[发明专利]基于InAs材料的铁电隧穿场效应晶体管及其制备方法

权利要求书

1.一种基于InAs材料的铁电隧穿场效应晶体管，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)；所述源极 (2)、沟道(3)和漏极(4)，在衬底(1)上依次由下至上竖直分布，在源极与沟道之间形成隧 穿结；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)由内而 外环绕覆盖在沟道(3)的四周；其特征在于：所述的源极(2)、沟道(3)采用InAs材料，漏 极(4)采用In_0.53Ga_0.47As材料或InAs材料。

2.根据权利要求1所述的基于InAs材料的铁电隧穿场效应晶体管，其特征在于， 所述的铁电栅介质层(7)采用PVDF材料。

3.一种基于InAs材料的铁电隧穿场效应晶体管制备方法，包括如下步骤：

(1)制备源极：

利用低温固源分子束外延工艺，在衬底(1)上以固体In和As作为蒸发源，在200℃ 的条件下外延生长一层InAs层，采用离子注入工艺对生成的InAs层进行Te离子注入， 形成N⁺型源极区，在400℃条件下对N⁺型源极区热退火5min，进行激活处理，得到源 极(2)；

(2)制备沟道：

利用低温固源分子束外延工艺，在源极(2)上以固体In和As作为蒸发源，在200℃ 的条件下外延生长一层InAs层，采用离子注入工艺对生成的InAs层进行Te离子注入， 形成N^-型沟道，在400℃条件下对N^-型沟道热退火5min，进行激活处理，得到沟道(3)；

(3)制备漏极：

利用低温固源分子束外延工艺，在沟道(2)上以固体In和As作为蒸发源，在200℃ 的条件下外延生长一层In_0.53Ga_0.47As，采用离子注入工艺对生成的In_0.53Ga_0.47As进行Si 离子注入，形成P⁺型漏极区，在400℃条件下对P⁺型漏极区热退火5min，进行激活处 理，得到漏极(4)；

(4)淀积HfO₂层：

利用原子层淀积工艺，在步骤(2)生成的沟道(3)四周淀积HfO₂，形成绝缘电介质薄 膜(5)；

(5)淀积内部栅电极：

利用磁控溅射工艺，在绝缘电介质薄膜(5)四周淀积TiN，形成内部栅电极(6)；

(6)淀积PVDF铁电层：

利用旋涂工艺，在生成的内部栅电极(6)四周淀积一层PVDF铁电材料，形成铁电栅 介质层(7)；

(7)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)，完成晶体管的 制作。

4.根据权利要求3所述的基于InAs材料的铁电隧穿场效应晶体管制备方法，其特 征在于，步骤(1)和步骤(2)中所述的InAs层的厚度均为60nm。

5.根据权利要求3所述的基于InAs材料的铁电隧穿场效应晶体管制备方法，其特 征在于，步骤(1)所述的Te离子注入工艺条件为：能量20KeV、注入剂量为10¹⁹cm^-3。

6.根据权利要求3所述的基于InAs材料的铁电隧穿场效应晶体管制备方法，其特 征在于，步骤(2)所述的Te离子注入工艺条件为：能量20KeV、注入剂量为10¹⁵cm^-3。

7.根据权利要求3所述的基于InAs材料的铁电隧穿场效应晶体管制备方法，其特 征在于，步骤(3)所述的Si离子注入工艺条件为：能量为20KeV、剂量为10¹⁹cm^-3。