Dabei handelt es sich insbesondere um amorphe Indium-Galliumoxid-Dünnschichttransistoren (a-IGZO), die für eine Form von DRAM vorgeschlagen werden, bei der die Speicherdichte durch Stapeln der Transistoren erhöht werden kann.
Das Problem besteht darin, dass der Widerstand der Schnittstelle zwischen Metallelektroden und dem IGZO-Kanal zu hoch sein kann.
Es ist bekannt, dass die Einführung von Wasserstoff in die Grenzfläche Veränderungen bewirken kann, die diesen Grenzflächenwiderstand dauerhaft verringern, und laut Tokyo Tech wurden bereits früher Möglichkeiten gefunden, das Gas durch obere Schichten zu den Grenzflächen zu diffundieren, aber es handelt sich dabei um mehrstufige Prozesse. und sind bei gestapelten Dünnschichttransistoren unpraktisch.
Das Team aus Tokio wählte Palladium als Source- und Drain-Kontaktmetall, das ungewöhnlich gut darin ist, Wasserstoff zwischen seinen Atomen zu absorbieren.
Solange die Elektroden irgendwo in der Nähe des Transistors an die Oberfläche der Schichten gelangen, fungiert das Palladium als Docht und leitet Wasserstoff aus dem Inneren des Metalls zu den entscheidenden Grenzflächen.
„Diese Methode erfordert ein Metall mit einer hohen Wasserstoffdiffusionsrate und Wasserstofflöslichkeit, um die Nachbehandlungszeiten zu verkürzen und die Verarbeitungstemperaturen zu senken“, sagte Forscher Masatake Tsuji vom MDX Research Center for Element Strategy der Tokyo Tech. „Wir haben Palladium verwendet, da es die doppelte Rolle erfüllt, die Dissoziation und den Transport von Wasserstoff zu katalysieren, was es zum am besten geeigneten Material für die Wasserstoffinjektion in amorphe Oxidhalbleiter bei niedrigen Temperaturen macht, selbst bei tiefen internen Kontakten.“
In einem Proof-of-Concept wurden IGZO-Dünnschichttransistoren mit Dünnschicht-Palladiumelektroden hergestellt und 150 Minuten lang bei 10 °C in einer 5 %igen Wasserstoffatmosphäre wärmebehandelt.
„Tests ergaben, dass der Kontaktwiderstand der TFTs um zwei Größenordnungen reduziert wurde. Darüber hinaus stieg die Ladungsträgermobilität von 3.2 cm2/V/s auf fast 20 cm2/V/s“, so die Universität. „Außerdem bewahrte diese Methode die Stabilität der TFTs, was darauf hindeutet, dass keine Nebenwirkungen aufgrund der Wasserstoffdiffusion in den Elektroden auftreten.“
Abgesehen davon entschied sich das Team für ZnO-SiO2 als Passivierungsschicht über den Transistoren, um Verunreinigungen und Wasser aus den Kanälen zu blockieren und auch Wasserstoff zu blockieren, so dass Palladium der einzige Weg zur Schnittstelle war.
Die Arbeit ist unter dem Titel „Ansatz zur Bildung von niedrigem Kontaktwiderstand an vergrabenen Schnittstellen in Oxid-Dünnschichttransistoren: Nutzung des Palladium-vermittelten Wasserstoffwegs“ in ACS Nano veröffentlicht.