的沟道(3)位于衬底(I)上方中央位置，源极(2)和漏极(4)分布在沟道(3)的两侧;所述的绝缘电介质薄膜(5)、内部栅电极(6)、铁电栅介质层(7)及栅电极(8)依次由下至上竖直分布在沟道(3)的上方;其特征在于:所述的源极(2)、沟道(3)、漏极(4)均采用InAs材料。2.根据权利要求1所述基于InAs材料的铁电场效应晶体管，其特征在于，所述衬底(I)米用 In0.52Al0.48As 材料。3.—种基于InAs材料的铁电场效应晶体管制作方法，包括如下步骤: (1)外延生长InAs层: 利用分子束外延工艺，在In0.52A10.48As衬底(I)上生长InAs层； (2)光刻形成有源层: 利用光刻工艺，在InAs层上形成源极层(2)、沟道(3)、漏极层(4)，其中沟道(3)位于InAs层正中央，源极层(2)和漏极层(4)分别位于于沟道(3)两侧； (3)掺杂形成源极区、漏极区: 利用离子注入工艺，对源极层和漏极层进行离子注入，形成源极区(2)和漏极区(4); (4)激活: 在400°C条件下对源极区(2)和漏极区(4)热退火5min进行激活处理，得到源极(2)和漏极⑷； (5)淀积!1?)2层: 利用原子层淀积工艺，在步骤(2)形成的有源层上方淀积HfO2,形成绝缘电介质薄膜(5)； (6)淀积内部栅电极: 利用磁控溅射工艺，在绝缘电介质薄膜(5)上淀积TiN，形成内部栅电极(6); (7)淀积铁电栅介质层: 利用旋涂工艺，在内部栅电极(6)上淀积一层PVDF铁电材料，形成铁电栅介质层(7); (8)淀积栅电极: 利用磁控溅射工艺，在铁电栅介质层(7)上淀积TiN，形成栅电极(8); (9)刻蚀: 刻蚀源极(2)和漏极(4)上方的Hf 02/TiN/PVDF/TiN，完成晶体管的制作。4.根据权利要求3所述的基于InAs材料的铁电场效应晶体管制作方法，其特征在于，步骤(I)中所述的分子束外延工艺，是以固体In和As作为蒸发源，在200°C的条件下外延生长InAs 层。5.根据权利要求3所述的基于InAs材料的铁电场效应晶体管制作方法，其特征在于，步骤(2)中所述的光刻工艺是采用365nm I线光刻工艺。6.根据权利要求3所述的基于InAs材料的铁电场效应晶体管制作方法，其特征在于，步骤(3)所述的离子注入工艺条件为:能量为20KeV、剂量为119Cnf3的Te元素。7.根据权利要求3所述的基于InAs材料的铁电场效应晶体管制作方法，其特征在于，步骤(5)所述的原子层淀积工艺的温度为280°C;利用原子层淀积工艺淀积的HfO2层的厚度为8nm。8.根据权利要求3所述的基于InAs材料的铁电场效应晶体管制作方法，其特征在于，步骤(7)所述的内部栅电极(6)上淀积的PVDF层的厚度为40nm。9.根据权利要求3所述的基于GeSn材料的铁电场效应晶体管制作方法，其特征在于，步骤(6)和步骤(8)中所述的磁控溅射工艺的温度为300°C。10.根据权利要求3所述的基于GeSn材料的铁电场效应晶体管制作方法，其特征在于，步骤(6)和步骤(8)中所述的T iN的厚度分别为120nm和80nm。
【专利摘要】一种基于InAs材料的铁电场效应晶体管及其制备方法，解决现有Si基铁电栅介质场效应晶体管导通电流小和亚阈摆幅无法降低的问题。该晶体管包括：衬底1、源极2、沟道3、漏极4、绝缘电介质薄膜5、内部栅电极6、铁电栅介质层7、栅电极8；沟道3位于衬底1上方中央位置，源极3和漏极4位于在沟道3的两侧。绝缘电介质薄膜5、内部栅电极6、铁电栅介质层7及栅电极8依次由下至上竖直分布在沟道3的上方。本发明在场效应晶体管中引入InAs材料作为晶体管的沟道材料，使得该晶体管在较低工作电压的情况下能得到较低的亚阈摆幅和较高的开关速度。
【IPC分类】H01L29/417, H01L29/78, H01L21/336, H01L29/20, H01L29/08, H01L29/10
【公开号】CN105633169
【申请号】CN201610124048
【发明人】张春福, 韩根全, 李庆龙, 冯倩, 张进城, 郝跃
【申请人】西安电子科技大学
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2016年3月4日