2nm工藝進展受阻，微波爐成為關鍵技術突破點

微波爐成製作2奈米晶片的關鍵技術。

沒錯，就是廚房裡的那個微波爐。

康乃爾大學的研究團隊改進了家用微波爐，使用微波的方法對晶片進行加工處理，稱這有可能使台積電和三星等領先製造商的晶片縮小到僅2奈米。

目前相關研究成果已發表在《應用物理快報》上。

微波爐能成為製作2奈米晶片的突破點？

微波技術增強了電流傳導能力

在此之前，先簡單瞭解下是什麼限制了2nm晶片的製作。

晶片上會有很多個電晶體，在電晶體的內部，電流會從起始端（源極）流向終點（漏極）。在這個過程中，電流會經過一個閘門（柵極），而柵極的寬度正是平時所說的晶片尺寸。但隨著制程技術的發展，柵極的寬度越來越小，源極和漏極之間的距離也越來越近。這就會導致源、漏兩極的電場對柵極產生干擾，進而使得柵極對電流的控制能力大大下降，也就是出現短溝道效應。

而解決短溝道效應很大程度上就是在晶片材料和工藝上下功夫，其中的一個辦法就是提高器件溝道摻雜濃度。具體來說，就是通過在晶片材料中摻雜大量的其他原子，然後對其進行退火來啟動摻雜的原子。

比如說，將磷原子摻雜至矽中，然後對這個混合物進行加熱退火，提高磷原子的平衡濃度，也就是說啟動磷原子在矽中的活性，進而提高其電流傳導能力。

但提高摻雜濃度並不是一件易事。傳統的提高平衡濃度的加熱退火方法目前已經達到了極限，若要再提高，可能會導致矽晶體膨脹。傳統的方法行不通，只能另尋他路。

康乃爾大學研究人員提出了一種新的提高磷的平衡濃度的方法：微波技術。

▲ 圖片來源：http://cornell.edu

在此之前，台積電就已經做出過微波可以啟動多餘的摻雜物的推測。但微波有一個很大的弱點，就是駐波的存在，它不傳導能量，會阻礙材料中摻雜物的持續啟動。

那麼，只要解決「駐波」這個問題，一切就都迎刃而解了。的確如此，台積電與康乃爾大學的黃哲倫合作，一起改進了微波爐，使微波爐在工作過程中產生的駐波能夠被有效控制。這樣一來，便能夠有選擇地控制駐波發生的時間，使得晶片材料中所摻雜的原子能夠被適當啟動，並且不會出現過度加熱損壞晶體的狀況。除此之外，使用微波技術提高摻雜濃度，可能也會改變晶片中使用的電晶體的幾何形狀。

鰭式場效應電晶體結構已經存在20多年了，而微波退火使得一種新的電晶體結構成為可能，在這種結構中，電晶體作為奈米片水平疊加，可以進一步增加電晶體的密度和控制。

值得一提的是，黃哲倫還對這項技術做出預測：

這一技術可能用於生產出現在2025年左右的半導體材料和電子產品。

並且，他也與博士後詹盧卡·法比（Gianluca Fabi）共同申請了微波退火器的兩項專利。

但對於微波技術能不能稱得上是製作2nm晶片的關鍵技術，有網友發表了自己的意見。

基本上，他們改進了製造晶片的許多步驟之一。但這並不是晶片尺寸的步驟，相反，它只是一個準備步驟，以供其他步驟更好地運行。

對於微波技術，你覺得它稱得上是2nm晶片的突破關鍵嗎？

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