高分解能3Dイメージングが半導体の原子スケール「マウスバイト」欠陥を初検出

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この画像はトランジスタチャネル内のシリコン、二酸化シリコン、酸化ハフニウム層を示しています。（画像：Cornell.edu）

コーネル大学の研究者たちが高分解能3Dイメージングを用いて、コンピュータチップの性能を損なう原子スケールの欠陥を初めて検出しました。

このイメージング手法は、台湾積体電路製造（TSMC）と先端半導体材料（ASM）との共同研究の成果であり、携帯電話や自動車からAIデータセンター、量子コンピューティングまで、ほぼあらゆる現代エレクトロニクスに影響を与える可能性があります。

研究は『Nature Communications』誌に掲載されました。筆頭著者は博士課程学生のシェイク・カラペティアン氏です。

「これらの欠陥の原子構造を見る他の方法がないため、これはコンピュータチップのデバッグと故障解析、特に開発段階で非常に重要な特性評価ツールになるでしょう」と、コーネル大学ダフィールド工学部のサミュエル・B・エッカート工学教授デビッド・ミューラー氏は語ります。同氏がプロジェクトを主導しました。

微小欠陥は半導体業界の長年の課題であり、技術がますます複雑になる一方、部品が原子スケールまで縮小した今、特に深刻です。

研究の焦点であり、コンピュータチップの心臓部であるトランジスタ：電気ゲートによって開閉されるチャネルを通じて電流が流れる小さなスイッチです。

「トランジスタは水ではなく電子のための小さなパイプのようなものです」とミューラー氏。「パイプの壁が非常に粗ければ、流れが遅くなります。どの壁が良くてどの壁が悪いか、壁の粗さを測定することが今さらに重要になっています。」

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