En utilisant des méthodes d'imagerie non destructives, une équipe de scientifiques du KIT obtient des informations en trois dimensions sur l'intérieur des cristaux. Ils déterminent des données importantes sur les défauts en forme de ligne qui influencent largement le comportement de déformation des cristaux. Ces soi-disant dislocations entravent la production de puces informatiques. Comme indiqué dans le Lettres d'examen physique , les scientifiques combinent deux méthodes aux rayons X avec un type spécial de microscopie optique.

Même quelques dislocations dans les plaquettes de silicium peuvent conduire à des puces informatiques défectueuses et, Par conséquent, aux rebuts de production indésirables. "Il est donc important de comprendre comment un défaut de surface mécanique mineur se propage dans la profondeur du cristal sous des impacts de processus typiques, comme la chaleur, " dit le Dr Daniel Hänschke, physicien de l'Institut pour la science des photons et le rayonnement synchrotron du KIT. Son équipe a réussi à mesurer précisément les luxations et à étudier leurs interactions entre elles et avec les impacts externes. Les scientifiques ont analysé comment un seul défaut de surface se propage dans une armada de lignes de défauts hexagonales, tandis que des zones complètement intactes peuvent rester au centre d'un tel réseau tridimensionnel. « Le mouvement collectif qui en résulte peut élever ou abaisser de grandes surfaces du côté opposé de la plaquette et provoquer la formation de marches, qui peuvent nuire à la fabrication et au fonctionnement des microstructures, " fait remarquer Hänschke.

Combiné avec des calculs de modèles mathématiques, les résultats permettent de mieux comprendre les principes physiques sous-jacents. "Les modèles utilisés jusqu'à présent sont principalement basés sur des données mesurées par microscopie électronique dans de très petits échantillons de cristaux, " Dr Elias Hamann, un autre membre de l'équipe, explique. "Notre méthode peut également être appliquée pour étudier de grandes, cristaux plats, tels que les plaquettes disponibles dans le commerce, " ajoute-t-il. " C'est la seule façon de déterminer les relations détaillées entre l'initiale, les dommages d'origine infimes et les déformations cristallines étendues qui en résultent qui peuvent causer des problèmes majeurs loin de l'apparition du défaut."

La nouvelle méthode de mesure combine les techniques de rayons X du synchrotron KARA du KIT et du synchrotron européen de l'ESRF à Grenoble avec la microscopie optique dite CDIC. Les résultats obtenus permettront d'améliorer les modèles existants pour le pronostic de la formation et de la propagation des défauts et, Par conséquent, fournir des indications sur la façon dont le processus de fabrication des puces informatiques peut être optimisé. Le nombre de transistors disposés sur un centimètre carré de surface de plaquette atteint déjà plusieurs milliards, avec une tendance croissante. Même les plus petits défauts sur et dans le cristal peuvent provoquer la défaillance de milliers de ces petits circuits et rendre les puces correspondantes inutilisables. L'industrie est très intéressée à réduire davantage le taux de défauts à l'avenir.