2024-04-07 17:09 来源：得道网
东京工业大学的科学家们开发了一种新方法，利用钯将氢注入非晶氧化物半导体(aos)存储设备的深埋氧化物金属电极触点，从而降低接触电阻。这种创新方法为解决aos的接触问题提供了有价值的解决方案，为其在下一代存储设备和显示器中的应用铺平了道路。
基于非晶氧化物半导体(aos)的薄膜晶体管(TFTs)在下一代存储器件(如无电容动态随机存取存储器(DRAM)和高密度DRAM技术)中的应用备受关注。这种存储设备采用复杂的体系结构，tft垂直堆叠以实现高存储密度。
尽管具有潜力，但AOS tft存在AOS与电极之间的接触问题，导致接触电阻过高，从而降低电荷载流子迁移率，增加功耗。此外，垂直堆叠的架构进一步加剧了这些问题。
已经提出了许多方法来解决这些问题，包括在触点之间沉积高导电性氧化物中间层，在AOS接触面上形成氧空位以及用等离子体进行表面处理。氢在这些方法中起着关键作用，因为当它解离成原子氢并注入aos电极接触区域时，会产生电荷载流子，从而降低接触电阻。
然而，这些方法是能源密集型的或需要多个步骤，虽然它们有效地解决了半导体暴露的上表面的高接触电阻，但它们对于存储设备复杂的纳米级架构中的埋藏接触是不切实际的。
为了解决这个问题，来自东京工业大学国际研究前沿倡议MDX元素战略研究中心的一组研究人员(助理教授Masatake Tsuji，博士生Yuhao Shi和名誉教授Hideo Hosono)现在开发了一种新的氢注入方法。他们的研究结果于2024年3月22日在线发表在ACS Nano杂志上。
在这种创新的方法中，由一种合适的金属组成的电极，可以在低温下催化氢的解离，用于将原子氢传输到aos -电极界面，从而产生高导电性的氧化层。因此，选择合适的电极材料是实现该策略的关键。
Tsuji博士解释说:“这种方法需要具有高氢扩散速率和氢溶解度的金属，以缩短后处理时间并降低加工温度。在这项研究中，我们利用钯(Pd)，因为它实现了催化氢解离和运输的双重作用，使其成为低温下AOS tft中最适合的氢注入材料，即使在深层内部接触下也是如此。”
为了证明这种方法的有效性，该团队用Pd薄膜电极作为氢传输途径制造了非晶氧化铟镓(a-IGZO) tft。将tft在150℃的5%氢气气氛中热处理10分钟。这导致原子氢通过Pd传输到a- igzo -Pd界面，引发氧和氢之间的反应，形成高导电的界面层。
测试结果表明，由于导电层的存在，TFTs的接触电阻降低了两个数量级。此外，载流子迁移率从3.2 cm2V-1s-1提高到近20 cm2V-1s-1，有了实质性的提高。
“我们的方法使氢能够快速到达氧化物-钯界面，即使在器件内部，深度可达100 μm。这使得它非常适合解决基于aos的存储设备的接触问题，”Tsuji博士说。此外，该方法保持了tft的稳定性，表明没有氢在电极中扩散的副作用。
强调这项研究的潜力，Tsuji博士总结道:“这种方法是专门为复杂的设备架构量身定制的，代表了AOS在下一代存储设备和显示器中的应用的有价值的解决方案。”IGZO-TFT现在是驱动平板显示器像素的事实上的标准。目前的技术将促进其在存储器中的应用。
更多信息:史玉浩等，氧化薄膜晶体管埋地界面低接触电阻形成的方法:钯介导氢通路的利用，ACS纳米(2024)。DOI: 10.1021 / acsnano.4c02101
由东京工业大学提供
引用本文:利用钯来解决埋地氧化薄膜晶体管的接触问题(2024,4月5日)，2024年4月5日检索自https://phys.org/news/2024-04-palladium-contact-issues-oxide-thin.html
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