一种高频铁电负电容场效应晶体管及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种高频铁电负电容场效应晶体管及其制备方法，属于CMOS超大集成电路的场效应晶体管逻辑器件与电路领域。本发明专利技术提供的高频负电容场效应晶体管，通过将具有快速铁电负电容效应的针状铁弹畴结构铁电薄膜作为栅介质层，结合特定的器件结构和工艺，克服了传统负电容场效应晶体管工作频率低、回滞大等问题。相比于同类器件而言，本发明专利技术产品具有运行速度快、回滞小和低功耗的突出优势，在微电子器件、军事军工和航天航空等领域具有重要的学术与应用价值。学术与应用价值。学术与应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种高频铁电负电容场效应晶体管及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及微电子器件领域，具体的说涉及一种高频铁电负电容场效应晶体管及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]微电子技术迅猛发展的基础在于芯片制程的不断迭代，然而芯片的热功耗已经成为了制约芯片制程缩减的桎梏。通常而言，传统场效应晶体管的亚阈值摆幅并不能够小于60mV/dec，这导致其功耗存在理论下限值。为了能够有效降低芯片功耗，二维材料、量子隧穿和铁电负电容效应晶体管等新型器件结构已被提出。
[0003]铁电负电容效应晶体管能够有效地降低亚阈值摆幅至60mV/dec以下，理论上可将电子器件的功耗降低10倍以上。然而，铁电负电容效应存在工作频率低且与芯片工作频率不匹配、较为严重的回滞(极化翻转行为通常包含了多个电畴翻转阶段，这使得极化翻转电流的总持续时长常在μs或ms，当总持续时长大于工作信号周期时，极化翻转电荷便会干扰器件正常运行，简称为“回滞”)等问题，这给铁电负电容效应晶体管的应用带来了许多阻碍。
[0004]近些年，基于氧化铪、反铁电材料的负电容效应晶体管本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高频铁电负电容场效应晶体管，其特征在于，包括衬底，沟道层；其中，所述沟道层沉积在所述衬底的上方；所述沟道层的中间位置上方沉积形成缓冲层，所述缓冲层上方沉积形成的栅介质层；所述栅介质层上方沉积形成的栅电极；所述沟道层包括沟道和分别设置在沟道两侧的源极区和漏极区；所述源极区的上方沉积有源电极，所述漏极区上方沉积有漏电极。2.根据权利要求1所述一种高频铁电负电容场效应晶体管，其特征在于，所述衬底的材质为Si、Ge、SiGe、Ga2O3、GaAs、GaN中的一种或多种组合。3.根据权利要求1所述一种高频铁电负电容场效应晶体管，其特征在于，所述沟道层为SiO2、ZnO、SnO2、GeO2中的一种或多种组合；所述沟道层的厚度为5～200nm。4.根据权利要求1所述一种高频铁电负电容场效应晶体管，其特征在于，所述缓冲层为CoFe2O4、SrTiO3、PbTiO3、PbZrO3中的一种或多种组合；所述缓冲层的厚度为5～100nm。5.根据权利要求1所述一种高频铁电负电容场效应晶体管，其特征在于，所述源电极材质为Au、Pt、SrRuO3中的一种或多种组合，且所述源电极的厚度为5～150nm；所述漏电极为Au、Pt、SrRuO3中的一种或多种组合，且所述漏电极的厚度为5～150nm。6.根据权利要求1所述一种高频铁电负电容场效应晶体管，其特征在于，所述栅介质层的材质为PbZr
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【专利技术属性】
技术研发人员：王金斌，张衡，钟向丽，吴祎玮，何家怡，谭丛兵，宋宏甲，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：