Ny metode til undersøgelse af individuelle defekter i transistorer

Forskere fra University of Twente's MESA+ Research Institute har udviklet en metode til at studere individuelle defekter i transistorer. Alle computerchips, som hver består af et stort antal transistorer, indeholde millioner af mindre 'fejl'.

Tidligere var det kun muligt at studere disse fejl i stort antal. Imidlertid, Grundforskning udført af videnskabsmænd fra University of Twente har nu gjort det muligt at zoome ind på defekter og studere dem individuelt. Til sin tid, denne viden vil være yderst relevant for den videre udvikling af halvlederindustrien. Forskningsresultaterne blev offentliggjort i dag i Videnskabelige rapporter .

Computerchips indeholder typisk adskillige ekstremt små defekter. Der er ofte så mange som ti milliarder fejl per kvadratcentimeter. Hovedparten af ​​disse fejl giver ingen problemer i praksis, men det store antal involverede udgør enorme udfordringer for industrien. Dette er blot en af ​​barriererne for yderligere miniaturisering af chips, baseret på eksisterende teknologi. Det er, derfor, afgørende for at opnå en detaljeret forståelse af, hvordan disse defekter opstår, hvor de befinder sig, og hvordan de opfører sig. Indtil nu har det været umuligt at studere individuelle defekter, på grund af det store antal defekter på hver chip, og det faktum, at tæt anbragte defekter påvirker hinanden. Af denne grund, defekterne blev altid undersøgt i ensembler på flere millioner ad gangen. Imidlertid, denne tilgang lider af den ulempe, at den kun giver en begrænset mængde information om individuelle mangler.

Hovedhane

En gruppe forskere fra University of Twente ledet af Dr. Floris Zwanenburg har nu udviklet en smart metode, der, endelig, gør det muligt at studere individuelle defekter i transistorer. Arbejder i University of Twentes NanoLab, forskerne skabte først chips indeholdende elleve elektroder. Disse bestod af en gruppe på ti elektroder 35 nanometer brede og, placeret vinkelret over dem, en enkelt elektrode 80 nanometer lang (en nanometer er en million gange mindre end en millimeter). Dr. Zwanenburg sammenligner disse elektroder med vandhaner – ikke til vand, men for elektroner – som forskerne kan tænde og slukke for. Forskerne tænder først for den lange elektrode, 'stophanen'. Ved en temperatur på -270 grader Celsius, de åbner eller lukker så de andre 'haner'. Dette sætter dem i stand til at lokalisere 'lækager', eller – med andre ord – identificere de elektroder, under hvilke defekter er placeret. Det viste sig, at der var utætheder under hver eneste elektrode.

Neutralisering af defekterne

I et efterfølgende trin, forskerne var i stand til at neutralisere mere end firs procent af defekterne ved at opvarme spånerne til 300 grader Celsius, i en ovn fyldt med argon. I nogle tilfælde, der var kun en enkelt defekt under en given elektrode. Efter at have reduceret tætheden af ​​defekter i materialet, forskerne var derefter i stand til at studere individuelle defekter. Floris Zwanenburg forklarer, at "adfærden af ​​individuelle defekter er af stor betydning, da det vil forbedre vores forståelse af defekter i moderne elektronik. Selvfølgelig, den pågældende elektronik fungerer ved stuetemperatur og ikke ved de ekstremt lave temperaturer, der er brugt i vores undersøgelse. Alligevel, dette er et vigtigt skridt for grundforskning og, ultimativt, for den videre udvikling af moderne IC-teknologi."