Una nueva herramienta acelerará la búsqueda de defectos en transistores nanométricos, haciendo que depurar los procesos tecnológicos sea más fácil y agradable

Nuevo método para observar defectos atómicos en semiconductores modernos

Científicos de la Universidad Cornell, junto con las empresas ASM y TSMC, han creado un método que permite visualizar imperfecciones atómicas ocultas en chips avanzados. Este enfoque es especialmente importante para depurar los procesos tecnológicos de fabricación de microchips: cuanto más preciso sea el análisis de defectos, menor será el desperdicio y más rápido se alcanzará la producción madura.

¿Qué investigaron exactamente?
En el estudio se utilizaron láminas procesadas con transistores Gate‑All‑Around (GAA), el tipo más reciente de puerta que rodea completamente al canal. El centro belga Imec proporcionó las muestras. Cada canal GAA es una “tubería” de 18 átomos en sección transversal; sus paredes pueden presentar heterogeneidades, grietas y otros defectos que afectan directamente las características del transistor. Aunque no se puede cambiar la estructura después del procesamiento, los investigadores lograron rastrear la calidad de fabricación en cada etapa de miles de pasos de producción, con el objetivo de reducir errores.

¿Cómo lo hacen?
Para observar defectos de tamaño atómico, los científicos emplearon ptychografía electrónica multislice. Este método ofrece resolución sub-ångstrom y nanométrica en profundidad del material. Recopila la dispersión de electrones y construye imágenes a escala atómica.

La etapa clave es recopilar datos difractivos 4D mediante un detector EMPAD en un microscopio electrónico de barrido (STEM). Luego, los datos se someten a reconstrucción de fase y modelado de propagación de electrones a través de múltiples “cortes” del material. A diferencia de los métodos proyectivos tradicionales, la ptychografía recupera la estructura volumétrica completa a partir de un solo conjunto de mediciones, permitiendo determinar con precisión las posiciones de átomos individuales, deformaciones locales de la red y parámetros de fronteras de fase.

¿Qué aporta?
- Evaluaciones cualitativas y cuantitativas del espectro de defectos – antes disponibles solo mediante métodos indirectos.
- Capacidad para identificar y corregir rápidamente problemas tecnológicos en etapas tempranas de desarrollo.
- El interés confirmado por grandes actores como TSMC demuestra el valor práctico del enfoque para depurar la producción moderna de chips.

Así, este nuevo método abre camino hacia un control de calidad más fiable y eficiente en la fabricación de microchips de alta tecnología.