Använda icke-förstörande bildbehandlingsmetoder, ett team av forskare vid KIT får tredimensionella insikter i kristallernas inre. De bestämmer viktiga data om linjeformade defekter som till stor del påverkar deformationsbeteendet hos kristaller. Dessa så kallade dislokationer hindrar produktionen av datachips. Som rapporterats i Fysiska granskningsbrev , forskarna kombinerar två röntgenmetoder med en speciell typ av ljusmikroskopi.

Även några få dislokationer i kiselskivor kan leda till defekta datorchips och, därav, till oönskade produktionsbortfall. "Det är därför viktigt att förstå hur en mindre mekanisk ytdefekt fortplantar sig in i kristallens djup under typiska processpåverkan, som värme, " säger Dr Daniel Hänschke, fysiker vid KIT:s Institute for Photon Science and Synchrotron Radiation. Hans team har lyckats med att exakt mäta dislokationer och studera deras interaktioner med varandra och med externa effekter. Forskarna analyserade hur en enda ytdefekt sprider sig till en armada av hexagonala defektlinjer, medan helt oskadade områden kan finnas kvar i mitten av ett sådant tredimensionellt nätverk. "Den resulterande kollektiva rörelsen kan höja eller sänka stora ytor på den motsatta sidan av skivan och orsaka bildning av steg, som negativt kan påverka tillverkningen och funktionen av mikrostrukturer, " påpekar Hänschke.

I kombination med matematiska modellberäkningar, resultaten gör det möjligt att bättre förstå de underliggande fysiska principerna. "Modeller som hittills använts är huvudsakligen baserade på data uppmätt med elektronmikroskopi i mycket små kristallprover, "Dr Elias Hamann, en annan medlem i laget, förklarar. "Vår metod kan också användas för att studera stora, platta kristaller, såsom kommersiellt tillgängliga wafers, " tillägger han. "Detta är det enda sättet att fastställa detaljerade relationer mellan initial, minimala ursprungliga skador och den resulterande omfattande kristalldeformationen som kan orsaka stora problem långt borta från början av defekten."

Den nya mätmetoden kombinerar röntgentekniker vid KIT-synkrotronen från KIT och den europeiska synkrotronen ESRF i Grenoble med så kallad CDIC-ljusmikroskopi. Resultaten som erhålls kommer att bidra till att förbättra befintliga modeller för prognos för defektbildning och defektförökning och, därav, ge indikationer på hur tillverkningsprocessen av datorchips kan optimeras. Antalet transistorer som är anordnade på en kvadratcentimeter av en wafer-yta når redan flera miljarder, med ökande tendens. Även de minsta defekter på och i kristallen kan göra att tusentals av dessa små kretsar misslyckas och att motsvarande chips blir oanvändbara. Industrin är mycket intresserad av att ytterligare minimera antalet defekter i framtiden.