铁电晶体管结构及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116013971A(43)申请公布日2023.04.25(21)申请号202211704312.1H01L21/28(2006.01)(22)申请日2022.12.28(71)申请人中国科学院微电子研究所地址100029北京市朝阳区北土城西路3号申请人广东省大湾区集成电路与系统应用研究院(72)发明人罗军陈博涵许静(74)专利代理机构北京兰亭信通知识产权代理有限公司11667专利代理师陈晓瑜(51)Int.Cl.H01L29/423(2006.01)H01L29/51(2006.01)H01L29/78(2006.01)H01L21/336(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图3页(54)发明名称铁电晶体管结构及其制备方法(57)摘要本发明提供一种铁电晶体管结构及其制备方法，铁电晶体管结构包括：底层衬底；位于底层衬底的表面，且沿背离底层衬底方向依次设置的铁电层、绝缘介质层和顶层衬底；位于顶层衬底上的场效应晶体管；以及，贯穿顶层衬底并与铁电层电连接的控制电极，所述控制电极用于控制所述铁电层。本发明能够提高铁电晶体管的集成度，降低铁电晶体管的结构复杂度和制备的难度。CN116013971ACN116013971A权利要求书1/2页1.一种铁电晶体管结构，其特征在于，包括：底层衬底；位于所述底层衬底的表面，且沿背离所述底层衬底方向依次设置的铁电层、绝缘介质层和顶层衬底；位于所述顶层衬底上的场效应晶体管；以及，贯穿所述顶层衬底并与所述铁电层电连接的控制电极，所述控制电极用于控制所述铁电层。2.根据权利要求1所述的铁电晶体管结构，其特征在于，所述绝缘介质层的厚度范围为10nm～100nm。3.根据权利要求1所述的铁电晶体管结构，其特征在于，所述顶层衬底的厚度范围为5nm～100nm。4.根据权利要求1所述的铁电晶体管结构，其特征在于，所述底层衬底的材料包括：硅、锗、砷化镓和碳化硅中的至少一种。5.根据权利要求1所述的铁电晶体管结构，其特征在于，所述顶层层衬底的材料包括：硅、锗、砷化镓和碳化硅中的至少一种。6.根据权利要求1所述的铁电晶体管结构，其特征在于，所述场效应晶体管包括：绝缘体上硅平面型场效应晶体管、绝缘体上硅鳍式场效应晶体管和绝缘体上硅全环绕栅极晶体管中的至少一种。7.根据权利要求1所述的铁电晶体管结构，其特征在于，还包括：第一浅槽隔离；所述第一浅槽隔离贯穿所述顶层衬底、绝缘介质层和铁电层，所述第一浅槽隔离与所述底层衬底接触；所述第一浅槽隔离分别位于所述控制电极背离所述场效应晶体管的一侧和所述场效应晶体管背离所述控制电极的一侧。8.根据权利要求1至7中任一项所述的铁电晶体管结构，其特征在于，还包括：第二浅槽隔离；所述第二浅槽隔离贯穿所述顶层衬底；所述第二浅槽隔离用于将所述控制电极与所述场效应晶体管进行隔离。9.一种铁电晶体管结构的制备方法，其特征在于，包括：提供预备衬底；在所述预备衬底的表面注入离子，以在所述预备衬底内形成剥离层，位于所述剥离层相对两侧的预备衬底分别为顶层衬底和牺牲衬底；提供底层衬底；在所述底层衬底的表面，且沿背离所述底层衬底方向依次形成铁电层和绝缘介质层；将所述顶层衬底与所述绝缘介质层键合；通过处理所述剥离层，以去除所述牺牲衬底并保留所述顶层衬底；在所述顶层衬底内形成控制电极，并在所述顶层衬底上形成场效应晶体管。10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，在所述通过处理所述剥离层，以去除所述牺牲衬底并保留所述顶层衬底的步骤之后，所述制备方法还包括：在所述顶层衬底上形成所述第一浅槽隔离和第二浅槽隔离；所述第一浅槽隔离分别位于所述控制电极背离所述场效应晶体管的一侧和所述场效2CN116013971A权利要求书2/2页应晶体管背离所述控制电极的一侧；所述第二浅槽隔离贯穿所述顶层衬底，所述第二浅槽隔离用于将所述控制电极与所述场效应晶体管进行隔离。3CN116013971A说明书1/6页铁电晶体管结构及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及存储器技术领域，尤其涉及一种铁电晶体管结构及其制备方法。背景技术[0002]铁电存储器是利用铁电材料在外电场作用下的铁电效应来进行信息存储的。其中铁电存储器中包含有多个铁电晶体管(FeFET)，且每个FeFET即可完成信息存储。从而有望实现更小单元信息存储。[0003]但是，对于现有的铁电存储器，其中，一种铁电存储器的结构是将铁电层设置在栅极结构中的栅极和栅氧层之间，但由于栅极结构中的栅氧层较薄，极易发生铁电极化击穿铁电晶体管，从而降低铁电晶体管的寿命；另一种铁电存储器的结构是将铁电层设置在栅极结构的外侧，并通过设置在相对两侧的电极层构成铁电电容，虽然能够避免铁电极化击穿铁电晶体管，但是如此不但降低了铁电晶