一種晶體管器件及其制造方法

專利名稱：一種晶體管器件及其制造方法
技術領域：
本發明涉及集成電路技術領域，更具體地，本發明涉及基于疊層氧化物薄膜電子 器件及其制造方法。
背景技術：
傳統的半導體p-n結和基于半導體p-n結的二極管和晶體管作為半導體電子線路 和集成電路中的基本元器件在半導體電子工業中得到廣泛的應用。諸如硅和鍺的常見半導 體材料的本征電導性很弱，通過引入不同價態的雜質元素可以改變其電導性能，還可以使 半導體變為以電子為主要載流子的η-型半導體或以空穴為主要載流子的ρ-型半導體。將 合適的P-型和η-型半導體結合在一起，ρ-型半導體和η-型半導體之間的載流子由于濃 度差而相互擴散，在兩種半導體相互接觸的界面附近產生復合，形成一定厚度的載流子耗 盡層。同時，由于載流子重新分布在P-n結之間，也產生了一個方向由η-極指向ρ-極的自 建電場，以阻擋由于載流子濃度梯度所引起的載流子的進一步擴散。在外加偏壓的情況下， 外加偏壓電場與自建電場方向相同時，將進一步阻擋多數載流子的擴散，形成高阻態；外加 偏壓電場與自建電場方向相反時，自建電場將被削弱甚至抵消，多數載流子的擴散變得容 易起來，整個p-n結則呈現低電阻。因此p-n結具有單向導電性，即具有整流特性。基于上述p-n結的特性，p-n結在加正向偏置或反向偏置時，工作狀態截然不同。 處于正向偏置時，在η-極端施加負偏壓，在ρ-極端施加正偏壓；反之，處于反向偏置時，在 η-極端施加正偏壓，在ρ-極端施加負偏壓。在p-n結處于正向偏置時，電子擴散穿過耗盡 層的勢壘區從η-極注入ρ-極，空穴從ρ-極注入η-極，形成正向電流。正向電流的電荷由 多子貢獻，所以電流很大，達到某一偏壓值時，電流急劇增大；而當P-n結處于反向偏置時， 電子作為少子從P-極被拉向η-極，空穴從η-極被拉向ρ-極，形成反向電流，反向電流的 電荷來源是少子，因此電流很小，除非偏置電壓達到擊穿電壓，否則反向電流不會有急增現 象。這就是用P-n結能夠構建二極管和用兩個在電輸運上相互關聯的p-n結能夠構建成晶 體管，即雙極型晶體管的基礎。解決上述反向電流小的問題的途徑就是為反向偏置的p-n 結提供大量的少子。根據上述正向偏置和反向偏置的P-n結的特性，為反向偏置的p-n結提 供電流少子的一種方法就是在其附近設置一個正向偏置的P-n結提供少子，也就是制作兩 個相互靠近的P-n結，一個被正向偏置，一個被反向偏置，來自正向偏置的p-n結的大量的 少子還來不及被復合，就被反向偏置的p-n結收集過去，從而形成較大的反向電流。這樣， 反向電流的大小取決于從正向偏置的P-n結注入過來的少子的數量，而注入的少子數量又 決定于正向偏壓。從而兩個靠得很近(在電輸運上能夠相互關聯)的P-n結，由正向偏置 的P-n結的偏壓控制反向偏置的p-n結的電流，構成能夠將信號放大的晶體管。半導體材 料本身因為其多數載流子是通過熱激發產生的，隨著溫度的改變而在數量上會有很大的變 化，因此，半導體P-n結的工作溫區一般處于室溫附近一個較窄的溫度區間內。近年來，隨著對新型材料的研究，已經發現鈣鈦礦結構氧化物材料由于其結構相 似，材料種類多樣而具有多種新的特性，最主要的如高溫超導電性、鐵電性和超大磁電阻效應，這是常規半導體材料所不具備的，所以鈣鈦礦結構氧化物材料受到了越來越多的關注， 并且已被制成多種器件和得到實質性的應用。同時，由于材料種類及其摻雜程度的不同，存 在著以空穴為主要載流子的P-型鈣鈦礦結構氧化物和以電子為主要載流子的η-型鈣鈦礦 結構氧化物，以鈣鈦礦結構氧化物發展的電子器件應用已逐步形成了一個新的領域，即氧 化物電子學，包括以宏觀量子現象為基礎的高溫超導電子學和相應的多種高溫超導電子 器件(這里主要指鈣鈦礦結構銅氧化物高溫超導體)；以超大磁電阻(CMR)效應和自旋極 化效應為基礎的自旋電子學以及相應的高密度的磁存儲器件和開關器件(這里主要指鐵 磁相的鈣鈦礦結構錳氧化物超大磁電阻材料)；以電荷極化為基礎的氧化物鐵電體隨機存 取存儲器件和鐵電動態隨機存取存儲器件、場效應器件以及微波調諧器件(這里主要指鈣 鈦礦結構氧化物鐵電體)。這個新的電子學的廣泛應用同樣需要基本器件來組成電子線路，即以ρ-η結為基 礎的二極管和晶體管分立器件，和以其為基礎發展集成電路。常規的實現方法就是將半導 體二極管和晶體管用于氧化物電子學電路。但是由于半導體二極管和晶體管一般在室溫區 使用，而以鈣鈦礦結構氧化物為基礎的氧化物電子學器件需要在從低溫(液氦溫度)到室 溫之間的一些必要的溫度范圍內使用，因此必須將氧化物電子學器件與半導體二極管和晶 體管電子線路放置在不同溫度區域，這就對實際應用帶來了復雜的材料、技術和環境條件 問題。同時，由于鈣鈦礦結構氧化物材料和半導體材料在結構、性能上有根本性的差異，所 以對二者的生長工藝具有截然不同的要求，即這兩類材料是不能以相同的技術工藝過程和 環境進行制作的。特別是，鈣鈦礦結構氧化物和半導體存在著互擴散，使得它們不能簡單地 集成在一起。因此，特別需要獨立地形成鈣鈦礦結構氧化物Ρ-η結和以其為基礎的二極管 和晶體管，以發展氧化物電子學線路和氧化物集成電路，實現氧化物電子學的廣泛應用。