Чтобы увидеть элементы микросхемы, ученые МГУ используют растровый электронный микроскоп. Фото с сайта www.nanorf.ru. Автор Игнат Соловей

В последние годы микроэлектроника интенсивно переходит в наноэлектронику. Существенно усложняется контроль и диагностика микросхем из-за постоянно уменьшающихся размеров их отдельных компонентов. Когда-то счет шел на микроны, потом на субмикроны, а теперь – на десятки нанометров. На больших микросхемах, которые установлены в компьютерных процессорах, размер кристалла составляет несколько миллиметров. А таких элементов там может быть более миллиарда – и все это на очень малых площадях. Микросхемы все чаще выполняются многослойными и если вдруг на каком-то слое происходит сбой в работе, то крайне сложно определить, где именно появился дефект.

По сообщению электронного журнала 'Нанотехнологии и их применение', в объединнной лаборатории по микроскопии и электронной микротомографии на физфаке МГУ им. М. В. Ломоносова разработан метод, позволяющий получать качественное изображение отдельных тонких слоев микроструктуры. Базируется он на детектировании части обратно рассеянных электронов, профильтрованных по их энергии. Для анализа электронов учные использовали оригинальный спектрометр с тороидальными электродами. Авторы адаптировали его к растровому микроскопу для получения качественных изображений.

Чтобы располагать дополнительной информацией о распределении потенциальных барьеров в исследуемой структуре, нужно провести одновременное детектирование электронно-индуцированного потенциала на образце. В этом режиме датчиком сигнала служит металлическое кольцо, помещнное непосредственно между спектрометром и поверхностью тестируемой структуры. Этот сигнал поступает на экран микроскопа, формируя картину всех электрически активных фрагментов полупроводникового кристалла или микросхемы.

Учные подчеркивают, что диагностика неразрушающая и не требует электромеханических контактов для доступа к любым элементам микросхемы, что делает ее пригодной для тестирования и контроля качества изделия на всех технологических этапах производства прибора. Другими словами, эти методы пригодны как для тестирования объемного (трехмерного) строения тонкопленочных многослойных микро и наноструктур, так и для картографирования всех электрически активных элементов исследуемого образца (локальных потенциальных барьеров, дефектов полупроводникового кристалла, распределения примесей и скопления рекомбинационных центров).