粉體圈Coco編譯

根據(jù)2月7日?qǐng)?bào)道，日本材料與物質(zhì)研究機(jī)構(gòu)的獨(dú)立研究者原田尚之，開(kāi)發(fā)了一種導(dǎo)電性與金相當(dāng)?shù)难趸锊牧?，非常適合用于微細(xì)線路的制造。

試制的鈀鈷氧化物(PdCoO2)薄膜

據(jù)悉，該材料的膜厚為27nm，電阻率僅為4μΩ·cm（微歐姆為百萬(wàn)分之一歐姆）。由于其穩(wěn)定性高，預(yù)計(jì)在微細(xì)線路中使用時(shí)不會(huì)發(fā)生金屬原子擴(kuò)散現(xiàn)象（即電遷移）。

研究背景

半導(dǎo)體芯片的制造過(guò)程中，微細(xì)化線路的技術(shù)越來(lái)越重要，隨著制程尺寸逐漸縮小，傳統(tǒng)材料如銅的局限性也逐漸顯現(xiàn)。尤其是在高電流密度條件下，銅線路容易出現(xiàn)電遷移現(xiàn)象，即金屬原子發(fā)生擴(kuò)散，影響線路的穩(wěn)定性和性能。而隨著2納米及以下制程技術(shù)的應(yīng)用，線路尺寸變得更細(xì)，絕緣保護(hù)的極限問(wèn)題日益顯現(xiàn)，因此科研人員一直在探索新的替代材料。

研究進(jìn)展

研究團(tuán)隊(duì)這次成功地將鈀鈷氧化物（PdCoO2）和鉑鈷氧化物制成薄膜。雖然這些氧化物材料在單晶狀態(tài)下已經(jīng)展現(xiàn)出優(yōu)異的物理特性，但在薄膜狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)如此高的物性特性，還是首次取得成功。通過(guò)濺射技術(shù)，研究團(tuán)隊(duì)成功制備出了薄膜，這為大面積晶圓的生產(chǎn)工藝開(kāi)辟了新的可能性。

該氧化物由鈀離子或鉑離子的正層與鈷氧化物離子的負(fù)層交替疊加，通過(guò)離子鍵緊密結(jié)合。即使在微細(xì)化線路后，電流密度增大，離子鍵也能牢牢固定，避免了原子擴(kuò)散的現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，PdCoO2的27納米膜厚下電阻率為4μΩ·cm，且其工作函數(shù)（即提取電子所需的能量）為7.8電子伏特，這一數(shù)值在已知材料中是最高的。作為微細(xì)線路材料時(shí)，電流流動(dòng)非常順暢，且?guī)缀鯖](méi)有電流泄漏。

此前，銠和鉬等材料曾被作為銅的替代品進(jìn)行研究，而這種新材料的性能超過(guò)了兩者。目前沒(méi)有發(fā)現(xiàn)比這種新材料性能更優(yōu)的候選材料。目前該材料已在藍(lán)寶石基板上實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證，研究人員正在推進(jìn)將其應(yīng)用到硅晶圓上的工作。

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審核編輯 黃宇