Специалисты Корнеллского университета объединили усилия с компаниями TSMC и ASM для создания передовой технологии поиска скрытых дефектов в полупроводниках. Новый подход дает возможность исследовать повреждения на уровне нескольких атомов, что критически важно для отладки современных техпроцессов и снижения уровня брака при массовом выпуске чипов.
Испытания на транзисторах GAA
В качестве тестовых образцов исследователи использовали пластины с транзисторами Gate-All-Around (GAA), которые обладают круговым затвором. Эти образцы предоставил исследовательский центр Imec из Бельгии. Особенность таких структур заключается в том, что каждый канал транзистора представляет собой миниатюрную трубку толщиной всего в 18 атомов. От гладкости стенок и отсутствия сколов в этой микроскопической структуре зависят итоговые характеристики полупроводника.
Хотя исправить готовый транзистор на пластине уже нельзя, новая технология позволяет контролировать качество выполнения каждого из тысяч производственных шагов, добиваясь стабильного сокращения дефектов.
Многоплоскостная электронная птихография
Чтобы разглядеть дефекты наноразмерного уровня, ученые применили метод многоплоскостной электронной птихографии. Технология обеспечивает субангстремное разрешение в глубину материала за счет фиксации рассеяния электронов. По своей сути это вычислительный метод визуализации, требующий обработки массивных объемов данных.
Процесс включает в себя следующие ключевые этапы:
- Сбор четырехмерных дифракционных данных с помощью детектора EMPAD.
- Использование сканирующего просвечивающего электронного микроскопа.
- Фазовая реконструкция и математическое моделирование распространения электронов по слоям.
В отличие от классических проекционных методик, птихография воссоздает трехмерный объем структур по одному набору данных. Это позволяет фиксировать расположение конкретных атомов, фиксировать искажения решетки и оценивать характеристики границ раздела сред.
Перспективы для индустрии
Разработка переводит оценку дефектов из разряда косвенных предположений в плоскость точных количественных измерений. Это позволяет инженерам оперативнее находить и устранять производственные сбои на этапе проектирования техпроцессов. Практический интерес к проекту со стороны такого гиганта, как TSMC, подчеркивает востребованность метода для современной полупроводниковой промышленности.
