【CN109950316A】一种氧化铪基铁电栅场效应晶体管及其制备方法【专利】

一种铁电场效应晶体管及其制备方法与流程
铁电场效应晶体管是一种利用铁电材料的特性实现电场控制器件的晶体管。

它由铁电材料薄膜作为栅极介质，通过施加外加电场可以控制栅极电荷的累积和分布，从而改变晶体管的导通特性。

以下是一种制备铁电场效应晶体管的方法和流程：
1. 材料准备：准备合适的基片和铁电材料，其中基片可以是硅基片或其他类似材料。

2. 基片清洗：使用标准的清洗步骤将基片表面清洗干净，去除任何污染物和杂质。

3. 薄膜生长：使用合适的生长技术（如物理气相沉积，分子束外延等）在基片上生长铁电材料的薄膜。

生长条件需要控制好，以获得高质量的薄膜。

4. 制备栅极电极：在铁电薄膜表面附近制备金属电极，作为栅极。

可以使用光刻技术和蒸镀技术制备金属电极。

5. 制备源、漏电极：在基片上通过光刻技术和蒸镀技术制备源和漏电极。

6. 制备通道区域：使用光刻技术在铁电薄膜的通道区域附近制备氧化层或其他绝缘层，用于隔离源、漏电极和栅极。

7. 表面处理：对整个晶体管结构进行表面处理，以去除任何残留的污染物和杂质。

8. 输送层制备：使用光刻技术在晶体管的表面制备输送层，用于提高电子注入和传输效率。

9. 封装和封装测试：将制备好的晶体管安装在封装器件中，并进行测试以确保其性能和可靠性。

需要注意的是，以上流程仅仅是一种示例，实际的制备方法和流程可能会根据具体的材料和设备条件有所不同。

一种铁电场效应晶体管及其制备方法与流程铁电场效应晶体管（FET）是一种基于铁电材料的场效应晶体管，能够在晶体管的源、栅、漏之间通过施加电场更改通道电导率。

它结合了场效应晶体管的高电流驱动能力和铁电材料的非挥发性存储能力，具有潜在的应用于下一代非挥发性存储器和相关设备的潜力。

铁电场效应晶体管的制备过程包括材料制备、薄膜生长、器件加工和性能测试等步骤。

首先，需要选择合适的铁电材料作为基底材料。

常用的铁电材料包括铁酸铋（BiFeO3）、铁酸钛（BaTiO3）、铁酸锆（PbZrO3）等。

这些材料具有良好的铁电性能和光电性能，是制备铁电场效应晶体管的理想材料。

其次，需要进行薄膜生长。

薄膜生长可以使用各种方法，如分子束外延（MBE）、化学气相沉积（CVD）和物理气相沉积（PVD）等。

其中，MBE是一种比较常用的方法，可以在低温下生长高质量的铁电薄膜。

薄膜的生长温度和生长时间需要根据具体材料来确定。

接下来，进行器件加工。

器件加工包括光刻、干法蚀刻、金属蒸镀和退火等步骤。

光刻主要用于定义源、栅、漏和通道区域的形状和尺寸。

干法蚀刻用于去除非通道区域的材料。

金属蒸镀用于形成源、栅和漏的电极，并且可以通过控制金属蒸镀的时间和厚度来调节晶体管的电导率。

退火是为了去除残余应力和提高晶体结构的稳定性。

最后，进行性能测试。

性能测试是对制备的铁电场效应晶体管进行电学特性和存储特性的测试。

电学特性测试可以使用四探针测量仪来测量晶体管的源漏电流、开关速度和迁移率等。

存储特性测试可以使用静电力显微镜（AFM）或电流–电压（I-V）测试系统来测量晶体管的存储能力和稳定性等。

总的来说，铁电场效应晶体管的制备方法包括材料制备、薄膜生长、器件加工和性能测试等步骤。

通过良好的制备方法和工艺流程，可以获得高质量的铁电场效应晶体管，并为未来的非挥发性存储器和相关设备的发展提供支持。