從原理上，半導體ρ-η結都是由對應的ρ-型半導體材料和η-型半導體材料構成， 空間耗盡層和自建電場的建立是Ρ-η結單向導電性得以實現的關鍵。因此，要使用鈣鈦礦 結構氧化物實現這些功能，也需要P-型鈣鈦礦結構氧化物和η-型鈣鈦礦結構氧化物構成 以及在其中設法構建相應的空間耗盡層和自建電場。到目前，已經公開涉及的鈣鈦礦結構氧化物ρ-η結功能和構型的工作包括以下幾 種配對類型Φ-型鈣鈦礦結構金屬相氧化物和η-型鈣鈦礦結構半導體性氧化物構型，而后 者只是作為生長前者的薄膜的襯底；P-型鈣鈦礦結構半導體性氧化物和η-型鈣鈦礦結構 半導體性氧化物構型，后者也是作為前者的薄膜的襯底；P-型鈣鈦礦結構金屬相氧化物和 η-型半導體硅構型，后者是前者的襯底；P-型鈣鈦礦結構半導體性氧化物和η-型半導體硅 構型，后者是前者的襯底。然而，上述公開的這些構型實際上不是ρ-η結，而是基于金屬/半導體界面效應 (肖特基勢壘)所作的整流器件的研究工作；而且，所有這些構型基本上不是疊層結構，更 不是由多層金屬型的鈣鈦礦結構氧化物形成，不能以其為基礎制作滿足實際應用要求的 Ρ-η結、二極管和晶體管，更不能和其他器件集成。簡而言之，針對新型材料所展現的新特性及其應用前景，盡管人們將半導體電子 學線路和氧化物電子學器件配合使用，但帶來很多附加的技術問題，而且影響工作效率和 產生大的能耗；而上述公開的那些構型不是多層結構，不能制作成晶體管。目前還沒有研制 出由多層金屬型鈣鈦礦結構氧化物形成的Ρ-η結，更沒有研制出相應的二極管和晶體管以實質性地發展氧化物電子器件和實現其廣泛的應用，尤其是在常規半導體器件不能工作的 低溫條件下的應用。因此，要發展氧化物電子學的廣泛應用，就需要一種由多層金屬型鈣鈦 礦結構氧化物形成的p-n結以及基于該種p-n結的二極管和晶體管。

發明內容
為克服上述問題，擺脫氧化物電子學線路必須依賴半導體二極管和晶體管的情 況，本發明提供了一種基于金屬型的疊層鈣鈦礦結構氧化物薄膜的p-i-n結，和以該p-i-n 結為基礎的二極管和晶體管器件及其制造方法。根據本發明的一個方面，提供了一種疊層鈣鈦礦結構氧化物p-i-n結，包括第一導電類型的鈣鈦礦結構氧化物層；在該第一導電類型的鈣鈦礦結構氧化物層上形成的鈣鈦礦結構氧化物鐵電體勢 壘層；和在該鈣鈦礦結構氧化物鐵電體勢壘層上形成的與第一導電類型不同的第二導電 類型的鈣鈦礦結構氧化物層。根據本發明的另一方面，提供了一種雙極型晶體管，包括氧化物單晶襯底；在該氧化物單晶襯底之上形成的第一導電類型的鈣鈦礦結構氧化物層；在該第一導電類型的鈣鈦礦結構氧化物層的至少一部分之上形成的兩個分隔開 的鈣鈦礦結構氧化物鐵電體勢壘層；分別在該兩個分隔開的鈣鈦礦結構氧化物鐵電體勢壘層之上形成的與第一導電 類型不同的第二導電類型的鈣鈦礦結構氧化物層；和分別在該兩個分隔開的第二導電類型氧化物之上形成的第一和第二金屬電極；在上述未被所述鈣鈦礦結構氧化物鐵電體勢壘層和第二導電類型的鈣鈦礦結構 氧化物層占據的第一導電類型的鈣鈦礦結構氧化物層上形成的第三金屬電極。根據本發明的另一方面，提供了一種制造上述雙極型晶體管的方法，包括a)提供氧化物單晶襯底；b)在所述氧化物單晶襯底上按順序原位生長第一導電類型的鈣鈦礦結構氧化物 層、鈣鈦礦結構氧化物鐵電體勢壘層和與第一導電類型不同的第二導電類型的鈣鈦礦結構 氧化物層；c)將所述鈣鈦礦結構氧化物鐵電體勢壘層和第二導電類型的鈣鈦礦結構氧化物 層自上而下刻蝕出一個槽，該槽深一直達到所述第一導電類型的鈣鈦礦結構氧化物層的表 面，由此將所述鈣鈦礦結構氧化物鐵電體勢壘層和第二導電類型的鈣鈦礦結構氧化物層分 割成彼此隔開的兩部分；和d)分別在所述分隔開的兩個第二導電類型的鈣鈦礦結構氧化物層上制作第一和
第二金屬電極；e)在所述槽中的所述第一導電類型的鈣鈦礦結構氧化物層上制作第三金屬電極， 其中該第三金屬電極與所述鈣鈦礦結構氧化物鐵電體勢壘層、所述第二導電類型的鈣鈦礦 結構氧化物和第一和第二金屬電極電隔離。根據本發明的金屬型的疊層鈣鈦礦結構氧化物薄膜二極管和晶體管可在低溫(液氦溫度)至室溫的寬溫區使用。


圖IA-B為根據本發明的一個實施例的疊層鈣鈦礦結構氧化物薄膜p-i-n結的原 理示意圖；圖2為根據本發明的一個實施例的基于疊層鈣鈦礦結構氧化物薄膜p-i-n結的二 極管結構示意圖；圖3A根據本發明的一個實施例的基于疊層鈣鈦礦結構氧化物薄膜p-i-n結的晶 體管的示意性原理圖；圖3B根據本發明的一個實施例的基于疊層鈣鈦礦結構氧化物薄膜p-i-n結的晶 體管的示意性結構剖面圖；圖3C根據本發明的一個實施例的基于疊層鈣鈦礦結構氧化物薄膜p-i-n結的晶 體管的示意性結構俯視圖；和圖4為根據本發明的另一個實施例的基于疊層鈣鈦礦結構氧化物薄膜p-i-n結的 晶體管的示意性結構剖面圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明提供的一種基于疊層鈣鈦礦結構氧化物薄 膜p-i-n結的電子器件及其制造方法進行詳細描述。