Cientistas do Instituto de Pesquisa MESA + da Universidade de Twente desenvolveram um método para estudar defeitos individuais em transistores. Todos os chips de computador, que são compostos por um grande número de transistores, contêm milhões de pequenas "falhas".

Anteriormente, só era possível estudar essas falhas em grande número. Contudo, pesquisas fundamentais conduzidas por cientistas da Universidade de Twente agora tornaram possível ampliar os defeitos e estudá-los individualmente. No devido tempo, este conhecimento será altamente relevante para o desenvolvimento da indústria de semicondutores. Os resultados da pesquisa foram publicados hoje em Relatórios Científicos .

Os chips de computador normalmente contêm vários defeitos extremamente pequenos. Freqüentemente, existem até dez bilhões de defeitos por centímetro quadrado. A maior parte desses defeitos não causa problemas na prática, mas os grandes números envolvidos representam enormes desafios para a indústria. Esta é apenas uma das barreiras para uma maior miniaturização de chips, com base na tecnologia existente. Isto é, Portanto, vital para obter uma compreensão detalhada de como esses defeitos surgem, de onde eles estão localizados, e de como eles se comportam. Até agora, foi impossível estudar defeitos individuais, devido ao grande número de defeitos em cada chip, e o fato de que defeitos muito próximos influenciam uns aos outros. Por esta razão, os defeitos sempre foram estudados em conjuntos de vários milhões de cada vez. Contudo, esta abordagem tem a desvantagem de produzir apenas uma quantidade limitada de informações sobre defeitos individuais.

Torneira principal

Um grupo de pesquisadores da Universidade de Twente liderado pelo Dr. Floris Zwanenburg agora desenvolveu um método inteligente que, finalmente, torna possível estudar defeitos individuais em transistores. Trabalhando no NanoLab da Universidade de Twente, os pesquisadores primeiro criaram chips contendo onze eletrodos. Estes consistiam em um grupo de dez eletrodos de 35 nanômetros de largura e, localizado perpendicularmente acima deles, um único eletrodo de 80 nanômetros de comprimento (um nanômetro é um milhão de vezes menor que um milímetro). O Dr. Zwanenburg compara esses eletrodos a torneiras - não para água, mas para elétrons - que os pesquisadores podem ligar e desligar. Os pesquisadores primeiro ligam o eletrodo longo, a 'torneira'. A uma temperatura de -270 graus Celsius, eles então abrem ou fecham as outras 'torneiras'. Isso permite que eles localizem os 'vazamentos', ou - em outras palavras - identifique os eletrodos abaixo dos quais os defeitos estão localizados. Descobriu-se que havia vazamentos sob cada eletrodo.

Neutralizando os defeitos

Em uma etapa subsequente, os pesquisadores foram capazes de neutralizar mais de oitenta por cento dos defeitos aquecendo os chips a 300 graus Celsius, em uma fornalha cheia de argônio. Em alguns casos, havia apenas um único defeito sob um determinado eletrodo. Tendo reduzido a densidade de defeitos no material, os pesquisadores foram então capazes de estudar defeitos individuais. Floris Zwanenburg explica que "O comportamento dos defeitos individuais é de grande importância, pois vai melhorar nossa compreensão dos defeitos da eletrônica contemporânea. Claro, os componentes eletrônicos em questão funcionam à temperatura ambiente e não nas temperaturas extremamente baixas usadas em nosso estudo. No entanto, esta é uma etapa importante para a pesquisa fundamental e, em última análise, para o desenvolvimento de tecnologia IC moderna. "