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910225445.2(22)申请日 2019.03.25(71)申请人 暨南大学地址 510632 广东省广州市天河区黄埔大道西601号(72)发明人 谢伟广　余冰　罗志　卢月恒　赖浩杰　陈科球　(74)专利代理机构 广州市华学知识产权代理有限公司 44245代理人 陈燕娴(51)Int.Cl.H01L 29/786(2006.01)H01L 21/34(2006.01)(54)发明名称一种基于氧化钨的P型场效应晶体管及其制备方法(57)摘要本发明涉及一种基于氧化钨的P型场效应晶体管及其制备方法，采用固态电解质作衬底，在固态电解质衬底上放置掩膜板，预留一器件沟道；然后沉积一层绝缘薄膜；然后取下掩膜板，沉积三氧化钨薄膜；然后重新放置掩膜板，蒸镀源、漏电极；最后在固态电解质背面蒸镀沉积栅电极，形成场效应器件。

本发明将三氧化钨作为有源层应用于晶体管，Au作源、漏电极，器件采用真空热蒸镀方法制备，工艺简单，同时将固态电解质作为栅介质，由于电解质极强的长程离子-电子耦合特性，当栅电极远离沟道区域时，仍能够对沟道的导电性产生极强的调控作用，降低了器件制作过程中的对准要求，得到呈现为P型场效应调制作用的晶体管。

权利要求书1页 说明书3页 附图2页CN 109950321 A 2019.06.28C N 109950321A权　利　要　求　书1/1页CN 109950321 A1.一种基于氧化钨的P型场效应晶体管的制备方法，其特征在于，包括：提供固态电解质片作为衬底；在所述衬底一表面上沉积暴露出沟道区域的绝缘薄膜；在所述绝缘薄膜上以及所述沟道区域沉积三氧化钨有源层；在所述有源层上蒸镀源、漏电极；在所述衬底的另一表面沉积栅电极。

2.根据权利要求1的所述制备方法，其特征在于：所述固态电解质片为锂离子陶瓷。

专利名称：场效应晶体管及其制备方法
专利类型：发明专利
发明人：卢年端,李泠,揣喜臣,杨冠华,耿玓,刘明申请号：CN201910336883.6
申请日：20190424
公开号：CN110098256B
公开日：
20220426
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供了一种场效应晶体管及其制备方法，属于场效应晶体管制造技术领域。

所述场效应晶体管，包括：绝缘层衬底、栅电极、栅介质层、有源层、源电极、漏电极以及极性层；所述栅电极位于所述绝缘层衬底上方，所述栅介质层位于所述栅电极上，所述有源层位于所述栅介质层上方，所述源电极与漏电极位于所述有源层的表面，所述极性层位于所述有源层上方；其中，所述有源层为二维半导体材料，所述极性层为铁电薄膜材料。

本发明提供的场效应晶体，具有更低的亚阈值摆幅，并调节阈值电压，提高了晶体管的开关速度和稳定性，降低了晶体管的信号噪音和功耗。

申请人：中国科学院微电子研究所
地址：100029 北京市朝阳区北土城西路3号
国籍：CN
代理机构：中科专利商标代理有限责任公司
代理人：任岩
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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910261407.2(22)申请日 2019.04.02(71)申请人 浙江大学地址 310058 浙江省杭州市西湖区余杭塘路866号(72)发明人 谢燕武　张蒙　任天爽　陈峥　(74)专利代理机构 杭州求是专利事务所有限公司 33200代理人 林超(51)Int.Cl.H01L 29/24(2006.01)H01L 29/778(2006.01)(54)发明名称一种基于铪酸钙材料的复杂氧化物场效应晶体管(57)摘要本发明公开了一种基于铪酸钙材料的复杂氧化物场效应晶体管。

钛酸锶衬底上的中间形成凹槽作为导电通道，导电通道以外的钛酸锶衬底上表面沉积形成绝缘的氧化物材料，氧化物材料上表面和导电通道中通过激光脉冲沉积方式外延生长极薄的铪酸钙从而形成铪酸钙介电材料，铪酸钙介电材料和钛酸锶衬底之间的界面处会形成具有二维电子气的异质结；在导电通道的上表面利用电子束沉积覆盖形成栅极材料作为栅极，在未覆盖栅极材料的导电通道的两端将铝丝钉入到界面处，分别作为源极和漏极。

