wafer

Durante i processi di produzione dei microchip la fase più delicata è quella della cosiddetta fotolitografia, fase in cui la luce consente l'incisione di minuscole strutture sul silicio. È un procedimento complesso ed estremamente delicato, basta una particella di pochi nanometri per compromettere interi lotti di circuiti. Un gruppo di ricercatori in Cina ha annunciato di aver trovato un modo per visualizzare e correggere i difetti. Parliamo di una riduzione dei difetti fino al 99%. Il merito è di una tecnica di congelamento criogenico combinata con tomografia elettronica. L'esperimento? Con dei wafer, ossia parti ultrasottili di microconduttori. Il team di esperti che se ne sta occupando, guidato dal professor Peng Hailin, sta lavorando ad una metodologia chiamata cryo-electron tomography (cryo-ET), nota in biologia per l'osservazione di cellule e proteine a livello molecolare. Applicata alla microelettronica, questa tecnica garantisce precisione e permette di “bloccare” i processi chimici durante la fabbricazione dei chip. Gli stessi processi chimici che causano anche i difetti. In questo modo diventa possibile osservare nel dettaglio come si comportano i materiali nel momento esatto in cui si formano imperfezioni nei circuiti. Per farlo, i ricercatori hanno sviluppato un wafer, quindi lo hanno congelato istantaneamente a circa –175 °C arrestando la reazione chimica in corso. Tramite le tecniche di tomografia elettronica, sono state scattate centinaia di immagini da diverse angolazioni per ricostruire fedelmente il comportamento dei polimeri fotoresistenti, ossia quei materiali che vengono esposti alla luce ultravioletta per creare i circuiti detti all'inizio. Le immagini hanno rivelato per la prima volta come le molecole tendano a concatenarsi tra loro. Formano piccoli grumi di 30-40 nanometri, impercettibili ma che, una volta dissolti, possono riattaccarsi alla superficie del wafer e causare problemi. Microchip e difetti di produzione, ricercatori cinesi trovano la soluzione Il risultato è incredibilmente preciso oltre che interessante, i micro-grumi provocano incogruenze, microfratture e imperfezioni non visibili ad occhio nudo ma cruciali, che rendono il chip inutilizzabile. Analizzando le immagini criogeniche, i ricercatori hanno notato che il 70% delle molecole non si scioglie completamente e durante il risciacquo finale, vengono ridistribuite sul wafer, generando i difetti. Grazie a tutte queste osservazioni, gli scienziati hanno introdotto due correzioni. In partenza, un leggero aumento della temperatura dopo l’esposizione alla luce, per ridurre l’aggregazione dei polimeri. In seguito, una lieve modifica nel flusso del liquido presente, che allontana le particelle prima che possano ridistribuirsi. I test su wafer da 30,5 centimetri hanno mostrato una riduzione dei difetti che sfiora il 100%, un traguardo che può rendere la fotolitografia nei microchip vicina alla perfezione.