Hoog-resolutie 3D imaging onthult atomaire 'muisbeet' defecten in halfgeleiders

Electronics & Sensors INSIDER

Deze afbeelding toont de silicium, siliciumdioxide en hafnium oxide lagen binnen een transistorkanaal. (Afbeelding: Cornell.edu)

Eerste zicht op atomaire defecten

Cornell onderzoekers hebben hoog-resolutie 3D imaging gebruikt om voor het eerst de atomaire-schaal defecten in computertjes te detecteren die hun prestaties kunnen saboteren.

De imaging methode, het resultaat van een samenwerking met Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) en Advanced Semiconductor Materials (ASM), kan bijna elke vorm van moderne electronica raken, van telefoons en auto's tot AI datacenters en quantum computing.

Het onderzoek werd gepubliceerd in Nature Communications. De eerste auteur is doctoraal student Shake Karapetyan.

"Aangezien er echt geen andere manier is om de atomaire structuur van deze defecten te zien, zal dit een heel belangrijke karakteriserings-tool zijn voor debugging en foutopsporing in computertjes, vooral in de ontwikkelingsfase," zei David Muller, de Samuel B. Eckert Professor of Engineering in de Cornell Duffield College of Engineering, die het project leidde.

Uitdaging van verkleinende componenten

Kleine defecten zijn een langdurige uitdaging voor de halfgeleiderindustrie, vooral nu, aangezien de technologie steeds complexer is geworden terwijl de componenten in grootte zijn gekrompen tot de atomaire schaal.

De focus van de studie, en het hart van de computertjes zelf, is de transistor: de kleine schakelaar waardeur elektrisch stroom vloeit via een kanaal dat geopend en gesloten wordt door een elektrische gate.

"De transistor is als een kleine pijp voor elektronen in plaats van water," zei Muller. "Je kunt je voorstellen, als de wanden van de pijp erg ruw zijn, het dingen vertraagt. En dus meten hoe ruw de wanden zijn en welke wanden goed en welke slecht zijn is nu nog belangrijker."

Bron