Un nou instrument va accelera căutarea defectelor în tranzistoarele nanometrice, făcând depanarea proceselor tehnologice mai ușoară și plăcută

Un nou mod de a vedea defectele atomice în semiconductorii moderni

Cercetătorii din Universitatea Cornell, în colaborare cu companiile ASM și TSMC, au creat o metodă care permite vizualizarea greșelilor atomice ascunse în cipurile avansate. Această abordare este deosebit de importantă pentru depanarea proceselor tehnologice de producție a microcipurilor: cu cât defectele pot fi evaluate mai precis, cu atât se reduce rulatul și se atinge rapid maturizarea producției.

Ce au investigat exact
În lucrare s-au folosit plăci prelucrate cu tranzistoare Gate‑All‑Around (GAA) – cel mai recent tip de poartă care înconjoară complet canalul. Centrul belgian Imec a furnizat mostrele. Fiecare canal GAA reprezintă un „tub” format din 18 atomi la secțiune transversală; pereții săi pot prezenta inhomogenități, zgârieturi și alte defecte care influențează direct caracteristicile tranzistorului. Deși nu se poate schimba structura după prelucrare, cercetătorii au reușit să urmărească calitatea fabricării la fiecare etapă a milioanelor de pași de producție, încercând să reducă numărul erorilor.

Cum fac asta
Pentru a observa defectele cu dimensiuni de câțiva atomi, oamenii de știință au folosit ptychografia electronică multislice. Aceasta este o metodă cu rezoluție sub-angstrom și nanometrică în adâncime a materialului. Ea colectează dispersia electronilor și construiește imagini la scară atomică.

Etapa cheie – colectarea datelor difracționale 4D prin detectorul EMPAD într-un microscop electronic de transmisie scanat (STEM). Apoi datele trec prin reconstrucție de fază și modelare a propagării electronilor prin multiple „tăieturi” ale materialului. Spre deosebire de metodele proiecționale tradiționale, ptychografia restabilează structura volumetrică completă dintr-un singur set de măsurători, permițând determinarea precisă a pozițiilor atomilor individuali, a deformărilor locale ale rețelei și a parametrilor frontierei fazelor.

Ce oferă aceasta
- Evaluări calitative și cantitative ale spectrului defectelor – anterior disponibile doar prin metode indirecte.
- Posibilitatea de a identifica rapid și corecta problemele tehnologice în stadiile incipiente de dezvoltare.
- Interesul confirmat al jucătorilor majori, cum ar fi TSMC, demonstrează valoarea practică a abordării pentru depanarea producției moderne de cipuri.

Astfel, noua metodă deschide calea către un control al calității mai fiabil și eficient în domeniul producției high‑tech de microcipuri.