Nový nástroj urychlí vyhledávání defektů v nanometrických tranzistorech, což zpříjemní a usnadní ladění technologických procesů

Nový způsob, jak vidět atomové defekty v moderních polovodičových zařízeních

Vědci z Cornell University ve spolupráci s firmami ASM a TSMC vytvořili metodu umožňující vizualizovat skryté atomární chyby na špičkových čipech. Tento přístup je zvláště důležitý pro ladění technologických procesů výroby mikroprocesorů: čím přesněji lze defekty posoudit, tím méně odpadů a rychleji se dosahuje zralé výroby.

Co konkrétně byly zkoumány
V práci byly použity upravené desky s tranzistory Gate‑All‑Around (GAA) – nejnovější typ brány, která úplně obklopuje kanál. Belgický centrum Imec poskytlo vzorky. Každý GAA kanál představuje „trubičku“ z 18 atomů v průřezu; jeho stěny mohou mít nerovnosti, škrábance a další defekty, které přímo ovlivňují charakteristiky tranzistoru. I když po úpravách nelze strukturu měnit, výzkumníci dokázali sledovat kvalitu výroby na každém kroku tisíců kroků procesu s cílem snížit počet chyb.

Jak to dělají
Pro pozorování defektů o velikosti několika atomů vědci použili vícepřevodní elektronovou ptychografii (multislice electron ptychography). Jedná se o metodu s subangstromovým, nanometrickým rozlišením hloubky materiálu. Sbírá odraz elektronu a z něj vytváří obrazy na atomové škále.

Klíčový krok je sběr čtyřrozměrných difrakčních dat pomocí detektoru EMPAD v skenovacím průsvitném elektronovém mikroskopu (STEM). Poté data procházejí fázovou rekonstrukcí a modelováním šíření elektronu přes řadu „snímeků“ materiálu. Na rozdíl od tradičních projekčních metod ptychografie obnovuje celou objemovou strukturu z jednoho souboru měření, což umožňuje přesně určit pozice jednotlivých atomů, lokální deformace mřížky a parametry hranic fází.

Co to přináší
- Kvalitativní a kvantitativní hodnocení spektra defektů – dříve dostupné pouze nepřímými metodami.

- Schopnost rychle identifikovat a odstraňovat technologické problémy na raných fázích vývoje.

- Potvrzený zájem velkých hráčů, jako je TSMC, ukazuje praktickou hodnotu přístupu pro ladění moderní výroby čipů.

Tímto způsobem nový metody otevírají cestu k spolehlivějšímu a efektivnějšímu řízení kvality v oblasti vysoce technologické výroby mikroprocesorů.