圖1為根據本發明實施例的疊層鈣鈦礦結構氧化物薄膜p-i-n結原理圖，如圖1 所示，疊層鈣鈦礦結構氧化物薄膜P-i-n結包括空穴導電型(ρ-型)鈣鈦礦結構氧化物材 料，例如是Lai_ySryMn03 (簡寫為LSM0)，電子導電型(η-型)鈣鈦礦結構氧化物材料，例如是 La2_aCeaCu04(簡寫為LCC0)，以及在其間插入的絕緣的鈣鈦礦結構氧化物鐵電體層材料的勢 壘層(簡稱鐵電體勢壘層)，例如是Bai_eSreTi03 (簡寫為BST)，即BST位于LSMO和LCCO之 間。Vs表示在鐵電體層內由電子和空穴擴散形成的耗盡層的自建電場，其方向總是由η-型 材料(例如，η型摻雜的超導體La2_xCexCu04)指向ρ-型材料(例如，ρ型摻雜的錳氧化物 超大磁電阻材料LahSrxMnO3) ；Vr表示跨越鐵電體層兩端的因鐵電體層被外電場極化而形 成的反向極化場，其方向總是和外電場方向相反；其中，外電場方向為從LSMO經鐵電體(例 如，(Ba1^xSrx)TiO3)到LCCO為正向。Vr+Vs表示反向偏置場情況，勢壘升高，p_i_n結截止； Vr-Vs表示正向偏置場情況，勢壘降低，p-i-n結導通。++—表示LCCO材料層中的電子和LSMO材料層中的空穴向鐵電體BST材料層內擴 散，在鐵電體BST材料層的中心形成的自建電場VS，其方向總是由LCCO指向LSMO。O一一G表示在偏置場下鐵電體BST被反向極化形成的極化場Vr，其方向隨 外加偏置電場的方向而改變。空穴導電型(ρ-型)鈣鈦礦結構氧化物層LSMO和電子導電型(η-型)鈣鈦礦結 構氧化物層LCCO的導電性能由摻雜載流子的濃度決定。隨著摻雜濃度的不同，會呈現絕緣 體、半導體和正常態金屬等不同狀態。通常，為了制作出功能強的氧化物電子器件，都是采 用最佳摻雜的金屬性的氧化物薄膜，因此，為了功能或者功率上的匹配和技術工藝上的兼 容，鈣鈦礦結構氧化物p-i-n結的P-型材料和η-型材料也必須分別采用諸如最佳摻雜濃
7度的錳氧化物超大磁電阻材料和銅氧化物高溫超導體。另外，根據不同應用的需要，P-型 材料和η-型材料也可以分別使用不同的摻雜濃度或其他材料。本領域內的普通技術人員 可以理解，對η-型摻雜的銅氧化物高溫超導體來說，最佳摻雜就是使得超導轉變溫度最高 的摻雜濃度(也是導致有效載流子濃度最高的摻雜濃度)，對P-型摻雜的錳氧化物超大磁 電阻材料來說，最佳摻雜就是使得磁電阻效應最大和自旋極化度最高的摻雜濃度(也是導 致有效載流子濃度最高的摻雜濃度)。非最佳摻雜的鈣鈦礦結構P-型氧化物材料和鈣鈦礦 結構η-型材料或其他材料也能夠被使用，但是用其制造的ρ-η結的性能不能達到最佳化。鈣鈦礦結構鐵電體勢壘層材料可以包括鋯鈦酸鉛(Pb1-Jre)TiO3(簡寫為PZT)、 BaTiO3(簡寫為ΒΤ0)或Ba^SreTiO3(簡寫為BST)材料，0 < e < 0. 5，鐵電體勢壘層的厚 度為10-50納米。ρ-型鈣鈦礦結構氧化物層材料可以為ρ-型錳氧化物超大磁電阻材料或 P-型銅氧化物超導體材料；P-型鈣鈦礦結構氧化物層的厚度為50-200納米。ρ-型錳氧化 物超大磁電阻材料包括 LahCaxMnO3, LahySryMnO3 或 NdhSrzMnO3，其中 0. 2 < χ < 0. 4，0. 2
<y < 0. 4,0. 3 < ζ < 0. 45 ；ρ-型銅氧化物超導體材料包括YBa2Cu3O7 (簡寫為YBC0)或 !^—{!^!!(^鑭鍶銅氧(簡寫為LSC0) ；η-型鈣鈦礦結構氧化物層可以為η-型銅氧化物高溫 超導體材料或η-型錳氧化物超大磁電阻材料；η-型鈣鈦礦結構氧化物層的厚度為50-200 納米。鈣鈦礦結構的η-型銅氧化物高溫超導體包括La2_aCeaCu04、Nd2_bCebCu04和SivfYfCuO2, 其中 Y 為NcULa 或 Pr，其中 0.08 <a<0. 16，0. 13 < b < 0. 16，0. 13 < c < 0. 16,0. 1 < f
<0. 15 ；所述η-型錳氧化物超大磁電阻材料包括Lai_dCedMn03，其中0. 2 < d < 0. 4。對于疊層金屬型的鈣鈦礦結構氧化物薄膜p-i-n結，作為“i”層的鈣鈦礦結構氧 化物鐵電體材料的勢壘層起關鍵作用。首先，如果金屬型的P-型鈣鈦礦結構氧化物層和金 屬型的Π-型鈣鈦礦結構氧化物層直接接觸，其費米面即自然達到相同高度，亦即在接觸的 界面，費米面不會彎曲，不能產生整流效應，所以需要在P-型鈣鈦礦結構氧化物層和η-型 鈣鈦礦結構氧化物層之間插入鈣鈦礦結構氧化物鐵電體勢壘層；其次，按順序生長三層的 界面的結構完整性是極為重要的，只有結構完整，才能防止產生影響P-i-n結的功能的界 面態，其中界面上晶格的匹配和氧含量的化學配比是防止界面態產生的重要因素，鈣鈦礦 結構的氧化物鐵電體，如(Ba，Sr)TiO3，可以滿足這一要求；第三，在這種疊層金屬型的鈣鈦 礦結構氧化物P-i-n結中，ρ-型材料的空穴和η-型材料的電子均向鐵電體勢壘層擴散的 情況下，由于電子和空穴的復合，形成載流子耗盡層，即空間電荷區，在鐵電體勢壘層內部 形成自建電場，自建電場具有確定的從η-極指向ρ-極的方向；在有外加偏壓的情況下，鐵 電體中電荷被外電場極化，從而在鐵電體勢壘區中形成反向極化場，這種反向極化場的方 向隨外加電場的方向改變。