Yeni bir araç, nanometre transistörlerdeki kusurları bulmayı hızlandıracak, süreç hatalarını ayarlamayı daha kolay ve keyifli hale getirecek

Yeni bir yöntemle modern yarı iletkenlerde atomik kusurlar görülebilir

Cornell Üniversitesi bilim insanları, ASM ve TSMC şirketleriyle birlikte gelişmiş çiplerde gizli atomik hataları görselleştirmeyi mümkün kılan bir yöntem geliştirdi. Bu yaklaşım, mikroçip üretim süreçlerinin hata ayıklaması için özellikle önemlidir: kusurlar ne kadar doğru değerlendirilebilirse, israf o kadar az olur ve olgun üretime ulaşma hızı artar.

Ne incelendi
Çalışmada Gate‑All‑Around (GAA) transistörleri içeren işlenmiş levhalar kullanıldı – kanalın tamamını kapsayan en yeni kaplama tipi. Belçikalı Imec merkezi örnekleri sağladı. Her GAA kanalı, çapında 18 atomdan oluşan bir “boru” şeklindedir; duvarları dengesizlikler, çatlaklar ve diğer kusurları içerebilir, bu da doğrudan transistörün özelliklerini etkiler. İşleme sonrası yapıyı değiştirmek mümkün olmasa da araştırmacılar üretimin binlerce adımındaki kaliteyi izleyerek hataların sayısını azaltmayı başardı.

Nasıl yaptılar
Birkaç atom boyutundaki kusurları gözlemlemek için bilim insanları çok‑katmanlı elektron ptychography (multislice electron ptychography) kullandı. Bu yöntem, malzemenin derinliğinde sub-ångström, nanometre çözünürlük sunar. Elektron saçılmalarını toplar ve bunlardan atom ölçeğinde görüntüler oluşturur.

Ana adım – dört boyutlu difraksiyon verilerinin EMPAD detektörü aracılığıyla tarayan bir tarama ışınlı elektron mikroskobu (STEM) ile toplanmasıdır. Daha sonra veriler faz yeniden yapılandırma ve çok sayıda “kesit” üzerinden elektron yayılımının modellemesiyle işlenir. Geleneksel projeksiyon yöntemlerinin aksine, ptychography tek bir ölçüm setinden tam hacimsel yapıyı geri kurar; bu da bireysel atomların konumlarını, yerel örgü deformasyonlarını ve faz sınırlarının parametrelerini hassas bir şekilde belirlemeyi sağlar.

Ne getiriyor
- Kusur spektrumunun niteliksel sayısal değerlendirmeleri – daha önce yalnızca dolaylı yöntemlerle mümkün oluyordu.
- Geliştirme sürecinin erken aşamalarında teknolojik sorunları hızlıca tespit etme ve giderme imkanı.
- TSMC gibi büyük oyuncuların ilgisi, yaklaşımın modern çip üretimlerinin hata ayıklamasındaki pratik değerini doğruluyor.

Bu şekilde yeni yöntem, yüksek teknoloji mikroçip üretimi alanında daha güvenilir ve etkili kalite kontrol yolunu açıyor.