(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 201910233623.6
(22)申请日 2019.03.26
(71)申请人 湘潭大学
地址 411100 湖南省湘潭市雨湖区羊牯塘
27号
(72)发明人 廖敏　曾斌建　周益春　廖佳佳　
彭强祥　郇延伟　
(74)专利代理机构 北京中政联科专利代理事务
所(普通合伙) 11489
代理人 陈超
(51)Int.Cl.
H01L 29/78(2006.01)
H01L 21/336(2006.01)
(54)发明名称
一种氧化铪基铁电栅场效应晶体管及其制
备方法
(57)摘要
一种氧化铪基铁电栅场效应晶体管，包括：
衬底；隔离区，设置在衬底的周边；栅结构，包括
由下至上依次层叠设置在衬底上表面中部的缓
冲层、浮栅电极、氧化铪基铁电薄膜层、控制栅电
极和薄膜电极层；侧墙，设置在栅结构外侧；源区
和漏区，相对设置在栅结构的两侧，由隔离区的
内侧朝衬底的中部延伸形成；第一金属硅化物
层，由隔离区的内侧朝侧墙延伸形成；第二金属
硅化物层，设置在栅结构上表面，且其下表面紧
贴栅结构；浮栅电极和控制栅电极的材料为
HfN x ，0<x≤1.1。

本发明引入浮栅电极，可改善器
件的工作特性，而采用热稳定性能优异的HfN x (0
<x≤1.1)作为浮栅电极和控制栅电极，可缓解器
件制备过程中的界面反应和元素扩散现象，提高
了器件的电学可靠性。

权利要求书2页 说明书12页 附图4页CN 109950316 A 2019.06.28
C N 109950316
A
权　利　要　求　书1/2页CN 109950316 A
1.一种氧化铪基铁电栅场效应晶体管，其特征在于，包括：
衬底(1)；
隔离区(2)，设置在所述衬底(1)的周边，其上表面不低于所述衬底(1)的上表面，且底面不低于所述衬底(1)的底面；
栅结构(3)，包括由下至上依次层叠设置在所述衬底(1)上表面中部的缓冲层(31)、浮栅电极(32)、氧化铪基铁电薄膜层(33b)、控制栅电极(34)和薄膜电极层(35)；
侧墙(4)，设置在所述栅结构(3)外侧，其内表面紧贴所述栅结构(3)；
源区(5)和漏区(6)，相对设置在所述栅结构(3)的两侧，由所述隔离区(2)的内侧朝向所述衬底(1)的中部延伸形成，其上表面与所述衬底(1)齐平，且底面不低于所述隔离区(2)的底面；
第一金属硅化物层(71)，由所述隔离区(2)的内侧朝向所述侧墙(4)延伸形成，其上表面高于所述衬底(1)的上表面，底面高于所述隔离区(2)的底面，且所述第一金属硅化物层(71)的长度小于所述源区(5)或漏区(6)的长度；
第二金属硅化物层(72)，设置在所述栅结构(3)上表面，且其下表面紧贴所述栅结构(3)；
所述浮栅电极(32)和控制栅电极(34)的材料为HfN x，其中，0<x≤1.1。

2.根据权利要求1所述的氧化铪基铁电栅场效应晶体管，其特征在于，
所述缓冲层(31)的材料为SiO2、SiON、Al2O3、La2O3、HfO2、HfON、HfSiON、铝掺杂HfO2(Al: HfO2)中的任意一种或多种；
所述缓冲层(31)的厚度为3～10nm。

3.根据权利要求1-2任一项所述的氧化铪基铁电栅场效应晶体管，其特征在于，
所述浮栅电极(32)和控制栅电极(34)的厚度均为5～50nm。

4.根据权利要求1-3任一项所述的氧化铪基铁电栅场效应晶体管，其特征在于，
所述薄膜电极层(35)的材料为多晶硅、非晶硅、W、TaN、TiN和HfN x(0＜x≤1.1)中的任意一种或多种；
所述薄膜电极层(35)的厚度为10～200nm。

5.根据权利要求1-4任一项所述的氧化铪基铁电栅场效应晶体管，其特征在于，
所述第一金属硅化物层(71)和第二金属硅化物层(72)的材料为TiSi2、CoSi2和NiSi2中的任意一种；
所述第一金属硅化物层(71)和第二金属硅化物层(72)的厚度均为5～30nm。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的氧化铪基铁电栅场效应晶体管，其特征在于，
所述氧化铪基铁电薄膜层(33b)中的掺杂元素为锆(Zr)、铝(Al)、硅(Si)、钇(Y)、锶(Sr)、镧(La)、镥(Lu)、钆(Gd)、钪(Sc)、钕(Nd)、锗(Ge)、氮(N)中的至少一种；
所述氧化铪基铁电薄膜层(33b)的厚度为3～20nm。

7.一种氧化铪基铁电栅场效应晶体管的制备方法，其特征在于，包括：
S1，清洗衬底(1)；
S2，在所述衬底(1)的周边设置隔离区(2)，所述隔离区(2)的上表面不低于所述衬底(1)的上表面，且底面高于所述衬底(1)的底面；
S3，在所述衬底(1)上形成多层薄膜结构；
2。