隨著外加電場方向為負或為正，自建電場和反向極化場就形成 相互疊加或抵消，電流在P-i-n結中截止或導通，從而得到p-i-n結的單向導電性。圖2示出根據本發明實施例的基于疊層鈣鈦礦結構氧化物薄膜p-i-n結的二極 管，其中1為η-型鈣鈦礦結構氧化物層，例如η型摻雜的鈣鈦礦結構銅氧化物超導體材料； 2為鈣鈦礦結構氧化物勢壘層，例如鈣鈦礦結構氧化物鐵電體材料；3為ρ-型鈣鈦礦結構氧 化物層，例如P型摻雜的鈣鈦礦結構錳氧化物超大磁電阻材料；4為氧化物襯底，例如(001) 取向的鈣鈦礦結構SrTiO3 ；η-型氧化物層上的電極5和6和ρ-型氧化物層上的電極7和 8為金屬材料，例如是銀(Ag)、金(Au)或鉬(Pt)。如圖2所示，基于疊層鈣鈦礦結構氧化物薄膜p-i-n結的二極管包括氧化物襯底4，在該氧化物襯底4上形成ρ-型鈣鈦礦結構氧化物層以提供空穴型載流子，在ρ-型鈣鈦 礦結構氧化物層上形成η-型鈣鈦礦結構氧化物層以提供電子型載流子，鈣鈦礦結構鐵電 體勢壘層夾在所述P-型鈣鈦礦結構氧化物層和所述η-型鈣鈦礦結構氧化物之間，所述鈣 鈦礦結構鐵電體勢壘層可以為例如是Bai_eSreTi03的氧化物鐵電體材料，所述ρ-型鈣鈦礦 結構氧化物層可以為例如是Lai_ySryMn03的ρ-型摻雜的鈣鈦礦結構錳氧化物超大磁電阻材 料，所述η-型鈣鈦礦結構氧化物層可以為例如是La2_aCeaCu04的η-型摻雜的鈣鈦礦結構銅 氧化物高溫超導體，并且P-型氧化物層、鐵電體勢壘層和η-型氧化物層也可以為關于圖1 的實施例中所述的其它材料。通過離子束刻蝕在界定的制作器件的區域的長度方向的一部 分區域內刻蝕掉η型氧化物層和鐵電體勢壘層兩層以露出下面的P-型氧化物層，即器件的 一部分為疊置的三層結構，另一部分為P-型氧化物單層，如圖所示。優選地，所述疊置的三 層部分與所述P-型氧化物單層部分是被二等分的。利用脈沖激光沉積法在整個器件表面 沉積一層氧化物絕緣層(未示出)以用于電絕緣保護，再在該絕緣層上用聚焦離子束(FIB) 刻蝕和蒸鍍相結合制作電極。在圖2所示的二極管的結構中，三層的疊層薄膜區域的大小是可選擇的，例如沿 長度方向可以為300-500微米，沿寬度方向可以為30-400微米，使用微加工將疊層薄膜區 域沿長度方向將一部分的η-型氧化物層和鐵電體勢壘層刻蝕掉，以露出ρ-型氧化物層表 面，即二極管器件的一部分為三層結構，另一部分為單層結構，即為P-型氧化物層，優選地 將疊層薄膜區域的一半部分的η-型氧化物層和鐵電體勢壘層刻蝕掉。在整個器件表面生 長一層氧化物絕緣層，用于對整個器件的表面和邊緣進行電學上的絕緣保護。二極管的電 極包括在η-型氧化物層表面上的兩個電極和在暴露出的ρ-型氧化物層表面上的兩個電 極，使用聚焦離子束刻蝕法和濺射沉積相結合制作該四個電極，其中的一對電極用于檢測 該二極管的伏安特性。當然，這里使用的4個電極僅僅是舉例說明，本領域的技術人員都知 道也可以使用兩個電極，即在η-型氧化物層表面上設置一個電極，和在暴露出的P-型氧化 物層表面上設置一個電極。在另一個實施例中，提供了一種制造基于疊層鈣鈦礦結構氧化物p-i-n結的二極 管的方法，該方法包括以下的多個步驟1、在真空鍍膜設備中將背底真空度抽至高于5X 10_5Pa，調節流過承載SrTiO3襯 底的耐熱金屬板的加熱電流以使得SrTiOji底溫度為大約700°C，調節沉積薄膜的氧氣壓 為30Pa，在SrTiO3襯底上依次原位生長ρ-型鈣鈦礦結構氧化物層、鈣鈦礦結構鐵電體勢壘 層和η-型鈣鈦礦結構氧化物層，該P-型氧化物層厚度為150納米；該鐵電體勢壘層可以選 擇為Bai_eSreTi03，(0 < e < 0. 5),該鐵電體勢壘層厚度為10-20納米；該η-型氧化物層厚 度為150納米，至此形成三層氧化物的疊層結構。2、使用光刻工藝在疊層膜上刻蝕出序列排布的具有一定面積的器件區，例如長度 方向可以是300-500微米，寬度方向可以是30-400微米，和用于外接引線的相應分布的焊 接點，其尺寸例如可以在500微米χ500微米的范圍，這些數據都是舉例說明，其目的不是用 于限定本發明，本領域的技術人員可以根據實際需要來采用其它數據。在每個設定的P-i-n 結區刻蝕出P-極和η-極。對于根據本發明的上述疊層氧化物膜的部分進行刻蝕或全刻蝕， 其刻蝕的過程包括在多層膜上制成所需厚度的光刻膠，然后在80°C烘烤固化。將待曝光 的掩模板緊貼在氧化物膜上的光刻膠表面上，在紫外線曝光燈下曝光60-180秒。選用NaOH
