Los científicos de la Universidad de Cornell han estado utilizando un horno de microondas doméstico modificado para ayudar a superar un obstáculo importante para la producción práctica de semiconductores de 2 nm. El recocido de microondas resultante se inspira en las teorías de TSMC sobre las microondas y el dopaje de silicio con fósforo. Como resultado, los fabricantes de semiconductores podrían superar un límite de concentración de fósforo anterior utilizando equipos y técnicas recientemente diseñados.
Para que los procesos de semiconductores continúen reduciéndose, el silicio debe doparse con concentraciones de fósforo cada vez más altas para facilitar un suministro de corriente preciso y estable. Tal como están las cosas, con la industria comenzando la producción en masa de componentes de 3 nm, los métodos tradicionales de recocido aún funcionan de manera efectiva. Sin embargo, a medida que la industria va más allá de los 3 nm, es necesario garantizar concentraciones de fósforo superiores a su solubilidad de equilibrio en silicio. Además de lograr niveles de concentración más altos, la consistencia es vital para fabricar materiales semiconductores funcionales.
TSMC había teorizado previamente que las microondas podrían usarse en el proceso de recocido (calentamiento) para facilitar el aumento de las concentraciones de dopaje de fósforo. Sin embargo, las fuentes de calentamiento por microondas anteriormente tendían a producir ondas estacionarias, que son malas para la consistencia del calentamiento. En términos simples, los dispositivos de recocido por microondas anteriores calentaban su contenido de manera desigual.
Los científicos de la Universidad de Cornell obtuvieron el respaldo de TSMC y del Ministerio de Ciencia y Tecnología de Taiwán para llevar a cabo su investigación sobre el recocido por microondas. En su artículo científico resultante, compartido por la Universidad de Cornell a principios de semana, los científicos concluyeron que habían «superado el desafío fundamental del dopaje alto pero estable por encima de la solubilidad», gracias a sus métodos avanzados de recocido por microondas.
Puede leer en profundidad sobre esta investigación en el artículo publicado por Applied Physics Letters denominado «Activación eficiente y estable mediante el recocido por microondas de nanoláminas de silicio dopadas con fósforo por encima de su límite de solubilidad». También notará por el nombre del artículo que esta técnica de recocido es buena para la tecnología de transistores de nanoláminas más nueva, donde los transistores se apilan en capas. TSMC ya ha declarado que utilizará nanoláminas a 2nm para producir transistores de efecto de campo de compuerta (GAAFET).
El autor principal del artículo, James Hwang, profesor de investigación en el Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales, le dijo al blog de noticias de Cornell (se abre en una pestaña nueva), «Este nuevo enfoque de microondas puede potencialmente permitir que los fabricantes líderes como TSMC y Samsung se reduzcan a solo 2 nanómetros». La investigación continuará y ya cuenta con más fondos.