粉体圈Coco编译

根据2月7日报道，日本材料与物质研究机构的独立研究者原田尚之，开发了一种导电性与金相当的氧化物材料，非常适合用于微细线路的制造。

试制的钯钴氧化物(PdCoO2)薄膜

据悉，该材料的膜厚为27nm，电阻率仅为4μΩ·cm（微欧姆为百万分之一欧姆）。由于其稳定性高，预计在微细线路中使用时不会发生金属原子扩散现象（即电迁移）。

研究背景


 

半导体芯片的制造过程中，微细化线路的技术越来越重要，随着制程尺寸逐渐缩小，传统材料如铜的局限性也逐渐显现。尤其是在高电流密度条件下，铜线路容易出现电迁移现象，即金属原子发生扩散，影响线路的稳定性和性能。而随着2纳米及以下制程技术的应用，线路尺寸变得更细，绝缘保护的极限问题日益显现，因此科研人员一直在探索新的替代材料。

研究进展


 

研究团队这次成功地将钯钴氧化物（PdCoO2）和铂钴氧化物制成薄膜。虽然这些氧化物材料在单晶状态下已经展现出优异的物理特性，但在薄膜状态下实现如此高的物性特性，还是首次取得成功。通过溅射技术，研究团队成功制备出了薄膜，这为大面积晶圆的生产工艺开辟了新的可能性。

该氧化物由钯离子或铂离子的正层与钴氧化物离子的负层交替叠加，通过离子键紧密结合。即使在微细化线路后，电流密度增大，离子键也能牢牢固定，避免了原子扩散的现象。实验结果显示，PdCoO2的27纳米膜厚下电阻率为4μΩ·cm，且其工作函数（即提取电子所需的能量）为7.8电子伏特，这一数值在已知材料中是最高的。作为微细线路材料时，电流流动非常顺畅，且几乎没有电流泄漏。

此前，铑和钼等材料曾被作为铜的替代品进行研究，而这种新材料的性能超过了两者。目前没有发现比这种新材料性能更优的候选材料。目前该材料已在蓝宝石基板上实现验证，研究人员正在推进将其应用到硅晶圆上的工作。

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