Des scientifiques de l'Institut de recherche MESA+ de l'Université de Twente ont développé une méthode pour étudier les défauts individuels des transistors. Toutes les puces informatiques, qui sont chacun constitués d'un grand nombre de transistors, contiennent des millions de « défauts » mineurs.

Auparavant, il n'était possible d'étudier ces défauts qu'en grand nombre. Cependant, la recherche fondamentale menée par les scientifiques de l'université de Twente a maintenant permis de zoomer sur les défauts et de les étudier individuellement. En temps voulu, cette connaissance sera très pertinente pour le développement futur de l'industrie des semi-conducteurs. Les résultats de la recherche ont été publiés aujourd'hui dans Rapports scientifiques .

Les puces informatiques contiennent généralement de nombreux défauts extrêmement petits. Il y a souvent jusqu'à dix milliards de défauts par centimètre carré. La plupart de ces défauts ne posent aucun problème en pratique, mais les grands nombres impliqués posent d'énormes défis pour l'industrie. Ce n'est qu'un des obstacles à la poursuite de la miniaturisation des puces, basé sur la technologie existante. Il est, donc, essentiel pour obtenir une compréhension détaillée de la façon dont ces défauts surviennent, de l'endroit où ils se trouvent, et de la façon dont ils se comportent. Jusqu'à présent, il était impossible d'étudier les défauts individuels, en raison du grand nombre de défauts sur chaque puce, et le fait que des défauts rapprochés s'influencent mutuellement. Pour cette raison, les défauts ont toujours été étudiés par ensembles de plusieurs millions à la fois. Cependant, cette approche souffre de l'inconvénient qu'elle ne donne qu'une quantité limitée d'informations sur les défauts individuels.

Robinet principal

Un groupe de chercheurs de l'Université de Twente dirigé par le Dr Floris Zwanenburg a maintenant développé une méthode intelligente qui, enfin, permet d'étudier les défauts individuels des transistors. Travaillant dans le NanoLab de l'Université de Twente, les chercheurs ont d'abord créé des puces contenant onze électrodes. Ceux-ci se composaient d'un groupe de dix électrodes de 35 nanomètres de large et, situé perpendiculairement au-dessus d'eux, une seule électrode de 80 nanomètres de long (un nanomètre est un million de fois plus petit qu'un millimètre). Le Dr Zwanenburg compare ces électrodes aux robinets - pas pour l'eau, mais pour les électrons – que les chercheurs peuvent activer et désactiver. Les chercheurs allument d'abord la longue électrode, le « robinet ». À une température de -270 degrés Celsius, ils ouvrent ou ferment ensuite les autres « robinets ». Cela leur permet de localiser les 'fuites', ou – en d'autres termes – identifier les électrodes sous lesquelles se situent les défauts. Il s'est avéré qu'il y avait des fuites sous chaque électrode.

Neutraliser les défauts

Dans une étape ultérieure, les chercheurs ont pu neutraliser plus de quatre-vingts pour cent des défauts en chauffant les puces à 300 degrés Celsius, dans un four rempli d'argon. Dans certains cas, il n'y avait qu'un seul défaut sous une électrode donnée. Ayant réduit la densité des défauts dans le matériau, les chercheurs ont ensuite pu étudier les défauts individuels. Floris Zwanenburg explique que "Le comportement des défauts individuels est d'une grande importance, car il améliorera notre compréhension des défauts de l'électronique contemporaine. Bien sûr, l'électronique en question fonctionne à température ambiante et non aux températures extrêmement basses utilisées dans notre étude. Néanmoins, c'est une étape importante pour la recherche fondamentale et, finalement, pour le développement ultérieur de la technologie IC moderne."