Uma nova ferramenta acelerará a busca por defeitos em transistores nanométricos, tornando a depuração dos processos de fabricação mais simples e agradável

Novo método para visualizar defeitos atômicos em semicondutores modernos

Cientistas da Universidade Cornell, em parceria com as empresas ASM e TSMC, criaram um método que permite visualizar imperfeições atômicas ocultas em chips avançados. Essa abordagem é especialmente importante para depurar os processos de fabricação de microchips: quanto mais precisamente se puder avaliar os defeitos, menor será a taxa de rejeição e mais rapidamente a produção atingirá maturidade.

O que exatamente foi investigado
No estudo foram usadas placas tratadas com transistores Gate‑All‑Around (GAA) – o tipo mais recente de porta que envolve completamente o canal. O centro belga Imec forneceu as amostras. Cada canal GAA é uma “tubo” de 18 átomos em seção transversal; suas paredes podem apresentar heterogeneidades, arranhões e outros defeitos que afetam diretamente as características do transistor. Embora a estrutura não possa ser alterada após o processamento, os pesquisadores conseguiram rastrear a qualidade da fabricação em cada etapa dos milhares de passos de produção, buscando reduzir o número de erros.

Como eles fazem isso
Para observar defeitos de alguns átomos, os cientistas empregaram ptychografia eletrônica multislide. Este método oferece resolução sub-angstrom e nanométrica na profundidade do material. Ele coleta a difração dos elétrons e constrói imagens em escala atômica a partir deles.

A etapa chave é coletar dados difracionais quadridimensionais através de um detector EMPAD em um microscópio eletrônico de transmissão escaneado (STEM). Em seguida, os dados passam por reconstrução de fase e modelagem da propagação dos elétrons por múltiplas “fatias” do material. Diferentemente dos métodos projeções tradicionais, a ptychografia recupera a estrutura volumétrica completa a partir de um único conjunto de medições, permitindo determinar com precisão as posições individuais dos átomos, deformações locais da rede e parâmetros das fronteiras de fase.

O que isso oferece
- Avaliações quantitativas de qualidade do espectro de defeitos – antes disponíveis apenas por métodos indiretos.
- Capacidade de identificar e corrigir rapidamente problemas tecnológicos nas fases iniciais de desenvolvimento.
- O interesse confirmado de grandes players, como a TSMC, demonstra o valor prático da abordagem para depurar produções modernas de chips.

Assim, o novo método abre caminho para um controle de qualidade mais confiável e eficiente na produção de microchips de alta tecnologia.