9溶液作為顯影液以將氧化物膜上已經曝光的部分光刻膠去掉。3、第一步離子束刻蝕將上述步驟2中帶有光刻膠掩模的疊層氧化物放入離子刻 蝕機的真空腔體中，真空室背底真空抽至高于1 X IOe-3Pa,充入適當量的高純氬氣并保持其 為流動的動態狀況，刻蝕出p-i-n結為基礎的二極管器件區和相應分布的焊接點；4、第二步離子束刻蝕將刻蝕好圖案的樣品從離子刻蝕機的真空腔體中取出，用 溶膠劑將表面上的膠清洗干凈，再放入離子刻蝕機的真空腔體中，按以上步驟3中所述方 式進行刻蝕，刻蝕掉在P-i-n結的ρ-型氧化物層上面的一部分η-型氧化物膜和鐵電體膜。5、制作金屬電極(1)、將在步驟4中刻蝕好的器件表面用脈沖激光沉積法沉積一層厚約100納米的 氧化物絕緣層SrTiO3或非晶態的(Ba，Sr) TiO3 ；(2)、用聚焦離子束刻蝕法在器件的η-型氧化物表面和P-型氧化物表面上適當區 域刻蝕掉氧化物絕緣層以用于形成兩個分別接觸η-型氧化物層和ρ-型氧化物層的電極。(3)、在制作的圖形上用磁控濺射生長一層厚約200納米的金屬，對其構圖以形成 器件P-極和η-極的金屬電極。該金屬可以采用貴金屬，例如Pt、Ag、Au等。圖3A-C示出根據本發明實施例的基于疊層鈣鈦礦結構氧化物薄膜p-i-n的晶體 管，圖3A為晶體管的示意性原理圖，圖3B為晶體管的示意性結構剖面圖，圖3C為晶體管 的示意性結構俯視圖。該晶體管包括兩個電輸運上相關聯的疊層鈣鈦礦結構氧化物薄膜 P-i-n結，即為NPN型或PNP型的雙極型晶體管，由ρ-型鈣鈦礦結構氧化物、鈣鈦礦結構鐵 電體勢壘層和η-型鈣鈦礦結構氧化物形成p-i-n結。如圖3B所示，1為η-型鈣鈦礦結構氧 化物層，例如η型摻雜的鈣鈦礦結構銅氧化物超導體材料；2為鈣鈦礦結構氧化物勢壘層， 例如鈣鈦礦結構氧化物鐵電體材料；3為ρ-型鈣鈦礦結構氧化物層，例如ρ型摻雜的鈣鈦 礦結構錳氧化物超大磁電阻材料；4為襯底，該襯底可以使用SrTiO3單晶體(簡寫為ST0)， 其中e為發射極電極，c為集電極電極，b為基極電極。在下文中，將以NPN型晶體管為例來更加詳細地描述本發明。但是本領域的技術 人員根據本發明的公開都知道如何制作PNP型晶體管。因此不能理解為本發明受限于NPN 型晶體管，本發明的原理同樣適用于PNP型晶體管，其也在本發明的保護范圍之內。在圖3B示的NPN型晶體管的具體結構中，其包括以ρ-型鈣鈦礦結構氧化物層為 公共層的兩個P-i-n結，即在平面上為有效的背靠背型的兩個P-i-n結。在界定的作為晶體 管的疊層區域，其長度方向為兩個P-i-n結區總長度加兩個p-i-n結之間距(此間距為納 米量級，也就是晶體管基極的寬度)，再加上沿長度方向延伸的在一個P-i-n結外側的基極 的電極長度，例如可以是總長度為300-500微米，寬度為30-100納米，這僅僅是舉例說明。 用微(納)加工方法將疊層中的η-型鈣鈦礦結構氧化物層和鈣鈦礦結構鐵電體勢壘層的 一部分自上而下刻蝕出一個較窄的槽，該槽深一直達到P-型鈣鈦礦結構氧化物層表面，從 而露出該P-型鈣鈦礦結構氧化物層，該P-型鈣鈦礦結構氧化物層即為晶體管基極。在被槽 分隔開的兩個η-型鈣鈦礦結構氧化物層上分別形成發射極電極和集電極電極，基極電極 即作在上述沿長度方向延伸的一個P-i-n結外側的區域，該基極電極與所述η-型鈣鈦礦結 構氧化物層和鈣鈦礦結構鐵電體勢壘層電隔離。也可以在制作金屬電極之前先在整個器件 表面生長一層氧化物絕緣層以進行電學絕緣保護，然后在相應的發射極區、集電極區和基 極電極區的表面的適當區域中以聚焦離子束刻蝕掉其中的氧化物絕緣層以便露出各極區
10的表層以用于制作導電電極。晶體管的金屬電極一般使用貴金屬材料，例如Pt、Ag、Au等。 制作金屬電極的方法可以采用本領域公知的技術，優選地可以采用聚焦離子束刻蝕焊接和 濺射沉積相結合的方法制作電極。上面僅僅是以舉例方式來說明制作p-i-n結的晶體管結構的一個實施例。也可以 選擇將疊層的一部分中的η-型鈣鈦礦結構氧化物層和鈣鈦礦結構鐵電體勢壘層刻蝕掉以 露出下面的P-型鈣鈦礦結構氧化物層，在其上面制作基極電極，如下參考圖4所述。如圖 4所示，用微(納)加工方法在長度方向將疊層的一部分中的η-型鈣鈦礦結構氧化物層和 鈣鈦礦結構鐵電體勢壘層刻蝕掉，露出下面的P-型鈣鈦礦結構氧化物層，即在器件區域， 一部分為三層疊層，其依次為η-型氧化物層-鐵電體勢壘層-ρ-型氧化物層，另一部分為 P-型氧化物單層，優選將疊層的三分之一部分中的η-型氧化物層和鐵電體勢壘層刻蝕掉。 以聚焦離子束刻蝕法對該三層疊層在某處自上而下刻蝕出一個槽，該槽深一直達到P-型 氧化物層表面，共去除η-型氧化物層和鐵電體勢壘層兩層，由此將三層疊層分割成彼此隔 開的兩部分，這樣就形成兩個等效的背靠背的P-i-n結。在分隔開的兩個p-i-n結的η-型 氧化物層上分別形成發射極電極和集電極電極，在露出的非槽中的P-型氧化物層上形成 基極電極。當然，在上述將疊層的一部分中的η-型氧化物層和鐵電體勢壘層刻蝕掉以露出 下面的P-型氧化物層的情況中，基極電極即可以形成在槽中的P-型氧化物層上，也可以形 成在槽外的露出的P-型氧化物層上，或者可以在這兩處都形成電極，這對于本領域的技術 人員來說是顯而易見的。基于上述形成的雙極型晶體管包括氧化物單晶襯底；在該氧化物單晶襯底之上形 成的第一導電類型的鈣鈦礦結構氧化物層；在該第一導電類型的鈣鈦礦結構氧化物層的至 少一部分之上形成的兩個分隔開的鈣鈦礦結構氧化物鐵電體勢壘層；分別在該兩個分隔開 的鈣鈦礦結構氧化物鐵電體勢壘層之上形成的與第一導電類型不同的第二導電類型的鈣 鈦礦結構氧化物層；分別在該兩個分隔開的第二導電類型的鈣鈦礦結構氧化物層之上形成 的第一和第二金屬電極；在未被所述鈣鈦礦結構氧化物鐵電體勢壘層和第二導電類型的鈣 鈦礦結構氧化物層占據的該第一導電類型的鈣鈦礦結構氧化物層上形成的第三金屬電極， 其中該第三金屬電極與所述鈣鈦礦結構氧化物鐵電體勢壘層、所述第二導電類型的鈣鈦礦 結構氧化物和所述第一和第二金屬電極電隔離。上面所述第一、第二和第三金屬電極分別 為發射極電極、集電極電極和基極電極。上面參考圖3和4描述了根據本發明的實施例的金屬型的疊層鈣鈦礦結構氧化物 晶體管。下面將描述制造上述雙極型晶體管的方法的實施例，該方法包括下列步驟1)提供氧化物單晶襯底。在制作工藝的開始階段，通常可以選擇例如SrTi03、MgO或LaAlO3單晶體作為襯 底，并且采用常規的清洗工藝對該襯底進行清洗。2)在所述氧化物單晶襯底上按順序原位生長第一導電類型的鈣鈦礦結構氧化物 層、鈣鈦礦結構氧化物鐵電體勢壘層和與第一導電類型不同的第二導電類型的鈣鈦礦結構
