Новият инструмент ще ускори търсенето на дефекти в нанометричните транзистори, като направи отстраняването на проблемите по-лесно и приятно

Нови начин за наблюдение на атомни дефекти в съвременните полупроводници

Учени от Корнелския университет, заедно с компании ASM и TSMC, разработиха метод, позволяващ визуализиране на скрити атомни грешки в най-напредналите чипове. Този подход е особено важен за откриване и коригиране на технологичните процеси при производството на микросхеми: колкото по-точно се оценяват дефектите, толкова по-малко брака има и толкова по-бързо се достига до зрелата продукция.

Какво точно изследваха
В работата се използват обработени плочи с транзистори Gate‑All‑Around (GAA) – най-новия тип затвор, който обхваща канала напълно. Белгийският център Imec предостави пробите. Всеки канал GAA представлява „трубка“ от 18 атома в поперечник; стенките му могат да съдържат неоднородности, сколи и други дефекти, които пряко влияят на характеристиките на транзистора. Въпреки че след обработката структурата не може да се промени, изследователите успяха да проследят качеството на производството във всеки етап от стотици х стъпки, стремейки се да намалят броя грешки.

Как го правят
За наблюдение на дефекти с размер няколко атома учените използват многоплоскостна електронна птичарфия (multislice electron ptychography). Това е метод със субангстремно, нанометрово разпределение на дълбочината. Той събира разсейването на електрони и от него изгражда изображения на атомен мащаб.

Ключовата стъпка е събирането на четиримерни дифракционни данни чрез детектор EMPAD в сканиращ просветляващ електронен микроскоп (STEM). След това данните преминават през фазова реконструкция и моделиране на разпространението на електрони по множество „срези“ от материала. За разлика от традиционните проекционни методи, птичарфията възстановява цялата обързена структура от един набор измервания, позволявайки точно определяне на позициите на отделните атоми, локалните деформации на решетката и параметрите на фазовите граници.

Какво дава
- Качествени количествени оценки на спектъра на дефектите – преди това достъпни само чрез косвени методи.

- Възможност бързо да се откриват и коригират технологични проблеми в ранните етапи на разработка.

- Потвърдения интерес от големи играчи като TSMC демонстрира практическата стойност на подхода за оптимизиране на съвременните производствени процеси на чипове.

Така новият метод отваря път към по-надежден и ефективен контрол на качеството в сферата на високотехнологичното производство на микросхеми.