[发明专利]负电容场效应晶体管及其制备方法在审
| 申请号： | 201910289950.3 | 申请日： | 2019-04-11 |
| 公开（公告）号： | CN109980016A | 公开（公告）日： | 2019-07-05 |
| 发明（设计）人： | 殷华湘;张青竹;张兆浩;叶甜春 | 申请（专利权）人： | 中国科学院微电子研究所 |
| 主分类号： | H01L29/78 | 分类号： | H01L29/78;H01L29/51;H01L21/336;H01L21/8238 |
| 代理公司： | 北京康信知识产权代理有限责任公司 11240 | 代理人： | 韩建伟 |
| 地址： | 100029 *** | 国省代码： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 衬底结构 缓变层 铁电 效应晶体管 铁电材料 电容场 栅绝缘介质层 逐渐变化 制备 材料稳定性 界面氧化层 晶粒 掺杂元素 方向顺序 金属元素 晶格应变 铁电特性 掺杂的 金属栅 电畴 叠层 晶格 覆盖 诱导 掺杂 | ||
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和铁电缓变层，形成所述铁电缓变层的材料为掺杂的铁电材料，沿远离所述衬底结构的方向所述铁电缓变层的掺杂浓度逐渐变化，且所述铁电材料由HfO2逐渐变化至HfxA1-xO2，其中，A为掺杂元素，0＜x＜1；
金属栅叠层，覆盖于所述栅绝缘介质层结构上。
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，A选自Si、Zr、Al、La和Y中的任一种。
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，所述铁电缓变层的厚度为0.1～10nm。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的负电容场效应晶体管，其特征在于，所述MOS区域包括NMOS区域和PMOS区域。
5.根据权利要求1至3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和铁电缓变层，得到覆盖在所述MOS区域上的栅绝缘介质层结构，其中，形成所述铁电缓变层的材料为掺杂的铁电材料，沿远离所述衬底结构的方向所述铁电缓变层的掺杂浓度缓变，且所述铁电材料由HfO2缓变至HfxA1-xO2，A为掺杂元素，0＜x＜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。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，A选自Si、Zr、Al、La和Y中的任一种。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述铁电缓变层的厚度为0.1～10nm。
9.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，采用原子层沉积工艺、化学气相沉积工艺、物理气相沉积和回流焊工艺中的任一种，通过逐渐改变所述掺杂元素的百分比以形成所述铁电缓变层。
10.根据权利要求6至9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。
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