Новый инструмент ускорит поиск дефектов в нанометровых транзисторах, сделав отладку техпроцессов проще и приятнее

Новый способ увидеть атомные дефекты в современных полупроводниках

Учёные из Корнеллского университета совместно с компаниями ASM и TSMC создали метод, позволяющий визуализировать скрытые атомарные погрешности в передовых чипах. Такой подход особенно важен для отладки технологических процессов производства микросхем: чем точнее можно оценить дефекты, тем меньше брака и быстрее достигается зрелое производство.

Что именно исследовали

В работе использовались обработанные пластины с транзисторами Gate‑All‑Around (GAA) – новейшим типом затвора, охватывающего канал полностью. Бельгийский центр Imec предоставил образцы. Каждый канал GAA представляет собой «трубочку» из 18 атомов в поперечнике; её стенки могут иметь неоднородности, сколы и другие дефекты, которые напрямую влияют на характеристики транзистора. Хотя после обработки менять структуру нельзя, исследователи смогли отследить качество изготовления на каждом этапе тысяч‑х шагов производства, стремясь сократить число ошибок.

Как они это делают

Для наблюдения за дефектами размером в несколько атомов ученые применили многоплоскостную электронную птичарфию (multislice electron ptychography). Это метод с субангстремным, нанометровым разрешением глубины материала. Он собирает рассеяние электронов и строит из них изображения атомного масштаба.

Ключевой этап – сбор четырёхмерных дифракционных данных через детектор EMPAD в сканирующем просвечивающем электронном микроскопе (STEM). Затем данные проходят фазовую реконструкцию и моделирование распространения электронов по множеству «нарезок» материала. В отличие от традиционных проекционных методов, птичарфия восстанавливает полный объёмную структуру из одного набора измерений, позволяя точно определить позиции отдельных атомов, локальные деформации решётки и параметры границ фаз.

Что это даёт

- Качественные количественные оценки спектра дефектов – раньше доступны только косвенными методами.
- Возможность быстро выявлять и устранять технологические проблемы на ранних стадиях разработки.
- Подтверждённый интерес крупных игроков, как TSMC, демонстрирует практическую ценность подхода для отладки современных чип‑производств.

Таким образом, новый метод открывает путь к более надёжному и эффективному контролю качества в сфере высокотехнологичного производства микросхем.