Imagerie 3D haute résolution révèle des défauts « morsure de souris » à l'échelle atomique dans les semi-conducteurs

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Cette image montre les couches de silicium, dioxyde de silicium et oxyde d'hafnium à l'intérieur d'un canal de transistor. (Image : Cornell.edu)

Première détection des défauts atomiques dans les puces informatiques

Des chercheurs de Cornell ont utilisé l'imagerie 3D haute résolution pour détecter, pour la première fois, les défauts à l'échelle atomique dans les puces informatiques qui peuvent saboter leurs performances.

La méthode d'imagerie, qui est le fruit d'une collaboration avec Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) et Advanced Semiconductor Materials (ASM), pourrait toucher presque toutes les formes d'électronique moderne, des téléphones et automobiles aux centres de données IA et à l'informatique quantique.

La recherche a été publiée dans Nature Communications. L'auteur principal est l'étudiant doctorant Shake Karapetyan.

« Puisqu'il n'y a vraiment pas d'autre moyen de voir la structure atomique de ces défauts, cela va être un outil de caractérisation vraiment important pour le débogage et la recherche de pannes dans les puces informatiques, en particulier au stade de développement », a déclaré David Muller, professeur d'ingénierie Samuel B. Eckert au Cornell Duffield College of Engineering, qui a dirigé le projet.

Le défi des défauts minuscules

Les minuscules défauts ont été un défi de longue date pour l'industrie des semi-conducteurs, surtout maintenant, alors que la technologie est devenue de plus en plus complexe tandis que les composants ont rétréci en taille à l'échelle atomique.

Le point focal de l'étude, et le cœur de la puce informatique elle-même, est le transistor : le petit interrupteur à travers lequel le courant électrique circule via un canal qui s'ouvre et se ferme par une grille électrique.

« Le transistor est comme un petit tuyau pour les électrons au lieu de l'eau », a déclaré Muller. « Vous pouvez imaginer, si les parois du tuyau sont très rugueuses, cela va ralentir les choses. Et donc mesurer à quel point les parois sont rugueuses et quelles parois sont bonnes et lesquelles sont mauvaises est maintenant encore plus important. »

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