[发明专利]具有成分分级的铁电材料的铁电场效应晶体管及其制造方法

权利要求书

1．一种具有半导体衬底(9)、铁电薄膜和栅电极(30)的铁电FET(10,40,60,80,100,110,120,130,160)，其特征在于所述铁电薄膜是铁电FGM薄膜(26,50,70,90,20,140或170)。

2．根据权利要求1的铁电FET，其特征在于所述铁电FGM薄膜(26,50,70,90,20,140或170)位于所述半导体衬底(9)以上，所述栅电极(30)位于所述铁电FGM薄膜(26,50,70,90,20,140或170)以上。

3．根据权利要求1的铁电FET(80,100,110,120,130,160)，其特征在于栅氧化层(82)位于所述半导体衬底(9)上。

4．根据权利要求3的铁电FET(80)，其特征在于绝缘层(84)位于所述栅氧化层(82)上。

5．根据权利要求1的铁电FET，其特征在于所述铁电FGM薄膜(26,50,70,90,20,140,170)包含符合铁电化合物的化学计量式中相对摩尔比例的第一金属原子部分和符合介电化合物的化学计量式中相对摩尔比例的第二金属原子部分，所述介电化合物具有小于所述铁电化合物的介电常数，所述铁电FGM薄膜(26)具有所述第一金属原子和第二金属原子部分的功能梯度。

6．根据权利要求5的铁电FET，其特征在于所述铁电化合物是铁电金属氧化物。

7．根据权利要求6的铁电FET，其特征在于所述铁电金属氧化物是铁电成层超晶格材料。

8．根据权利要求7的铁电FET，其特征在于所述第一金属原子包括金属锶、铋、钽和铌。

9．根据权利要求8的铁电FET，其特征在于所述第一金属原子包括符合化学计量式SrBi_2+y(Ta_1-xNb_x)₂O₉的相对摩尔比例的金属锶、铋和钽，其中0≤x≤1,0≤y≤0.20。

10．根据权利要求9的铁电FET，其特征在于所述铁电金属氧化物是ABO₃型钙钛矿。

11．根据权利要求10的铁电FET，其特征在于所述第一金属原子包括铅、锆和钽。

12．根据权利要求11的铁电FET，其特征在于所述第一金属原子包括以一般的化学计量式Pb_1+y(Zr_1-xTi_x)O₃表示的相对摩尔比例的铅、锆和钽，其中0≤x≤1,0≤y≤0.1。

13．根据权利要求5的铁电FET，其特征在于所述介电化合物包括从ZrO₂,CeO₂,Y₂O₃或Ce_1-xZr_xO₂组成的群中选择出的一种氧化物，其中0≤x≤1。

14．根据权利要求1的铁电FET，其特征在于所述铁电FGM薄膜(26,50,70,90,20,140或170)是FGF薄膜，所述FGF薄膜包含符合多个铁电化合物的化学计量式的相对摩尔比例的金属原子部分，所述FGF薄膜有所述金属原子部分的功能梯度。

15．根据权利要求14的铁电FET，其特征在于所述铁电化合物是铁电金属氧化物。

16．根据权利要求15的铁电FET，其特征在于所述铁电金属氧化物是ABO₃型钙钛矿。

17．根据权利要求16的铁电FET，其特征在于所述类型的金属原子是铅、锆和钽，并且所述化学计量式以一般的化学计量式Pb(Zr_1-xTi_x)O₃表示，其中x的值相应于所述功能梯度而变化并且0≤x≤1。

18．根据权利要求17的铁电FET，其特征在于0.25≤x≤0.45。

19．根据权利要求15的铁电FET，其特征在于所述铁电金属氧化物是成层超晶格材料。