[发明专利]负电容场效应晶体管及其制备方法

权利要求书

1.一种负电容场效应晶体管，其特征在于，包括：

衬底结构，所述衬底结构包括MOS区域；

栅绝缘介质层结构，覆盖于所述MOS区域上，包括沿远离所述衬底结构的方向顺序层叠的界面氧化层、HfO₂层、第一铁电材料层和第二铁电材料层，其中，形成所述第二铁电材料层的材料为Hf_xA_1-xO₂，0＜x＜1，形成所述第一铁电材料层的材料为Hf_yB_1-yO₂或HfB_yO_2-y，A和B为不同的掺杂元素，0＜y＜1；

金属栅叠层，覆盖于所述栅绝缘介质层结构上，

A选自Si、Zr、Al、La和Y中的任一种，

B选自N、O、H和C中的任一种。

2.根据权利要求1所述的负电容场效应晶体管，其特征在于，所述第一铁电材料层与所述第二铁电材料层具有不同的多晶比率和晶格常数。

3.根据权利要求1所述的负电容场效应晶体管，其特征在于，所述第一铁电材料层的厚度为0.1～10nm。

4.根据权利要求1所述的负电容场效应晶体管，其特征在于，所述第二铁电材料层的厚度为0.1～10nm。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的负电容场效应晶体管，其特征在于，所述衬底结构为平面结构、鳍结构和环栅纳米线结构中的任一种。

6.一种负电容场效应晶体管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，提供衬底结构，所述衬底结构包括MOS区域；

S2，在所述衬底结构上顺序形成界面氧化层、HfO₂层、第一铁电材料层和第二铁电材料层，得到覆盖在所述MOS区域上的栅绝缘介质层结构，其中，形成所述第二铁电材料层的材料为Hf_xA_1-xO₂，0＜x＜1，形成所述第一铁电材料层的材料为Hf_yB_1-yO₂或HfB_yO_2-y，A和B均为掺杂元素，0＜y＜1；

S3，在所述衬底结构上形成覆盖在所述栅绝缘介质层结构上的金属栅叠层，

A选自Si、Zr、Al、La和Y中的任一种，

B选自N、O、H、Si和C中的任一种。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤S2中，通过对所述HfO₂层进行等离子体表面处理或掺杂处理，以形成所述第一铁电材料层。

8.根据权利要求6至7中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述MOS区域包括NMOS区域和PMOS区域，所述步骤S3包括：

在所述栅绝缘介质层结构上顺序沉积形成第一阻挡层和第一功函数层；

去除所述第一功函数层中位于所述NMOS区域上的部分，减薄所述第一阻挡层中位于所述NMOS区域上的部分，并减薄所述第一功函数层中位于所述PMOS区域上的部分；

在剩余的所述第一阻挡层和所述第一功函数层上顺序沉积形成第二功函数层、第二阻挡层和导电填充层，以形成所述金属栅叠层。