氧化物層。在生長P-i-N結的工藝中，將清洗干凈的襯底放入真空鍍膜設備(其至少包括三 個源)中，在該設備內在所述襯底上依次原位生長例如P-型金屬型鈣鈦礦結構氧化物層，
11鈣鈦礦結構氧化物鐵電體勢壘層和例如η-型金屬型鈣鈦礦結構氧化物層；其中生長溫度 為700-800°C，背底真空度高于5X 10_5Pa ；沉積氣壓為10_50Pa的純氧壓；所述的ρ-型鈣 鈦礦結構氧化物層的厚度為50-200納米，所述鈣鈦礦結構鐵電體勢壘層的厚度為10-50納 米，所述η-型鈣鈦礦結構氧化物層的厚度為50-200納米。注意，這里的第一導電類型可以是ρ型，和第二導電類型可以是η型；但是第一導 電類型也可以是η型，和第二導電類型也可以是ρ型，這對于本領域的技術人員來說是顯而 易見的。3)將所述第二導電類型的鈣鈦礦結構氧化物層和鈣鈦礦結構氧化物鐵電體勢壘 層自上而下刻蝕出一個槽，該槽深一直達到所述第一導電類型的鈣鈦礦結構氧化物層的表 面，由此將所述鈣鈦礦結構氧化物鐵電體勢壘層和第二導電類型的鈣鈦礦結構氧化物層分 割成彼此隔開的兩部分。在刻蝕槽的過程中，首先在η-型鈣鈦礦結構氧化物層上涂敷光刻膠，利用掩模對 其構圖以便確定將要形成槽的位置和寬度；接著將所述襯底放入聚焦離子束(FIB)刻蝕 室中，將所述η-型鈣鈦礦結構氧化物層和所述鈣鈦礦結構鐵電體勢壘層自上而下刻蝕出 一個10-100納米的槽，該槽深一直達到所述ρ型鈣鈦礦結構氧化物層的表面，從而露出該 P-型鈣鈦礦結構氧化物層的表面，從而形成以P-型氧化物層為公共層(基極區域)的背靠 背型的兩個p-i-n結。4)分別在所述分隔開的兩個第二導電類型的鈣鈦礦結構氧化物層上制作第一和 第二金屬電極；和5)在與所述槽中第一導電類型的鈣鈦礦結構氧化物層電輸運相連的區域上制作 第三金屬電極，其中該第三金屬電極與所述鈣鈦礦結構氧化物鐵電體勢壘層、所述第二導 電類型的鈣鈦礦結構氧化物和第一和第二金屬電極電隔離。在形成金屬電極的過程中，從FIB室取出襯底樣品，將其放進真空鍍膜室以在整 個器件上沉積一層氧化物絕緣層。將這樣處理過的圖案再放進FIB室中以便分別將兩個 η型鈦礦結構氧化物層上和在槽中的P型鈣鈦礦結構氧化物層上的氧化物絕緣層的一部分 刻蝕掉以形成窗口，在所述窗口上沉積金屬以分別形成基極電極、發射極電極和集電極電 極，從而形成金屬型鈣鈦礦結構氧化物疊層薄膜晶體管。或者，也可以不沉積氧化物絕緣層，而是直接在晶體管的發射極區、集電極區和基 極區上直接沉積金屬以形成基極電極、發射機電極和集電極電極。上述的電隔離可以使用本領域公知的任何電隔離技術，例如可以是利用電絕緣膜 的電隔離或者利用空間分隔開的電隔離等等。上述疊層又可以按n-i-p順序來制作，以相同的制作工藝形成PNP型晶體管。在另一個可選的實施例中，在上述步驟3實施的構圖工藝中，可以確定將要形成 槽的位置和寬度以及確定將要刻蝕掉疊層的一部分中的η-型鈣鈦礦結構氧化物層和鈣鈦 礦結構鐵電體勢壘層的區域。這樣可以形成一個較窄的槽以分隔成兩個P-i-N結，同時將 疊層的一部分中的η-型鈣鈦礦結構氧化物層和鈣鈦礦結構鐵電體勢壘層刻蝕掉以露出下 面的P-型鈣鈦礦結構氧化物層，用于在其上制作基極電極，如圖4所示。后面的步驟與上 述相同，分別在兩個η型鈣鈦礦結構氧化物層上和在槽外的露出的P型鈣鈦礦結構氧化物 層上制作電極。這對本領域的技術人員來說，是很容易想到的。
另外，上面給出槽的具體寬度數值僅僅是為了舉例說明，本領域的技術人員都知 道，其具體數值可以根據工藝條件來選擇，只要能夠在槽內形成基極電極，使得晶體管正常 工作即可。或者在將疊層的一部分中的η-型鈣鈦礦結構氧化物層和鈣鈦礦結構鐵電體勢 壘層刻蝕掉以露出下面的P-型鈣鈦礦結構氧化物層以用于在其上面制作基極電極的情況 中，所形成槽的寬度只要能夠將剩下的η-型鈣鈦礦結構氧化物層和鈣鈦礦結構鐵電體勢 壘層分隔成兩部分，使得晶體管正常工作即可。槽的具體寬度值不受限制。另外，上面給出 的層厚的數值以及其它工藝參數也是出于舉例說明的目的，本領域的技術人員根據實際需 要選擇其它參數值。在一個實施例中，包含鈣鈦礦結構氧化物p-i-n結的晶體管器件包括氧化物單 晶襯底，在襯底上形成的疊層鈣鈦礦結構氧化物p-i-n結，即P-型鈣鈦礦結構氧化物層、鈣 鈦礦結構氧化物鐵電體勢壘層和η-型鈣鈦礦結構氧化物層；以微(納)加工工藝形成兩個 分開的但在載流子輸運上關聯的兩個P-i-n結結構，其中NPN型晶體管的ρ-型(或PNP型 晶體管的η-型)鈣鈦礦結構氧化物層為公共層，即為背靠背型的兩個P-i-n結的NPN型或 PNP型雙極型晶體管；所述ρ-型鈣鈦礦結構氧化物層和所述η-型鈣鈦礦結構氧化物層均 為金屬性的；所述鈣鈦礦結構氧化物鐵電體勢壘層具有鐵電性；所述P-型和η-型氧化物 層也可以是半導體性的，但是由此制作出的器件的功能與上面所述情況相比有相當程度的 降低。