本发明通过简单的结构改进设计，实现了基于氧化物界面的场效应晶体管器件的应用，为将来制备集成更多功能耦合的氧化物界面电子器件奠定基础。

权利要求书1页 说明书5页 附图2页CN 109950304 A 2019.06.28C N 109950304A权　利　要　求　书1/1页CN 109950304 A1.一种基于铪酸钙材料的复杂氧化物场效应晶体管，其特征在于：包括钛酸锶衬底(1)、氧化物材料(2)、铪酸钙介电材料(3)、二维电子气(4)、栅极材料(5)、源极(6)和漏极(7)；钛酸锶衬底(1)上的中间形成一条两端大中间细的凹槽作为导电通道，导电通道以外的钛酸锶衬底(1)上表面沉积形成绝缘的氧化物材料(2)，氧化物材料(2)上表面和导电通道中通过激光脉冲沉积方式外延生长极薄的铪酸钙从而形成铪酸钙介电材料(3)，铪酸钙介电材料(3)底面和氧化物材料(2)底面位于同一平面，铪酸钙介电材料(3)和钛酸锶衬底(1)之间的界面处会形成具有二维电子气(4)的异质结；在导电通道的上表面利用电子束沉积覆盖形成栅极材料(5)作为栅极，栅极材料(5)覆盖住导电通道中间细的部分为准，导电通道的两端不能覆盖栅极材料(5)，在未覆盖栅极材料(5)的导电通道的两端将铝丝钉入到铪酸钙材料(3)和钛酸锶衬底(1)界面处，分别作为源极(6)和漏极(7)。

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910227990.5(22)申请日 2019.03.25(71)申请人 华南理工大学地址 510641 广东省广州市天河区五山路381号(72)发明人 徐苗　李美灵　李民　张伟　王磊　邹建华　陶洪　彭俊彪　(74)专利代理机构 北京品源专利代理有限公司11332代理人 孟金喆(51)Int.Cl.H01L 29/786(2006.01)H01L 21/336(2006.01)(54)发明名称一种顶栅型薄膜晶体管及其制作方法(57)摘要本发明公开了一种顶栅型薄膜晶体管，所述顶栅型薄膜晶体管包括：衬底、氧化物修饰层、有源层、栅绝缘层、栅极、钝化层、源极和漏极；所述氧化物修饰层设置于所述衬底与所述有源层之间。

氧化物修饰层可对顶栅型薄膜晶体管的性能进行调节，达到了提高稳定性的作用，同时还可将氧化物修饰层和有源层同时进行图形化，可不增加光刻次数，因而在不增加光刻成本的前提下提高了顶栅型薄膜晶体管的性能。

权利要求书1页 说明书6页 附图4页CN 109950322 A 2019.06.28C N 109950322A权　利　要　求　书1/1页CN 109950322 A1.一种顶栅型薄膜晶体管，其特征在于，所述顶栅型薄膜晶体管包括：衬底、氧化物修饰层、有源层、栅绝缘层、栅极、钝化层、源极和漏极；所述氧化物修饰层设置于所述衬底与所述有源层之间。

2.根据权利要求1所述的顶栅型薄膜晶体管，其特征在于，所述氧化物修饰层的材料包括n型氧化物材料或p型氧化物材料。

3.根据权利要求2所述的顶栅型薄膜晶体管，其特征在于，所述n型氧化物材料包括氧化钽、氧化铪、氧化锆和氧化镧中的至少一种。

4.根据权利要求2所述的顶栅型薄膜晶体管，其特征在于，所述p型氧化物材料包括氧化铜、氧化镍和氧化锡中的至少一种。

5.根据权利要求2所述的顶栅型薄膜晶体管，其特征在于，当所述氧化物修饰层的材料包括n型氧化物材料时，所述氧化物修饰层还掺杂有稀土元素氧化物，其中的稀土元素包括钕(Nd)、镨(Pr)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、铒(Er)、镱(Yb)的至少一种。