Des scientifiques de l’Université Cornell ont utilisé un four à micro-ondes domestique modifié pour aider à surmonter un obstacle important à la production pratique de semi-conducteurs de 2 nm. Le recuit micro-ondes résultant s’inspire des théories de TSMC sur les micro-ondes et le dopage du silicium au phosphore. En conséquence, les fabricants de semi-conducteurs pourraient dépasser une limite de concentration de phosphore précédente en utilisant les équipements et techniques nouvellement conçus.
Pour que les processus de semi-conducteurs continuent de diminuer, le silicium doit être dopé avec des concentrations de phosphore de plus en plus élevées pour faciliter une distribution de courant précise et stable. Dans l’état actuel des choses, avec le début de la production de masse de composants de 3 nm par l’industrie, les méthodes de recuit traditionnelles fonctionnent toujours efficacement. Cependant, comme l’industrie dépasse les 3 nm, des concentrations de phosphore supérieures à sa solubilité à l’équilibre dans le silicium doivent être garanties. En plus d’atteindre des niveaux de concentration plus élevés, la cohérence est essentielle dans la fabrication de matériaux semi-conducteurs fonctionnels.
TSMC avait précédemment émis l’hypothèse que les micro-ondes pourraient être utilisées dans le processus de recuit (chauffage) pour faciliter l’augmentation des concentrations de dopage de phosphore. Cependant, les sources de chauffage par micro-ondes avaient auparavant tendance à produire des ondes stationnaires, qui sont mauvaises pour la cohérence du chauffage. En termes simples, les appareils de recuit micro-ondes précédents chauffaient leur contenu de manière inégale.
Les scientifiques de l’Université Cornell ont obtenu le soutien de TSMC et du ministère des Sciences et de la Technologie de Taïwan pour mener leurs recherches sur le recuit par micro-ondes. Dans leur article scientifique, partagé par l’Université Cornell plus tôt dans la semaine, les scientifiques ont conclu qu’ils avaient « surmonté le défi fondamental d’un dopage élevé mais stable au-dessus de la solubilité », grâce à leurs méthodes avancées de recuit par micro-ondes.
Vous pouvez en savoir plus sur cette recherche dans l’article publié par Applied Physics Letters intitulé « Activation efficace et stable par recuit micro-ondes de nanofeuilles de silicium dopées au phosphore au-dessus de sa limite de solubilité ». Vous noterez également d’après le nom du document que cette technique de recuit est bonne pour la toute dernière technologie de transistor à nanofeuilles, où les transistors sont empilés en couches. TSMC a déjà déclaré qu’il utiliserait des nanofeuilles à 2 nm pour produire des transistors à effet de champ tout autour de la grille (GAAFET).
L’auteur principal de l’article, James Hwang, professeur-chercheur au Département de science et génie des matériaux, a déclaré au blog d’actualités Cornell (s’ouvre dans un nouvel onglet), « Cette nouvelle approche micro-ondes peut potentiellement permettre aux principaux fabricants tels que TSMC et Samsung de réduire à seulement 2 nanomètres. » La recherche va se poursuivre et bénéficie déjà de financements supplémentaires.