在上述的包含鈣鈦礦結構氧化物p-i-n結的晶體管器件中，所述氧化物單晶襯 底包括SrTiO3(STO)、MgO或LaAlO3單晶體。鈣鈦礦結構鐵電體勢壘層可以為鋯鈦酸鉛 (Pb1^eZre) TiO3 (簡寫為 PZT)，BaTiO3 (簡寫為 ΒΤ0)或 Ba1^eSreTiO3 (簡寫為 BST)材料，其中 0 < e < 0. 5，鐵電體勢壘層的厚度為10-50納米。ρ-型鈣鈦礦結構氧化物層為ρ-型錳氧化 物超大磁電阻材料或P-型銅氧化物超導體材料；P-型鈣鈦礦結構氧化物層的厚度可以為 50-200納米。ρ-型錳氧化物超大磁電阻材料包括=LahCaxMnOyLa1ISryMnO3或NcUSrzMnO3, 其中0. 2 < χ < 0.4,0.2 < y < 0.4,0.3 < ζ < 0. 45 ；ρ-型銅氧化物超導體材料包括 YBa2Cu3O7 (簡寫為YBC0)或La2_xSrxCu04 (簡寫為LSC0) ；η-型鈣鈦礦結構氧化物層為η型摻 雜銅氧化物高溫超導體材料或η-型錳氧化物超大磁電阻材料；η-型鈣鈦礦結構氧化物層 的厚度為50-200納米。鈣鈦礦結構的η型摻雜銅氧化物高溫超導體材料包括La2_aCeaCu04、 Nd2^bCebCuO4 或 Sr1^fYfCuO2,式中 Y 為 NcULa 或 Pr，其中 0. 08 < a < 0. 16，0. 13 < b < 0. 16， 0. 13 < c < 0. 16,0. 1 < f < 0. 15 ；所述η-型錳氧化物磁電阻材包括La1^CedMnO3，其中 0. 2 < d < 0. 4 ；用作電極的金屬材料一般采用貴金屬材料，例如包括銀(Ag)，金(Au)或 鉬(Pt)等。可用多種相應的鈣鈦礦結構氧化物制作本發明的晶體管。本發明的實例性的NPN 型晶體管工作的驅動過程為以發射結處正偏置，即η-型鈣鈦礦結構氧化物層接外偏置電 壓負極，P"型鈣鈦礦結構氧化物層接外偏置電壓正極(可處零電位)，集電結處反偏置，即 η-型鈣鈦礦結構氧化物層接外偏置電壓正極(高正電位)。在控制發射結正偏置電壓的情 況下，發射結通過基極為集電結提供少子載流子，實現晶體管輸運功能。同時，外來待放大 的信號從基極(P-型鈣鈦礦結構氧化物層)輸入，被反向偏置的集電極的電場拉入集電極 得到放大并輸出。以上描述了根據本發明的實施例的金屬型的疊層鈣鈦礦結構氧化物薄膜p-i-n
13結、基于該p-i-n結的二極管和晶體管，這種p-i-n結的基體可以包括鈣鈦礦結構的空穴摻 雜型錳氧化物超大磁電阻材料、鈣鈦礦結構的氧化物鐵電體材料和鈣鈦礦結構的電子摻雜 型銅氧化物高溫超導體材料三類重要的氧化物材料。根據本發明的鈣鈦礦結構氧化物薄膜 二極管和晶體管除了作為氧化物電子學電路的基本器件這一最主要用途外，還有諸如以下 的器件功能1、在p-i-n結中勢壘層“i”的厚度為一個納米量級時，在超導體的超導轉變溫度 之下，這種P-i-n結等同于超導單電子隧道結，其相應的二極管和晶體管可用于超導體的 超導電性及相應的應用目的的研究和使用；2、在最佳摻雜情況下，鈣鈦礦結構空穴摻雜型錳氧化物在寬溫區具有超大磁電阻 效應和自旋極化特性，所以本發明提供的諸如二極管和晶體管的電子器件又可用作為靈敏 的磁探測器件、自旋閥開關器件和磁存儲器件；鈣鈦礦結構空穴摻雜型錳氧化物還有強的 光電效應，本發明的二極管、晶體管又可以用作為光電效應器件；3、在一定外電場下鐵電體勢壘層的介電常數發生改變，這導致對頻率發生相應的 改變，即具有頻率調制功能，所以本發明提供的二極管、晶體管可用作為微波探測器件或頻 率調諧器件；4、本發明使用了 η型鈣鈦礦結構銅氧化物高溫超導體，但由于二極管、晶體管的 偏置電壓遠大于超導體的超導能隙，超導體已處于正常態，所以，本發明的電子器件只利用 η型鈣鈦礦結構銅氧化物高溫超導體的電子載流子特性，不是利用其超導電性，這樣，本發 明的二極管、晶體管可在低溫至室溫的寬溫區工作，除非用作超導單電子隧道結(這要在 低溫使用)。本發明使用的鈣鈦礦結構錳氧化物超大磁電阻材料和鈣鈦礦結構氧化物鐵電 體，改變其基本性能的居里點都在室溫以上，所以本發明的疊層鈣鈦礦結構氧化物薄膜二 極管和晶體管可在低溫(液氦溫度)至室溫的寬溫區使用。最后應當說明的是，以上實施例僅以舉例的方式來描述本發明。基于本發明的公 開，本領域的技術人員在本發明的精神和范圍內可以對上面的技術方案做出各種修改和變 形，所以本發明的范圍是由附屬的權利要求書來限定。
1權利要求
一種疊層鈣鈦礦結構氧化物p i n結，其包括第一導電類型的鈣鈦礦結構氧化物層；在該第一導電類型的鈣鈦礦結構氧化物層上形成的鈣鈦礦結構氧化物鐵電體勢壘層；和在該鈣鈦礦結構氧化物鐵電體勢壘層上形成的與第一導電類型不同的第二導電類型的鈣鈦礦結構氧化物層。
