Hochauflösende 3D-Bildgebung deckt „Mausebiss“-Defekte im atomaren Maßstab in Halbleitern auf

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Dieses Bild zeigt die Silizium-, Siliziumdioxid- und Hafniumoxidschichten innerhalb eines Transistorkanals. (Bild:Cornell.edu)

Cornell-Forscher haben mithilfe hochauflösender 3D-Bildgebung erstmals die atomaren Defekte in Computerchips entdeckt, die deren Leistung sabotieren können.

Die Bildgebungsmethode, die das Ergebnis einer Zusammenarbeit mit Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) und Advanced Semiconductor Materials (ASM) war, könnte nahezu jede Form moderner Elektronik nutzen, von Telefonen und Automobilen bis hin zu KI-Rechenzentren und Quantencomputing.

Die Forschung wurde in Nature Communications veröffentlicht . Der Hauptautor ist der Doktorand Shake Karapetyan.

„Da es wirklich keine andere Möglichkeit gibt, die atomare Struktur dieser Defekte zu erkennen, wird dies ein wirklich wichtiges Charakterisierungswerkzeug für das Debuggen und die Fehlersuche in Computerchips sein, insbesondere in der Entwicklungsphase“, sagte David Muller, Samuel B. Eckert-Professor für Ingenieurwissenschaften am Cornell Duffield College of Engineering, der das Projekt leitete.

Winzige Defekte stellen seit langem eine Herausforderung für die Halbleiterindustrie dar, insbesondere jetzt, da die Technologie immer komplexer wird und die Komponenten auf die atomare Größenordnung schrumpfen.

Der Schwerpunkt der Studie und das Herzstück des Computerchips selbst ist der Transistor:der kleine Schalter, durch den elektrischer Strom über einen Kanal fließt, der durch ein elektrisches Tor geöffnet und geschlossen wird.

„Der Transistor ist wie eine kleine Röhre für Elektronen anstelle von Wasser“, sagte Müller. „Sie können sich vorstellen, dass sich die Arbeit verlangsamt, wenn die Wände des Rohrs sehr rau sind. Deshalb ist es jetzt noch wichtiger zu messen, wie rau die Wände sind und welche Wände gut und welche schlecht sind.“

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