制造2nm芯片，除了EUV光刻机，还要微波炉？

2022-09-13 13:41

我们知道，芯片都是由晶体管组成的，比如苹果的A16，有160亿个晶体管。而电流在晶体管内部，会从起始端（源极）流向终点（漏极）。

而电流流动过的过程中，会经过一个闸门（栅极），而栅极的宽度正是平时所说的芯片工艺，也就是XXnm，比如苹果A16就是4nm工艺，理论上栅极的宽度就是4nm。

2nm芯片的制造，除了EUV光刻机，还需要一个微波炉？

而要提高芯片工艺，比如从4nm到3nm，再从3nm到2nm，就要缩短栅极的宽度。

而栅极的宽度小了，那么源极漏极间的距离就短了。这样造成的后果是源、漏两极的电场对栅极产生干扰，然后栅极对电流的控制能力大大下降，最后芯片不稳定，漏电，功耗增加，性能下降等等……

以前7nm、5nm、3nm时，这种情况还稍能够控制，从而不产生大的影响，但到2nm时，就没法控制了，必须有进一步技术改进才行。

如何在缩短栅极宽度的同时，还减少源、漏两极的电场对栅极的干扰？那就是要改变材料的特性了，使栅极更稳定。

2nm芯片的制造，除了EUV光刻机，还需要一个微波炉？

之前台积电等厂商，已经试过很多办法，比如在芯片材料中掺杂磷原子，然后再对这个混合物进行加热退火，提高磷原子平衡浓度，激活活性，提高导电性能。

但目前这项技术也遇到了一些困难，普通的掺杂工艺不行，磷原子的平衡浓度不够高，达不到要求，并且在进行加热退火处理时，还可能会导致晶体管膨胀。

于是近日，康奈尔大学的研究人员提出了一种新的提高磷的平衡浓度的方法：微波技术。

在试验的过程中，研究人员把掺杂磷原子的芯片，放到改进后的家中微波炉中进行测试，发现微波技术，可以使得芯片材料中的掺杂原子被激活，还不会出现晶体管膨胀的状况。

2nm芯片的制造，除了EUV光刻机，还需要一个微波炉？

目前康奈尔大学的James Hwang与博士后詹卢卡 · 法比（Gianluca Fabi）共同申请了微波退火器的两项专利，同时相关论文已发表于 Applied Physics Letters。

研究人员预测，这一项技术在2025年就会应用于芯片制造上。

而2025年，台积电、三星的2nm芯片可能就会量产了，所以也就是说，2nm芯片的制造，除了EUV光刻外，可能还需要加一个微波炉了。

原文标题 : 2nm芯片的制造，除了EUV光刻机，还需要一个微波炉？

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