2.一種疊層鈣鈦礦結構氧化物雙極型晶體管，其包括 氧化物單晶襯底；在該氧化物單晶襯底之上形成的第一導電類型的鈣鈦礦結構氧化物層； 在該第一導電類型的鈣鈦礦結構氧化物層的至少一部分之上形成的兩個分隔開的鈣 鈦礦結構氧化物鐵電體勢壘層；分別在該兩個分隔開的鈣鈦礦結構氧化物鐵電體勢壘層之上形成的與第一導電類型 不同的第二導電類型的鈣鈦礦結構氧化物層；和分別在該兩個分隔開的第二導電類型氧化物之上形成的第一和第二金屬電極； 在上述未被所述鈣鈦礦結構氧化物鐵電體勢壘層和第二導電類型的鈣鈦礦結構氧化 物層占據的第一導電類型的鈣鈦礦結構氧化物層上形成的第三金屬電極，其中該第三金屬 電極與所述鈣鈦礦結構氧化物鐵電體勢壘層、所述第二導電類型的鈣鈦礦結構氧化物和第 一和第二金屬電極電隔離。
3.根據權利要求2所述的雙極性晶體管，其中所述氧化物單晶襯底包括SrTi03、MgO 或LaAlO3的單晶體，所述第一導電類型的鈣鈦礦結構氧化物層為ρ-型錳氧化物超大磁電 阻材料或者P-型銅氧化物超導體材料，其中所述P-型錳氧化物超大磁電阻材料為鐵磁性 的鈣鈦礦結構錳氧化物材料，其包括La1ICaxMnOyLa1ISryMnO3或NcUSrzMnO3，其中0. 2 < χ<0. 4,0. 2 < y < 0. 4,0. 3 < ζ < 0. 45，所述ρ-型銅氧化物超導體材料為YBa2Cu3O7或 La2_xSrxCu04。
4.根據權利要求2所述的雙極型晶體管，其中所述鈣鈦礦結構氧化物鐵電體勢壘層為 (Pb1^eZre) TiO3^BaTiO3 或 Ba1^eSreTiO3 材料，其中 0 < e < 0. 5。
5.根據權利要求2所述的雙極型晶體管，其中所述第二導電類型的鈣鈦礦結構氧化物 層為η型銅氧化物高溫超導體或者η型錳氧化物磁電阻材料，其中所述η型銅氧化物高溫 超導體為 La2_aCeaCu04、Nd2^bCebCuO4 或 Sr^fYfCuO2，其中 Y 為 Nd、La 或者 Pr，并且 0. 08 < a<0. 16，0. 13 < b < 0. 16，0. 13 < c < 0. 16,0. 1 < f < 0. 15，和其中所述 η 型猛氧化物磁 電阻材料為LaHCedMnO3，其中0. 2 < d < 0. 4。
6.根據權利要求2所述的雙極型晶體管，其中所述第一導電類型和第二導電類型的鈣 鈦礦結構氧化物層的厚度分別為50-200納米，所述鈣鈦礦結構氧化物鐵電體勢壘層的厚 度為10-50納米。
7.根據權利要求2所述的雙極型晶體管，其中所述第一、第二和第三金屬電極采用貴 金屬材料，優選為形成金屬電極在整個器件表面形成氧化物絕緣層以用于電絕緣。
8.—種制造根據權利要求2-7之一的雙極型晶體管的方法，包括a)提供氧化物單晶襯底；b)在所述氧化物單晶襯底上按順序原位生長第一導電類型的鈣鈦礦結構氧化物層、鈣鈦礦結構氧化物鐵電體勢壘層和與第一導電類型不同的第二導電類型的鈣鈦礦結構氧化 物層；c)將所述鈣鈦礦結構氧化物鐵電體勢壘層和第二導電類型的鈣鈦礦結構氧化物層自 上而下刻蝕出一個槽，該槽深一直達到所述第一導電類型的鈣鈦礦結構氧化物層的表面， 由此將所述鈣鈦礦結構氧化物鐵電體勢壘層和第二導電類型的鈣鈦礦結構氧化物層分割 成彼此隔開的兩部分；和d)分別在所述分隔開的兩個第二導電類型的鈣鈦礦結構氧化物層上制作第一和第二 金屬電極；e)在所述槽中的所述第一導電類型的鈣鈦礦結構氧化物層上制作第三金屬電極，其中 該第三金屬電極與所述鈣鈦礦結構氧化物鐵電體勢壘層、所述第二導電類型的鈣鈦礦結構 氧化物和第一和第二金屬電極電隔離。
9.根據權利要求8的方法，其中在步驟c)中，在形成槽的同時，將疊層的一部分中的 η-型鈣鈦礦結構氧化物層和鈣鈦礦結構鐵電體勢壘層刻蝕掉以露出下面的P-型鈣鈦礦結 構氧化物層，在其上面制作基極電極，優選在形成金屬電極在整個器件表面形成氧化物絕 緣層以用于電絕緣。
10.根據權利要求8方法，其中所述在襯底上按順序原位生長薄膜的條件是生長溫度 為700-800°C，背底真空度高于5Χ 10_5Pa ；沉積氣壓為10_50Pa的純氧壓；優選使用激光分 子束外延法或脈沖激光沉積法進行原位生長。全文摘要
本發明提供一種疊層鈣鈦礦結構氧化物p-i-n結和一種疊層鈣鈦礦結構氧化物雙極型晶體管及其制造方法，該晶體管包括氧化物單晶襯底；在襯底上形成的第一導電類型的鈣鈦礦結構氧化物層；在第一導電類型的鈣鈦礦結構氧化物層的至少一部分上形成的兩個分隔開的鈣鈦礦結構氧化物鐵電體勢壘層；在該兩個鈣鈦礦結構氧化物鐵電體勢壘層上分別形成的第二導電類型的鈣鈦礦結構氧化物層；在該兩個分隔開的第二導電類型氧化物層上分別形成的第一和第二金屬電極；在未被鈣鈦礦結構氧化物鐵電體勢壘層和第二導電類型的鈣鈦礦結構氧化物層占據的第一導電類型的鈣鈦礦結構氧化物層上形成的第三金屬電極。該第一、第二和第三金屬電極均為貴金屬。
文檔編號H01L29/12GK101964364SQ20091008979
公開日2011年2月2日 申請日期2009年7月24日 優先權日2009年7月24日
發明者付躍舉, 曹立新, 朱北沂, 李俊杰, 袁潔, 許波, 趙柏儒, 邱祥岡, 金愛子 申請人:中國科學院物理研究所