基于AZO-PIDA MIS结构的IGZO FET源漏接触肖特基势垒高度显著提升研究

本文提出采用铝掺杂氧化锌(AZO)金属-夹层-半导体(MIS)结构结合沉积后退火(PIDA)工艺，成功将非晶铟镓锌氧化物(a-IGZO)场效应晶体管的肖特基势垒高度(SBH)从216 meV降至104 meV，接触电阻率(ρc)从5.37×10-4 Ω·cm2优化至6.92×10-6 Ω·cm2，为三维动态随机存储器(3D DRAM)开发提供突破性接触工程技术。

　　

亮点

本研究针对非晶铟镓锌氧化物(a-IGZO)场效应晶体管(FET)中持续存在的高接触电阻难题，提出了一种创新的铝掺杂氧化锌(AZO)沉积后退火(PIDA)金属-夹层-半导体(MIS)接触结构。PIDA工艺通过同步退火a-IGZO沟道和AZO夹层，促进两种材料间的相互作用，利用AZO中铝掺杂剂的强氧亲和力增强界面氧捕获效应。

结果

图1a展示了制备的a-IGZO FET三维示意图，采用背栅极和带有AZO夹层的源漏(S/D)接触。通过射频溅射在a-IGZO沟道上沉积AZO夹层后，再沉积氮化钽(TaN)形成金属接触垫，构建MIS接触结构。如图1b所示，制备的AZO MIS结构的横截面透射电镜(TEM)分析清晰显示了沟道、夹层和金属的分层结构。

结论

这项研究通过引入新型AZO PIDA MIS接触结构，成功解决了a-IGZO FET中的高接触电阻问题。与传统金属-半导体(MS)接触相比，该结构使有效肖特基势垒高度(SBH)从216 meV显著降低至104 meV，接触电阻率(ρ_c)从5.37×10^-4 Ω·cm²优化至6.92×10^-6 Ω·cm²，创造了a-IGZO基接触的最佳记录值。该技术为下一代非晶氧化物半导体器件开发提供了突破性策略。