遠(yuǎn)東無損檢測資訊網(wǎng)

通過采用無損檢測成像技術(shù)，來自德國卡爾斯魯厄理工學(xué)院（Karlsruhe Institute of Technology，KIT）的一個研究小組成功獲得了晶體材料內(nèi)部的三維圖像。他們檢測出了線狀缺陷，并證明了該缺陷在很大程度上影響了晶體的位錯行為。這些所謂的位錯現(xiàn)象嚴(yán)重阻礙了計(jì)算機(jī)芯片的正常生產(chǎn)。據(jù)《Physical Review Letters（物理評論快報）》報道，該研究小組是將兩種X射線成像方法與一種特殊類型的光學(xué)顯微鏡相結(jié)合進(jìn)行的研究。

即使硅晶片中只含有少數(shù)的位錯也會導(dǎo)致有缺陷的計(jì)算機(jī)芯片產(chǎn)生，從而導(dǎo)致最終生產(chǎn)的芯片變?yōu)椴缓细癞a(chǎn)品。卡爾斯魯厄理工學(xué)院光子科學(xué)與同步輻射研究所的物理學(xué)家Daniel H?nschke博士說道：“因此，理解一個微小的機(jī)械表面缺陷在受到加工影響（例如熱影響）時，是如何傳播到晶體的內(nèi)部深處，這是非常重要的問題”。

他帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)成功精確測量了位錯，并研究了它們之間在受到/不受到外界影響時的相互作用。研究人員分析了單個表面缺陷是如何擴(kuò)散到六邊形缺陷當(dāng)中，而完全未損壞的區(qū)域可能仍然處于這種三維網(wǎng)絡(luò)的中心。H?nschke博士指出：“由此產(chǎn)生的集體運(yùn)動可能會減小晶片的表面積區(qū)域，并可能形成臺階，這也許會對微結(jié)構(gòu)的形成和功能產(chǎn)生不利影響”。

結(jié)合數(shù)學(xué)模型計(jì)算，研究結(jié)果可以更好地幫助人們理解基本的物理原理。“到目前為止，研究人員使用的模型主要是基于電子顯微鏡在非常小的晶體樣品中測量得到的數(shù)據(jù)，”另一位團(tuán)隊(duì)成員Elias Hamann博士解釋道：“我們的方法也可以應(yīng)用于研究大型的扁平晶體，如商用圓形晶片等。這是目前可用于確定微小的原始缺陷損傷和由此產(chǎn)生的晶體位錯之間細(xì)節(jié)關(guān)系的唯一方法，這可能會有助于人們在生產(chǎn)制造過程中盡量避免出現(xiàn)重大缺陷的問題”。

這種新型的測量方法結(jié)合了卡爾斯魯厄理工學(xué)院的KARA同步加速器的X射線技術(shù)、格勒諾布爾的ESRF歐洲同步加速器以及CDIC光學(xué)顯微鏡技術(shù)。所獲得的測試結(jié)果將有助于改善現(xiàn)有的缺陷形成和缺陷擴(kuò)展預(yù)測模型，并提供關(guān)于如何優(yōu)化計(jì)算機(jī)芯片制造工藝的一些重要指示。

目前，在晶片表面上每平方厘米區(qū)域內(nèi)安置的晶體管數(shù)量已經(jīng)達(dá)到了幾十億，并且還呈現(xiàn)出不斷增加的趨勢。所以，哪怕是晶體上和晶體中存在最小的缺陷，也可能會導(dǎo)致數(shù)以千計(jì)的這些小電路的失效，進(jìn)而導(dǎo)致相應(yīng)的芯片失效，無法繼續(xù)使用。因此，未來進(jìn)一步降低芯片中的缺陷率是業(yè)界始終關(guān)注的熱點(diǎn)。