Новий інструмент прискорить пошук дефектів у нанометричних транзисторах, зробивши налагодження технологічних процесів простішим і приємнішим

Новий спосіб побачити атомні дефекти у сучасних напівпровідниках

Вчені з Корнеллського університету разом із компаніями ASM і TSMC створили метод, що дозволяє візуалізувати приховані атомарні помилки у передових чіпах. Такий підхід особливо важливий для налагодження технологічних процесів виробництва мікросхем: чим точніше можна оцінити дефекти, тим менше браку і швидше досягається зріле виробництво.

Що саме досліджували
У роботі використовували оброблені пластини з транзисторами Gate‑All‑Around (GAA) – найсучаснішою типом затвора, що повністю охоплює канал. Бельгійський центр Imec надала зразки. Кожен канал GAA представляє собою «трубочку» з 18 атомів у поперечнику; його стіни можуть мати неоднорідності, сколи та інші дефекти, які безпосередньо впливають на характеристики транзистора. Хоча після обробки змінити структуру неможливо, дослідники змогли відстежити якість виготовлення на кожному етапі тисяч‑х кроків виробництва, прагнучи зменшити кількість помилок.

Як вони це роблять
Для спостереження за дефектами розміром у декілька атомів вчені застосували багатоплощинну електронну птичарфію (multislice electron ptychography). Це метод із субангстремним, нанометричним розділенням глибини матеріалу. Він збирає розсіяння електронів і будує з них зображення атомного масштабу.

Ключовий етап – збори чотиривимірних дифракційних даних через детектор EMPAD у скануючому просвітлюваному електронному мікроскопі (STEM). Потім дані проходять фазову реконструкцію та моделювання розповсюдження електронів по множині «нарізок» матеріалу. На відміну від традиційних проекційних методів, птичарфія відновлює повну об'ємну структуру з одного набору вимірювань, дозволяючи точно визначити позиції окремих атомів, локальні деформації решітки та параметри меж фаз.

Що це дає
- Якісні кількісні оцінки спектру дефектів – раніше доступні лише косвенно.

- Можливість швидко виявляти й усувати технологічні проблеми на ранніх стадіях розробки.

- Підтверджений інтерес великих гравців, як TSMC, демонструє практичну цінність підходу для налагодження сучасних чіп‑виробництв.

Таким чином, новий метод відкриває шлях до більш надійного й ефективного контролю якості у сфері високотехнологічного виробництва мікросхем.