Van wafer tot chip: röntgenonderzoek vermindert uitval

29 november 2017, 00:00
Kleine oppervlaktefouten kunnen bij de verwerking van halfgeleider-wafers tot grotere defecten in het inwendige van het kristal leiden (afbeelding: D. Hänschke / KIT).
Kleine oppervlaktefouten kunnen bij de verwerking van halfgeleider-wafers tot grotere defecten in het inwendige van het kristal leiden (afbeelding: D. Hänschke / KIT).

Met niet-destructieve beeldvormende technieken is het een onderzoeksteam van het Karlsruher Institut für Technologie (KIT) gelukt een driedimensionele blik in het inwendige van kristallen te werpen. Dit resulteerde in belangrijke gegevens over lijnvormige defecten die in sterke mate bepalend zijn voor de manier waarop kristallen zich vervormen. Deze zogenaamde dislocaties vormen een probleem bij de fabricage van (computer)chips.

Dislocatie

In silicium-wafers kunnen al een paar kleine dislocaties tot defecte computerchips en dus tot ongewenste uitval bij de productie leiden. Daarom is het belangrijk om te weten hoe een minimale mechanische oppervlaktebeschadiging onder typische procesomstandigheden (zoals hitte) zich dieper in het kristal kan voortplanten.
Een team rond dr. Daniel Hänschke is erin geslaagd met een unieke combinatie van twee röntgenmethoden en een speciale lichtmicroscopische techniek dislocaties nauwkeurig in kaart te brengen en hun onderlinge wisselwerking onder invloed van externe factoren te onderzoeken. Het bleek dat van een enkele oppervlaktefout een hele reeks van hexagonale defecten uitgaat, een collectieve beweging die aan de andere zijde van de wafer tot storende trapvorming kan leiden, wat nadelig is voor de vervaardiging en goede werking van microstructuren.

Mathematische modellen

In combinatie met mathematische modelberekeningen maken de onderzoeksresultaten het mogelijk de onderliggende fysische principes beter te begrijpen. Zo kan het productieproces van computerchips worden geoptimaliseerd — momenteel worden op elke vierkante centimeter van een wafer al meerdere miljarden transistoren ondergebracht, en dat worden er nog altijd meer; het is duidelijk dat minuscule fouten op en in het kristal tot de uitval van duizenden deelschakelingen kunnen leiden waardoor de betreffende chip onbruikbaar wordt. Voor de industrie is het belangrijk om deze uitval zoveel mogelijk te minimaliseren.

Reacties worden ingeladen...
gerelateerde items