Usando métodos de imagem não destrutivos, uma equipe de cientistas do KIT obtém percepções tridimensionais do interior dos cristais. Eles determinam dados importantes sobre defeitos em forma de linha que influenciam amplamente o comportamento de deformação dos cristais. Esses chamados deslocamentos impedem a produção de chips de computador. Conforme relatado no Cartas de revisão física , os cientistas combinam dois métodos de raios-X com um tipo especial de microscopia de luz.

Mesmo alguns deslocamentos em bolachas de silício podem levar a chips de computador defeituosos e, portanto, para rejeitos de produção indesejados. "Portanto, é importante entender como um pequeno defeito de superfície mecânica se propaga na profundidade do cristal sob impactos de processo típicos, como calor, "diz o Dr. Daniel Hänschke, físico do Instituto de Ciência de Fótons e Radiação Síncrotron do KIT. Sua equipe conseguiu medir com precisão os deslocamentos e estudar suas interações entre si e com os impactos externos. Os cientistas analisaram como um único defeito de superfície se espalha em uma armada de linhas de defeito hexagonais, enquanto áreas completamente não danificadas podem permanecer no centro de tal rede tridimensional. "O movimento coletivo resultante pode aumentar ou diminuir grandes áreas de superfície no lado oposto do wafer e causar a formação de degraus, o que pode afetar adversamente a fabricação e função das microestruturas, "Hänschke ressalta.

Combinado com cálculos de modelo matemático, os resultados permitem compreender melhor os princípios físicos subjacentes. "Os modelos usados ​​até agora são baseados principalmente em dados medidos por microscopia eletrônica em amostras de cristal muito pequenas, "Dr. Elias Hamann, outro membro da equipe, explica. "Nosso método também pode ser aplicado a grandes estudos, cristais planos, como bolachas disponíveis comercialmente, ", acrescenta." Esta é a única maneira de determinar relações detalhadas entre o inicial, minúsculos danos originais e as extensas deformações de cristal resultantes que podem causar grandes problemas desde o início do defeito. "

O novo método de medição combina técnicas de raio-X no síncrotron KARA do KIT e o síncrotron europeu ESRF em Grenoble com a chamada microscopia de luz CDIC. Os resultados obtidos ajudarão a melhorar os modelos existentes para o prognóstico de formação e propagação de defeitos e, portanto, fornecem indicações de como o processo de fabricação de chips de computador pode ser otimizado. O número de transistores dispostos em um centímetro quadrado de uma superfície de wafer já atinge vários bilhões, com tendência crescente. Mesmo os menores defeitos no cristal podem fazer com que milhares desses pequenos circuitos falhem e os chips correspondentes fiquem inutilizáveis. A indústria está muito interessada em minimizar ainda mais a taxa de defeitos no futuro.