Бытовая микроволновая печь, модифицированная профессором инженерии из Корнелла, помогает создавать мобильные телефоны, компьютеры и другую электронику следующего поколения после того, как было показано, что изобретение решает серьезную проблему, с которой сталкивается полупроводниковая промышленность.

Исследование подробно описано в статье, опубликованной в Applied Physics Letters. Ведущий автор — Джеймс Хван, профессор-исследователь кафедры материаловедения и инженерии.

Поскольку микрочипы продолжают сжиматься, кремний необходимо легировать или смешивать с более высокими концентрациями фосфора для получения желаемого тока. Производители полупроводников в настоящее время приближаются к критическому пределу, при котором нагревание высоколегированных материалов с использованием традиционных методов больше не позволяет получать стабильно функциональные полупроводники.

Тайваньская компания по производству полупроводников (TSMC) предположила, что микроволны можно использовать для активации избыточных примесей, но, как и в случае с бытовыми микроволновыми печами, которые иногда нагревают пищу неравномерно, предыдущие микроволновые отжиги создавали «стоячие волны», которые препятствовали последовательной активации примесей.

TSMC сотрудничала с Хваном, который модифицировал микроволновую печь , чтобы выборочно контролировать места возникновения стоячих волн . Такая точность позволяет правильно активировать легирующие примеси без чрезмерного нагрева или повреждения кристалла кремния.

Это открытие может быть использовано для производства полупроводниковых материалов и электроники, которые появятся примерно в 2025 году, сказал Хван, который подал два патента на прототип.

«Несколько производителей в настоящее время производят полупроводниковые материалы размером 3 нанометра, — сказал Хван. «Этот новый микроволновый подход потенциально может позволить ведущим производителям, таким как TSMC и Samsung, уменьшить масштаб всего до 2 нанометров».

Прорыв может изменить геометрию транзисторов, используемых в микросхемах. Уже более 20 лет транзисторы заставляют стоять, как спинные плавники , чтобы на каждый микрочип можно было упаковать больше, но недавно производители начали экспериментировать с новой архитектурой, в которой транзисторы расположены горизонтально. Чрезмерно легированные материалы, полученные с помощью микроволнового отжига, станут ключом к новой архитектуре.