Корнеллский университет разработал уникальную 3D-визуализацию для анализа дефектов чипов

Исследовательская группа из Корнеллского университета представила инновационный метод высокоразрешающей 3D-визуализации, который позволяет выявлять атомные дефекты в компьютерных чипах. Эти микроскопические недостатки могут существенно повлиять на работу чипов, что является важной проблемой в электронике.



Совместно с Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) и Advanced Semiconductor Materials (ASM) ученые разработали эту методику, что может оказать влияние на широкий спектр технологий, поскольку компьютерные чипы применяются в таких устройствах, как смартфоны, автомобили и системы обработки данных для искусственного интеллекта. Результаты работы были опубликованы в журнале Nature Communications 23 февраля, а ведущим автором стал аспирант Шейк Карапетян.

По словам профессора инженерии Дэвида Мюллера, данная методика станет важным инструментом для устранения неисправностей в чипах, особенно на этапе их разработки. Сложные структурные дефекты представляют собой давнюю проблему для полупроводниковой отрасли. С уменьшением элементов чипов до атомного уровня даже незначительные отклонения могут оказывать влияние на их функциональность. В центре каждого чипа располагается транзистор, который выполняет роль переключателя, контролирующего движение электрического тока. Каждый транзистор имеет канал, открывающийся и закрывающийся для регулирования потока электронов.

Мюллер объяснил, что можно представить транзистор как маленькую трубу для электронов: если её стенки шероховатые, это замедляет движение. Сегодня транзисторы могут содержать миллиарды компонентов, и с уменьшением их размеров диагностика проблем становится всё более сложной. Карапетян отметил, что ширина канала транзистора может достигать всего 15–18 атомов, что вызывает трудности в определении расположения каждого атома.

Метод, который Мюллер называет «реактивным самолётом», представляет собой электронную птохографию. Эта методика использует детектор на основе пиксельной матрицы для электронного микроскопа (EMPAD). Он фиксирует детализированные паттерны, возникающие при прохождении электронов через структуры транзисторов. Сравнивая изменения в этих паттернах при сканировании, исследователи могут создать высококачественные изображения. Эта система позволяет визуализировать отдельные атомы с исключительной четкостью.

Проанализировав собранные данные, ученые обнаружили небольшую шероховатость на границах каналов транзисторов, которую Карапетян охарактеризовал как «следы от мышиных укусов». Он добавил, что создание современных устройств включает множество этапов обработки, и каждый из них влияет на структуру. Ранее для анализа использовались проекционные изображения, а теперь учёные имеют возможность наблюдать изменения на каждом этапе и лучше понимать влияние условий на результаты.

Читайте также: