כלי חדש יזרז את חיפוש הפגמים במעברי ננומטרים, ויעשה את תהליך הבדיקה של תהליכי הייצור פשוט יותר ונעים יותר

שיטה חדשה לראות תקלות אטומיות במוליכים למחצה מודרניים

מדענים מאוניברסיטת קורנל בשיתוף עם חברות ASM ו-TSMC פיתחו שיטה שמאפשרת לדמיין חוסר תקינות אטומית מוסתרת ב‑ציפוי מתקדמים. גישה כזו חשובה במיוחד לאופטימיזציה של תהליכי ייצור שבב: ככל שניתן להעריך את התקלות בדיוק רב יותר, כך הפחתת השגיאות והגעה לייצור מבוסס מהירה יותר.

מה חקרו במדויק
המחקר השתמש בדיסקים מעובדים עם טרנזיסטורים Gate‑All‑Around (GAA) – סוג חדש של שער שמקיף את הערוץ לגמרי. המרכז הבלגי Imec סיפק דוגמאות. כל ערוץ GAA הוא “צינור” מ-18 אטומים במרחק אנכי; קירותיו יכולים להכיל חוסר אחידות, שבורים ותקלות אחרות שמשפיעות ישירות על תכונות הטרנזיסטור. למרות שלא ניתן לשנות את המבנה לאחר העיבוד, החוקרים הצליחו לעקוב אחרי איכות הייצור בכל שלב בתהליך המיליוני של ייצור, במטרה לצמצם טעויות.

איך הם עושים זאת
לצפייה בתקלות בגודל כמה אטומים, המדענים השתמשו ב‑multislice electron ptychography. זוהי שיטה עם רזולוציה תת-אנגסטרומית וננומטרית בעומק החומר. היא אוספת פיזור אלקטרונים ומבצעת דימוי ברמת האטום.

השלב המרכזי הוא איסוף נתוני דיפרוקציה רב‑ממדיים באמצעות חיישן EMPAD במיקרוסקופ אלקטרוני סריקה (STEM). לאחר מכן הנתונים עוברים שחזור של פאזה וסימולציה של התפשטות האלקטרונים במספר “חתיכות” של החומר. בניגוד לשיטות פרויקציה מסורתיות, הפתיכוגרפיה משחזרת את המבנה המלא מהקבוצה אחת של מדידות, ומאפשרת לזהות במדויק מיקום אטומים נפרדים, דיפרוקציות מקומיות ופרמטרים גבוליים של פאזה.

מה זה מביא
- הערכות איכותיות וכמותיות של ספקטרום התקלות – לפני כן היו זמינות רק בשיטות עקיפות.

- אפשרות לזהות ולתקן בעיות טכנולוגיות במהירות בשלבים מוקדמים של פיתוח.

- העניין המאומת של שחקנים גדולים, כגון TSMC, מצביע על ערך מעשי של הגישה לאופטימיזציה של ייצור שבבים מודרניים.

לכן השיטה החדשה פותחת את הדרך לבקרת איכות אמינה ויעילה יותר בתחום הייצור המתקדם של שבבים.